JPH10170475A - Oxygen sensor - Google Patents
Oxygen sensorInfo
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- JPH10170475A JPH10170475A JP8328608A JP32860896A JPH10170475A JP H10170475 A JPH10170475 A JP H10170475A JP 8328608 A JP8328608 A JP 8328608A JP 32860896 A JP32860896 A JP 32860896A JP H10170475 A JPH10170475 A JP H10170475A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関等に用
いられる酸素センサに係り、詳しくは、気体の酸素濃度
を測定するための素子と、同素子を覆い、測定対象とな
る気体が流通する導入孔を有したカバーとを備えた酸素
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 or the like, and more particularly, to an element for measuring the oxygen concentration of a gas, and a gas covering the element and flowing a gas to be measured. An oxygen sensor including a cover having an introduction hole.
【0002】[0002]
【従来の技術】酸素センサの構成としては、固体電解質
(ジルコニア等)により内部空間を有する形状に形成さ
れた素子と、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(例えば、特開平5−26
842号公報に記載された酸素センサ。)。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。酸素センサでは、導入孔を通過し
てカバー内に導入された気体が素子の表面に接触するこ
とにより、その気体の酸素濃度に応じた出力信号が各電
極から出力される。2. Description of the Related Art An oxygen sensor generally includes an element formed of a solid electrolyte (zirconia or the like) having an internal space, and a pair of electrodes provided on the inner and outer surfaces of the element. (See, for example, JP-A-5-26)
An oxygen sensor described in Japanese Patent Publication No. 842. ). A cover is provided on the outer periphery of the element to protect the element,
The cover has a plurality of introduction holes for introducing gas therein. In the oxygen sensor, when the gas introduced into the cover through the introduction hole comes into contact with the surface of the element, an output signal corresponding to the oxygen concentration of the gas is output from each electrode.
【0003】例えば、内燃機関の空燃比制御にあって
は、同機関の排気通路に設けられた酸素センサ(排気側
酸素センサ)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。For example, in the air-fuel ratio control of an internal combustion engine, the oxygen concentration of exhaust gas is detected by an oxygen sensor (exhaust-side oxygen sensor) provided in an exhaust passage of the engine, and an actual oxygen concentration is detected based on the oxygen concentration. An air-fuel ratio is calculated. Then, feedback control is performed so that the air-fuel ratio becomes a target air-fuel ratio (normally, a stoichiometric air-fuel ratio).
【0004】また、排気還流装置(EGR装置)或いは
ブローバイガス還元装置(PCV装置)を備えた内燃機
関にあっては、その吸気管にも酸素センサが取り付けら
れ、同センサにより検出される吸気の酸素濃度と排気の
酸素濃度とを併せ参照することにより、空燃比制御の制
御精度を向上させる方法も講じられている。In an internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation device (EGR device) or a blow-by gas reduction device (PCV device), an oxygen sensor is also attached to an intake pipe of the internal combustion engine to detect intake air detected by the sensor. A method of improving the control accuracy of the air-fuel ratio control by referring to the oxygen concentration and the oxygen concentration of the exhaust gas together has been taken.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関の
排気通路或いは吸気通路に設けられた上記各酸素センサ
は、内燃機関が運転状態となることにより排気又はEG
Rガス、ブローバイガスを含んだ吸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。Each of the oxygen sensors provided in the exhaust passage or the intake passage of the internal combustion engine emits exhaust gas or EG when the internal combustion engine is in operation.
Since it is constantly exposed to intake air containing R gas and blow-by gas, the following problems cannot be ignored.
【0006】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、「デポジット」という)が含まれ
ており、このデポジットが酸素センサのカバーに付着す
る。そして、カバーの表面に徐々に堆積したデポジット
によって、導入孔(図示略)に目詰まりが発生してしま
うという問題があった。こうした導入孔の目詰まりが発
生すると、カバー内外における酸素濃度に差が生じてし
まい、酸素センサの検出精度、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 "deposit"), and this deposit adheres to the cover of the oxygen sensor. Then, there is a problem that the deposits gradually deposited on the surface of the cover cause clogging of the introduction hole (not shown). If such clogging of the introduction hole occurs, a difference occurs in the oxygen concentration inside and outside the cover, and the detection accuracy of the oxygen sensor, particularly the response, deteriorates.
【0007】特に、吸気は、排気と比較してその温度が
低く、含まれるデポジットの粘着性が大きいため、吸気
側酸素センサでは、排気側酸素と比較してカバーにデポ
ジットが付着し易い傾向にある。即ち、吸気側酸素セン
サ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, since the temperature of the intake air is lower than that of the exhaust gas and the stickiness of the deposit is large, the deposit on the intake oxygen sensor tends to adhere to the cover more easily than the oxygen on the exhaust gas. is there. That is, the intake side oxygen sensor is in a state where clogging of the introduction hole is more likely to occur.
【0008】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、酸素センサのカバーに付着した
デポジットにより同カバーの導入孔が目詰まりしてしま
うことを抑制することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent a deposit attached to a cover of an oxygen sensor from clogging an introduction hole of the cover.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、気体の酸素濃度を測定するための素子
と、同素子を覆い、測定対象となる気体が流通する導入
孔を有したカバーとを備えた酸素センサにおいて、カバ
ーの内部に導入孔を通過不能なデポジット除去部材を移
動可能に配したことをその趣旨とする。In order to achieve the above object, the present invention provides an element for measuring the oxygen concentration of a gas, and an introduction hole which covers the element and through which a gas to be measured flows. In the oxygen sensor provided with the cover described above, a deposit removing member that cannot pass through the introduction hole is movably disposed inside the cover.
【0010】上記構成では、酸素センサが、例えば、車
輌の内燃機関に設けられた場合、その車輌の走行に伴う
振動や内燃機関の振動により、デポジット除去部材がカ
バーの内部を不規則に移動する。この移動によりカバー
において導入孔近傍に付着したデポジットがデポジット
除去部材によって除去される。In the above structure, when the oxygen sensor is provided in, for example, an internal combustion engine of a vehicle, the deposit removing member moves irregularly inside the cover due to vibrations accompanying the running of the vehicle or vibrations of the internal combustion engine. . By this movement, the deposit attached to the vicinity of the introduction hole in the cover is removed by the deposit removing member.
【0011】[0011]
[第1の実施形態]以下、本発明を車輌用ディーゼルエ
ンジンに設けられた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1〜4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 provided in a vehicle diesel engine will be described below with reference to FIGS.
【0012】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には吸
気管12及び排気管13が接続されている。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、エンジン11の燃焼室内に取
り込まれる吸気の量は、同弁14の開度に応じて調節さ
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。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 the engine 11. The intake air that has been taken into the intake pipe 12 after passing through an air cleaner (not shown) or the like passes through the pipe 12 and is taken into the combustion chamber (not shown) of the engine 11. A throttle valve 14 is provided in the intake pipe 12, and the amount of intake air taken into the combustion chamber of the engine 11 is adjusted according to the opening of the valve 14. 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.
The exhaust gas after combustion is introduced into the exhaust pipe 13 from the combustion chamber,
It is discharged outside after passing through a catalyst or the like (not shown).
【0013】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とスロッ
トル弁14より下流側の吸気管12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はエンジン11の電子制御装置(図示略)
によって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。エンジン11の燃焼室に導入
される吸気の一部に排気(EGR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。The engine 11 is provided with an EGR device 15. The EGR device 15 is an EGR device that connects the exhaust pipe 13 with the intake pipe 12 downstream of the throttle valve 14.
The apparatus includes a passage 16 and a flow control valve 17 provided in the middle of 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 for the engine 11 (not shown).
, The amount of exhaust gas passing through the EGR passage 16 is adjusted. Exhaust gas (EGR gas), that is, an inert gas that is not subjected to combustion, is mixed into a part of the intake air introduced into the combustion chamber of the engine 11, and the maximum temperature of the combustion gas in the combustion chamber is reduced. It is planned.
【0014】また、エンジン11には、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(PC
V装置)18が設けられている。このPCV装置18
は、シリンダヘッドカバー(図示略)内とスロットル弁
14より上流側の吸気管12とが圧力通路19により連
通されるとともに、クランクケース(図示略)内とスロ
ットル弁14よりも下流側の吸気管12とがPCV通路
20により連通されている。PCV通路20の途中に
は、流量調整弁21が設けられ、同弁21によりクラン
クケース内から吸気管12に導入されるブローバイガス
の量(PCV量)が調節される。The engine 11 has a blow-by gas reducing device (PC) for discharging exhaust gas and air-fuel mixture (blow-by gas) leaked into a crankcase (not shown).
V device) 18 is provided. This PCV device 18
A pressure passage 19 connects the inside of a cylinder head cover (not shown) with the intake pipe 12 upstream of the throttle valve 14, and the inside of a crankcase (not shown) and the intake pipe 12 downstream of the throttle valve 14. Are communicated by the PCV passage 20. A flow regulating valve 21 is provided in the middle of the PCV passage 20, and regulates the amount of blow-by gas (PCV amount) introduced into the intake pipe 12 from inside the crankcase by the valve 21.
【0015】吸気管12において、EGR通路16及び
PCV通路20の開口部分16a,20aよりも下流側
の位置には酸素センサ23が取り付けられており、同セ
ンサ23の先端部は吸気管12内において鉛直方向下向
きに突出している。酸素センサ23は、スロットル弁1
4を通過した空気とEGRガス及びブローバイガスとか
らなる吸気の酸素濃度を検出し、その検出信号(電流)
を電子制御装置に出力する。電子制御装置は、酸素セン
サ23からの検出信号と、排気管13に別途設けられた
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。An oxygen sensor 23 is attached to the intake pipe 12 at a position downstream of the openings 16 a and 20 a of the EGR passage 16 and the PCV passage 20. It protrudes vertically downward. The oxygen sensor 23 is a throttle valve 1
4 detects the oxygen concentration of the intake air composed of the air that has passed through No. 4 and the EGR gas and the blow-by gas, and the detection signal (current)
Is output 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 23 and a detection signal from an oxygen sensor (not shown) separately provided in the exhaust pipe 13.
【0016】図2は、酸素センサ23の先端部を示して
いる。同図に示すように、酸素センサ23は、素子24
と、この素子24の外周を覆うようにして設けられたカ
バー25とを備えている。素子24及びカバー25はい
ずれも酸素センサ23のハウジング26に固定されてい
る。FIG. 2 shows the tip of the oxygen sensor 23. As shown in FIG.
And a cover 25 provided so as to cover the outer periphery of the element 24. Both the element 24 and the cover 25 are fixed to the housing 26 of the oxygen sensor 23.
【0017】素子24はジルコニア素子等の固体電解質
によって試験管状をなすように形成されており、その内
外面にはそれぞれ白金製の電極(図示略)が設けられて
いる。また、素子24の内部には電子制御装置により通
電制御されるヒータ(図示略)が設けられており、この
ヒータにより素子24は所定の活性化温度以上にまで加
熱されるようになっている。The element 24 is formed in the shape of a test tube by a solid electrolyte such as a zirconia element or the like, and platinum electrodes (not shown) are provided on the inner and outer surfaces, respectively. Further, a heater (not shown) controlled by an electronic control unit is provided inside the element 24, and the element 24 is heated to a predetermined activation temperature or higher by the heater.
【0018】カバー25はステンレス材により有底円筒
状に形成されており、その側部及び底部にはそれぞれ導
入孔28が形成されている。この導入孔28は、いずれ
もカバー25の外側から内側に向かって径が拡大された
テーパ孔状を呈しており、同カバー25の内部側に向け
て傾斜した内周壁面を有している。The cover 25 is formed of a stainless steel material and has a cylindrical shape with a bottom, and an introduction hole 28 is formed in each of a side portion and a bottom portion. Each of the introduction holes 28 has a tapered hole shape whose diameter is increased from the outside to the inside of the cover 25, and has an inner peripheral wall surface inclined toward the inside of the cover 25.
【0019】本実施形態において、素子24とカバー2
5との間には複数のアルミナ粒子29が介在されてい
る。このアルミナ粒子29は外周面に複数の突起30を
有した球状をなし、導入孔28を通過し得ない形状に形
成されている。また、素子24とカバー25との間に
は、アルミナ粒子29がある程度移動し得る空間31が
形成されている。In this embodiment, the element 24 and the cover 2
5, a plurality of alumina particles 29 are interposed. The alumina particles 29 have a spherical shape having a plurality of protrusions 30 on the outer peripheral surface, and are formed in a shape that cannot pass through the introduction hole 28. Further, a space 31 is formed between the element 24 and the cover 25 so that the alumina particles 29 can move to some extent.
【0020】次に上記のように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。図3はカバー2
5に形成された導入孔28の一つを拡大して示してい
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及びPCV通路20を通じて
所定量のEGRガス及びブローバイガスが流入する。E
GRガス及びブローバイガスには前述したようにカーボ
ン、オイル等を含むデポジットが含まれている。このた
め、吸気に含まれるデポジットの一部は図3に示すよう
に、カバー25の外周面や導入孔28の内周壁面に付着
する。Next, the operation and effect of the embodiment constructed as described above will be described. FIG. 3 shows the cover 2
5 shows one of the introduction holes 28 formed in an enlarged manner. When the operation of the engine 11 is started, predetermined amounts of EGR gas and blow-by gas flow into the intake pipe 12 through the EGR passage 16 and the PCV passage 20. E
As described above, the GR gas and the blow-by gas include a deposit containing carbon, oil, and the like. Therefore, a part of the deposit included in the intake air adheres to the outer peripheral surface of the cover 25 and the inner peripheral wall surface of the introduction hole 28 as shown in FIG.
【0021】カバー25内のアルミナ粒子29は、エン
ジン11及び車輌がいずれも停止している場合には、同
カバー25の底部に位置しているが、エンジン11の運
転が開始され車輌が走行状態になることにより、エンジ
ン11及び車輌の振動によってカバー25内を不規則に
移動するようになる。そして、導入孔28の内周壁面に
付着したデポジットは、アルミナ粒子29の突起30に
よって掻き取られるようにして除去される。このように
除去されたデポジットは、カバー25の底部に落下し、
同底部の導入孔28から外部(吸気管12内部)に排出
されるか、或いはヒータの熱により高温になった素子に
接触して燃焼する。The alumina particles 29 in the cover 25 are located at the bottom of the cover 25 when the engine 11 and the vehicle are both stopped, but the operation of the engine 11 is started and the vehicle is in a running state. As a result, the inside of the cover 25 moves irregularly due to the vibration of the engine 11 and the vehicle. Then, the deposit attached to the inner peripheral wall surface of the introduction hole 28 is removed by being scraped off by the projections 30 of the alumina particles 29. The deposit thus removed falls to the bottom of the cover 25,
It is discharged to the outside (inside of the intake pipe 12) through the inlet hole 28 at the bottom or burns by contacting the element heated to a high temperature by the heat of the heater.
【0022】従って、本実施形態によれば、導入孔28
の内周壁面に付着したデポジットがアルミナ粒子29に
より除去されることにより、同孔28の目詰まりを抑制
することができる。Therefore, according to the present embodiment, the introduction hole 28
By removing the deposits adhered to the inner peripheral wall surface by the alumina particles 29, clogging of the holes 28 can be suppressed.
【0023】ところで、本実施形態とは異なり、導入孔
28の目詰まりを防止するために、カバー25の内部に
ヒータを設け、同ヒータの熱によりカバー25の外周面
に付着したデポジットを燃焼させて除去することが考え
られる。しかしながら、このような構成によれば、ヒー
タによりカバー25を加熱する必要があることから、酸
素センサ23における消費電力の増大を招くことになり
好ましくない。By the way, unlike the present embodiment, a heater is provided inside the cover 25 in order to prevent the introduction hole 28 from being clogged, and the deposit attached to the outer peripheral surface of the cover 25 is burned by the heat of the heater. To remove it. However, according to such a configuration, since the cover 25 needs to be heated by the heater, the power consumption of the oxygen sensor 23 increases, which is not preferable.
【0024】この点、本実施形態では、エンジン11や
車輌の振動によりアルミナ粒子29をカバー25内部で
移動させ、その移動によりデポジットを除去するように
していることから、上記のような消費電力の増大といっ
た問題を招くことなく導入孔28の目詰まりを防止する
ことができる。In this respect, in the present embodiment, the alumina particles 29 are moved inside the cover 25 by the vibration of the engine 11 or the vehicle, and the deposits are removed by the movement. Clogging of the introduction hole 28 can be prevented without causing a problem such as increase.
【0025】また、本実施形態では、カバー25に付着
したデポジットを除去することができる他、素子24の
表面に付着した被毒物質を除去することができる。即
ち、PCV通路20から吸気管12内に導入されるオイ
ルにはリン(P)や亜鉛(Zn)が含まれており、これ
らの化合物(Zn3(PO4)2 等)が素子24の表面にガ
ラス状となって付着することがある。このように被毒物
質が素子24の表面に付着した場合、酸素センサ23に
おける検出精度の低下が懸念される。Further, in this embodiment, the deposit attached to the cover 25 can be removed, and the poisoning substance attached to the surface of the element 24 can be removed. That is, the oil introduced from the PCV passage 20 into the intake pipe 12 contains phosphorus (P) and zinc (Zn), and these compounds (Zn3 (PO4) 2 etc.) May adhere to the surface. When the poisoning substance adheres to the surface of the element 24 as described above, there is a concern that the detection accuracy of the oxygen sensor 23 is reduced.
【0026】しかしながら、本実施形態によれば、アル
ミナ粒子29によって素子24の最表面層が薄く掻き取
られ、被毒物質を除去することができるため、同物質の
付着に起因した酸素センサ23の検出精度の低下を防止
することができる。However, according to the present embodiment, since the outermost surface layer of the element 24 is thinly scraped off by the alumina particles 29 and the poisonous substance can be removed, the oxygen sensor 23 caused by the adhesion of the substance is removed. A decrease in detection accuracy can be prevented.
【0027】更に、本実施形態では、アルミナ粒子29
の表面に複数の突起30を形成しているため、同粒子2
9とカバー25との接触状態が点接触になり両者25,
29の接触面積が極めて小さくなっている。Further, in the present embodiment, the alumina particles 29
Since the plurality of protrusions 30 are formed on the surface of
9 and the cover 25 are in point contact with each other.
29 has a very small contact area.
【0028】例えば、このような突起30が設けられて
いない略球状のアルミナ粒子を用いた場合、カバー25
との接触面積が大きくなるため、デポジットの粘着性に
よって同粒子がカバー25に固着してしまう場合があ
る。For example, when substantially spherical alumina particles without such projections 30 are used, the cover 25
The contact area with the cover 25 is increased, and the particles may adhere to the cover 25 due to the adhesion of the deposit.
【0029】この点、本実施形態によれば、上記のよう
なアルミナ粒子29の固着を招くことがなく、その突起
30によって効率的にデポジットを除去することができ
る。また、本実施形態における導入孔28は、カバー2
5の外側から内側に向かって径が拡大されたテーパ孔状
を呈したものとなっている。このため、導入孔28の内
周壁面に付着したデポジットは、アルミナ粒子29の突
起30により掻き取りやすくなり、同デポジットを効率
的に除去することができる。In this respect, according to the present embodiment, the deposit can be efficiently removed by the projections 30 without causing the fixation of the alumina particles 29 as described above. In addition, the introduction hole 28 in the present embodiment is
5 has a tapered hole shape whose diameter increases from the outside toward the inside. For this reason, the deposit attached to the inner peripheral wall surface of the introduction hole 28 is easily scraped off by the projections 30 of the alumina particles 29, and the deposit can be efficiently removed.
【0030】加えて、本実施形態では、エンジン11の
始動直後であって車輌がまだ走行していない場合、アル
ミナ粒子29はカバー25内の底部に位置していること
が多く、同カバー25の底部に形成された導入孔28は
同粒子29により略閉塞された状態となっている。その
結果、本実施形態によれば、この導入孔29を通じた熱
の拡散が減少するため、エンジン11の始動時において
素子24をヒータにより効率的に加熱することができ、
同素子24の早期活性化を図ることができる。In addition, in this embodiment, when the vehicle is not running just after the engine 11 is started, the alumina particles 29 are often located at the bottom of the cover 25. The introduction hole 28 formed at the bottom is substantially closed by the particles 29. As a result, according to the present embodiment, since the diffusion of heat through the introduction hole 29 is reduced, the element 24 can be efficiently heated by the heater when the engine 11 starts.
The element 24 can be activated early.
【0031】また、本実施形態では、ヒータの熱により
素子24が加熱される際、その熱によりアルミナ粒子2
9も同時に加熱され温度上昇する。アルミナ粒子29は
所定の熱容量を有しているため、加熱して温度上昇する
ことにより同粒子29は一種の蓄熱材として作用するよ
うになる。その結果、本実施形態によれば、カバー25
の保温性を向上させることができ、ヒータの消費電力を
低減することができる。本実施形態の構成では、ヒータ
の消費電力を5〜10%低減できることが実験により確
認されている。In the present embodiment, when the element 24 is heated by the heat of the heater, the alumina particles 2 are heated by the heat.
9 is also heated at the same time and its temperature rises. Since the alumina particles 29 have a predetermined heat capacity, the particles 29 act as a kind of heat storage material by heating and raising the temperature. As a result, according to the present embodiment, the cover 25
Of the heater can be improved, and the power consumption of the heater can be reduced. Experiments have confirmed that the configuration of the present embodiment can reduce the power consumption of the heater by 5 to 10%.
【0032】図4は、本実施形態における効果を確認す
るために行った実験の結果を示している。以下、この実
験におけるエンジン11の運転条件を示す。 エンジン回転速度:1200rpm EGR率(吸気総量に対するEGRガスの体積割合):
15% PCV通路20を通じて吸気管12に導入されるエンジ
ンオイルの量:10ミリリットル/時間 そして、この実験では、吸気の酸素濃度を15%から2
0%にまで増加させた際における酸素センサ23の応答
時間を50時間毎に計測している。ここで、応答時間と
は、酸素濃度の増加時から検出信号(電流)が20%の
酸素濃度に対応した正規の出力値の63%に達するまで
の時間である。FIG. 4 shows the results of an experiment performed to confirm the effect of the present embodiment. Hereinafter, the operating conditions of the engine 11 in this experiment will be described. Engine rotation speed: 1200 rpm EGR rate (volume ratio of EGR gas to total intake amount):
15% Amount of engine oil introduced into the intake pipe 12 through the PCV passage 20: 10 ml / hour. In this experiment, the oxygen concentration of the intake air was changed from 15% to 2%.
The response time of the oxygen sensor 23 when increasing to 0% is measured every 50 hours. Here, the response time is the time from when the oxygen concentration increases to when the detection signal (current) reaches 63% of the normal output value corresponding to the oxygen concentration of 20%.
【0033】図4の実線は、本実施形態における酸素セ
ンサ23の応答時間の変化を示し、波線は、カバー25
内のアルミナ粒子29を有しない酸素センサにおける応
答時間の変化を比較例として示している。The solid line in FIG. 4 shows the change in the response time of the oxygen sensor 23 in this embodiment, and the dashed line shows the change in the cover 25.
The change of the response time in the oxygen sensor having no alumina particles 29 is shown as a comparative example.
【0034】同図に示すように、比較例においては、時
間の経過とともにデポジットの付着により導入孔28の
開口面積が徐々に減少することにより、応答時間が増加
していることがわかる。そして、実験開始から100時
間後には応答時間が600msec. に達してしまってお
り、酸素センサを用いた正常な空燃比制御が困難な状態
になっている。As shown in the figure, in the comparative example, it can be seen that the response time increases because the opening area of the introduction hole 28 gradually decreases due to the deposition of the deposit over time. After 100 hours from the start of the experiment, the response time has reached 600 msec., And it is difficult to perform normal air-fuel ratio control using the oxygen sensor.
【0035】これに対して、本実施形態の酸素センサ2
3では、実験開始から200時間が経過した後も応答時
間は殆ど増加していない。即ち、本実施形態によれば、
導入孔28の内周壁面に付着したデポジットや素子24
の表面に付着した被毒物質をアルミナ粒子29によって
除去することにより、長期間にわたり良好な応答性を確
保することができる。On the other hand, the oxygen sensor 2 of the present embodiment
In No. 3, the response time hardly increased even 200 hours after the start of the experiment. That is, according to the present embodiment,
Deposits and elements 24 attached to the inner peripheral wall surface of the introduction hole 28
By removing the poisoning substances adhered to the surface of the substrate with the alumina particles 29, good responsiveness can be secured for a long period of time.
【0036】[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上記第1の実施形態との相違
点を中心に説明する。以下の説明において、第1の実施
形態と同様の構成については同一の符号を付すことによ
りその説明を省略する。[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described, focusing on differences from the first embodiment. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【0037】図5は本実施形態における酸素センサ23
の先端部分を示している。同図に示すように、本実施形
態におけるカバー25は、外カバー25a及び内カバー
25bからなる2重管構造をなしている。この両カバー
25a,25bはハウジング26に固定されている。各
カバー25a,25bの側部及び底部には、上記第1の
実施形態と同様に、テーパ孔状をなし、アルミナ粒子
(図示略)が通過不能な導入孔28a,28bがそれぞ
れ形成されている。また、各カバー25a,25bの側
部に形成された導入孔28a,28bは、酸素センサ2
3の軸方向(図5の上下方向)における位置がズレた状
態で配置されている。これにより、外カバー25aの導
入孔28aを通過した吸気は、一旦、内カバー25bの
側部に衝突した後に同カバー25b内に導入されること
になる。その結果、吸気に含まれるデポジット、被毒物
質、及び水滴等の大部分は内カバー25bの側部に付着
するため、これらデポジット等が素子24に付着するこ
とが抑制される。FIG. 5 shows the oxygen sensor 23 in this embodiment.
2 shows a tip portion of the camera. As shown in the figure, the cover 25 in the present embodiment has a double pipe structure including an outer cover 25a and an inner cover 25b. The covers 25a and 25b are fixed to the housing 26. As in the first embodiment, introduction holes 28a and 28b are formed in the sides and the bottom of each of the covers 25a and 25b, each having a tapered shape through which alumina particles (not shown) cannot pass. . The introduction holes 28a and 28b formed on the sides of the covers 25a and 25b are
3 are displaced in the axial direction (vertical direction in FIG. 5). Thus, the intake air that has passed through the introduction hole 28a of the outer cover 25a once collides with the side of the inner cover 25b, and is then introduced into the cover 25b. As a result, most of the deposits, poisoning substances, water droplets, and the like contained in the intake air adhere to the side of the inner cover 25b, so that these deposits and the like are prevented from adhering to the element 24.
【0038】この各導入孔28a,28bの直径及びそ
の数は、酸素センサ23における応答性とカバー25の
保温性とを考慮して決定されている。例えば、外カバー
25aの導入孔28aの直径は1.0〜2.0mm、内
カバー25bの導入孔28bの直径は1.0〜3.0m
mに設定するのが好適であり、また、各カバー25a,
25bの側部に形成される導入孔28a,28bの数は
8〜24個、底部に形成される導入孔28a,28bの
数は1〜4個であるのが適当である。The diameter and the number of the introduction holes 28a and 28b are determined in consideration of the responsiveness of the oxygen sensor 23 and the heat retention of the cover 25. For example, the diameter of the introduction hole 28a of the outer cover 25a is 1.0 to 2.0 mm, and the diameter of the introduction hole 28b of the inner cover 25b is 1.0 to 3.0 m.
m, and each cover 25a,
Suitably, the number of inlet holes 28a, 28b formed on the side of 25b is 8 to 24, and the number of inlet holes 28a, 28b formed on the bottom is 1 to 4.
【0039】外カバー25aと内カバー25bとの間の
隙間32には、複数のアルミナ粒子(図示略)が介在さ
れている。この隙間32は、エンジン11及び車輌の振
動によるアルミナ粒子の動きを規制しない大きさを有し
ている。また、内カバー25bと素子24との間にも、
第1の実施形態と同様に複数のアルミナ粒子(図示略)
が介在されている。A plurality of alumina particles (not shown) are interposed in the gap 32 between the outer cover 25a and the inner cover 25b. The gap 32 has a size that does not restrict the movement of the alumina particles due to the vibration of the engine 11 and the vehicle. Also, between the inner cover 25b and the element 24,
A plurality of alumina particles (not shown) as in the first embodiment
Is interposed.
【0040】本実施形態によれば、第1の実施形態と同
様の効果を奏することができる他、カバー25の保温性
を向上させることにより、素子24の活性化時間を短縮
することができるとともに、素子24にデポジット、被
毒物質、水滴等が付着することをより確実に抑制するこ
とができる。According to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the activation time of the element 24 can be shortened by improving the heat retaining property of the cover 25. In addition, it is possible to more reliably suppress the deposit, poisoning substance, water droplet, and the like from adhering to the element 24.
【0041】本発明は、上記実施形態の他、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 embodiment. In these other embodiments, substantially the same operation and effect as the above embodiment can be obtained.
【0042】(1)第1の実施形態において、エンジン
11や車輌の振動が小さい場合、アルミナ粒子29はカ
バー25の底部に位置することが多い。このため、カバ
ー25の上部側に形成された導入孔28にあっては、下
部側に形成された導入孔28よりもアルミナ粒子29に
よるデポジットの除去量が相対的に少なくなる傾向にあ
る。この点を考慮して、例えば、図6に示すような構成
のカバー25を採用することもできる。(1) In the first embodiment, when the vibration of the engine 11 or the vehicle is small, the alumina particles 29 are often located at the bottom of the cover 25. For this reason, in the introduction hole 28 formed on the upper side of the cover 25, the amount of deposit removal by the alumina particles 29 tends to be relatively smaller than in the introduction hole 28 formed on the lower side. In consideration of this point, for example, a cover 25 having a configuration as shown in FIG. 6 can be employed.
【0043】即ち、カバー25の内部を上下に区画する
仕切板40を同カバー25の内周壁に固定する。この仕
切板40は中央に挿通孔40aを有しており、同孔40
a内に素子24が挿入されている。そして、カバー25
内において仕切板40の上下側にそれぞれ、第1の実施
形態と同様のアルミナ粒子(図示略)を内在させる。こ
こで、挿通孔40aの直径は、同孔40aの内周面と素
子24の外周面との間に形成される隙間41がアルミナ
粒子(図示略)を通過させない大きさであり、且つ、吸
気の流通を阻害しない大きさに設定されている。That is, the partition plate 40 that partitions the inside of the cover 25 into upper and lower portions is fixed to the inner peripheral wall of the cover 25. This partition plate 40 has an insertion hole 40a in the center,
The element 24 is inserted in a. And the cover 25
Inside, the same alumina particles (not shown) as in the first embodiment are provided on the upper and lower sides of the partition plate 40, respectively. Here, the diameter of the insertion hole 40a is such that the gap 41 formed between the inner peripheral surface of the hole 40a and the outer peripheral surface of the element 24 does not allow alumina particles (not shown) to pass therethrough. Is set so as not to impede the distribution of
【0044】このような構成では、仕切板40より上側
に位置する導入孔28は同板40の上側にあるアルミナ
粒子により、また、仕切板40より下側に位置する導入
孔28は同板40の下側にあるアルミナ粒子により、そ
れぞれの内周壁面に付着したデポジットが除去される。
このため、上記の構成によれば、デポジットをより効率
的に除去して、その目詰まりを防止することができる。In such a configuration, the introduction hole 28 located above the partition plate 40 is formed by alumina particles located above the plate 40, and the introduction hole 28 located below the partition plate 40 is defined by the plate 40. The deposits attached to the respective inner peripheral wall surfaces are removed by the alumina particles on the lower side.
For this reason, according to the above configuration, the deposit can be more efficiently removed and the clogging can be prevented.
【0045】(2)第2の実施形態において、両カバー
25a,25bの隙間32内と、内カバー25b内の双
方にアルミナ粒子を設けるようにした。これに対して、
この隙間32にのみアルミナ粒子を介在させるようにし
てもよい。この場合、内カバー25bの導入孔28b
は、図5に示す形状とは逆に同カバー25bの内側から
外側に向けて径が拡大されたテーパ孔状とすることがデ
ポジットを除去する上で望ましい。(2) In the second embodiment, alumina particles are provided both in the gap 32 between the covers 25a and 25b and in the inner cover 25b. On the contrary,
Alumina particles may be interposed only in the gap 32. In this case, the introduction hole 28b of the inner cover 25b
In order to remove the deposit, it is desirable to form a tapered hole whose diameter is increased from the inside to the outside of the cover 25b, contrary to the shape shown in FIG.
【0046】(3)上記各実施形態では、カバー25の
デポジットを除去するデポジット除去部材としてアルミ
ナ粒子を用いるようにした。これに対して、デポジット
除去部材の材料として、例えば、ジルコニア、コージェ
ライト、ムライト等のセラミック材料や、ステンレス材
料を用いるようにしてもよい。また、アルミナ粒子29
等のデポジット除去部材は、第1の実施形態にて示した
形状のものに限定されず、例えば、図7(a),
(b),(c)に示すような形状のものを採用すること
もできる。(3) In the above embodiments, alumina particles are used as the deposit removing member for removing the deposit on the cover 25. On the other hand, as a material of the deposit removing member, for example, a ceramic material such as zirconia, cordierite, mullite, or a stainless material may be used. Also, alumina particles 29
Is not limited to the shape shown in the first embodiment. For example, FIG.
Shapes as shown in (b) and (c) can also be adopted.
【0047】(4)上記各実施形態では、酸素センサ2
3をEGR装置15及びPCV装置18の各装置を備え
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、各装置15,18の一方のみを備え
たエンジン11の吸気管12に本発明に係る酸素センサ
23を取り付けるようにしてもよい。(4) In each of the above embodiments, the oxygen sensor 2
3 is attached to the intake pipe 12 of the engine 11 provided with the EGR device 15 and the PCV device 18. On the other hand, the oxygen sensor 23 according to the present invention may be attached to the intake pipe 12 of the engine 11 provided with only one of the devices 15 and 18.
【0048】(5)上記各実施形態では、酸素センサ2
3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23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や、EGR装置
或いはPCV装置を備えたガソリンエンジンの吸気管に
本発明に係る酸素センサを取り付けるようにしてもよ
い。(5) In the above embodiments, the oxygen sensor 2
3 was attached to the intake pipe 12 of the diesel engine 11. On the other hand, the oxygen sensor 23 may be attached to the exhaust pipe 13 of the diesel engine 11. Further, the oxygen sensor according to the present invention may be attached to an exhaust pipe of a gasoline engine or an intake pipe of a gasoline engine provided with an EGR device or a PCV device.
【0049】上記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 embodiment will be 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.
【0050】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、吸気に含まれ
るデポジットの粘着性が大きくいため、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の導入孔にお
ける目詰まりを抑制する点で好適である。As described above, in the oxygen sensor attached to the intake pipe of the internal combustion engine, as described above, the adhesion of the deposit contained in the intake air is large, so that the introduction hole tends to be clogged. The configuration described in (a) above is preferable in that the clogging in the introduction hole of the oxygen sensor, which tends to be as described above, is suppressed.
【0051】(ロ)請求項1に記載した酸素センサにお
いて、前記デポジット除去部材はその外表面に複数の突
起を有するものであることを特徴とする。このような構
成によれば、デポジット除去部材とカバーとの接触状態
が点接触になり両者の接触面積が極めて小さくなる。そ
の結果、デポジット除去部材がカバーへ固着することを
抑制できるとともに、その突起により効果的にデポジッ
トを除去することができる。(B) In the oxygen sensor according to the first aspect, the deposit removing member has a plurality of projections on an outer surface thereof. According to such a configuration, the contact state between the deposit removing member and the cover becomes a point contact, and the contact area between them becomes extremely small. As a result, the deposit removing member can be prevented from sticking to the cover, and the deposit can be effectively removed by the protrusion.
【0052】(ハ)請求項1に記載した酸素センサにお
いて、前記導入孔は、その内周壁面がカバーの内部側に
向けられた形状を有するものであることを特徴とする。
このような構成によれば、その内周壁面に付着したデポ
ジットをデポジット除去部材により容易に除去すること
ができる。(C) In the oxygen sensor according to the first aspect, the introduction hole has a shape in which an inner peripheral wall surface is directed toward the inside of the cover.
According to such a configuration, the deposit attached to the inner peripheral wall surface can be easily removed by the deposit removing member.
【0053】[0053]
【発明の効果】請求項1に記載した発明では、カバーの
内部に導入孔を通過不能なデポジット除去部材を移動可
能に配するようにしている。従って、例えば酸素センサ
が取り付けられた内燃機関等の振動により、デポジット
除去部材がカバーの内部を不規則に移動する。このデポ
ジット除去部材の移動によりカバーにおいて導入孔近傍
に付着したデポジットが除去される。その結果、デポジ
ット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 deposit removing member that cannot pass through the introduction hole is movably disposed inside the cover. Therefore, for example, due to vibration of an internal combustion engine or the like to which the oxygen sensor is attached, the deposit removing member moves irregularly inside the cover. By the movement of the deposit removing member, the deposit attached to the vicinity of the introduction hole in the cover is removed. As a result, clogging of the introduction hole due to the deposit can be suppressed.
【図1】第1の実施形態におけるディーゼルエンジン等
を示す概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a diesel engine and the like in a first embodiment.
【図2】酸素センサの先端部を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a tip portion of the oxygen sensor.
【図3】カバーにおいて導入孔近傍を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing the vicinity of an introduction hole in a cover.
【図4】酸素センサにおける応答性の時間的変化を示す
グラフ。FIG. 4 is a graph showing a temporal change in responsiveness of the oxygen sensor.
【図5】第2の実施形態における酸素センサの先端部を
示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a tip portion of an oxygen sensor according to a second embodiment.
【図6】別の実施形態における酸素センサの先端部を示
す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a tip portion of an oxygen sensor according to another embodiment.
【図7】別の実施形態におけるアルミナ粒子の形状を示
す斜視図。FIG. 7 is a perspective view showing the shape of alumina particles according to another embodiment.
24…素子、25…カバー、25a…外カバー、25b
…内カバー、28(a,b)…導入孔、29…アルミナ
粒子。24 ... element, 25 ... cover, 25a ... outer cover, 25b
... inner cover, 28 (a, b) ... introduction holes, 29 ... alumina particles.
Claims (1)
と、同素子を覆い、測定対象となる気体が流通する導入
孔を有したカバーとを備えた酸素センサにおいて、前記
カバーの内部に前記導入孔を通過不能なデポジット除去
部材を移動可能に配したことを特徴とする酸素センサ。1. An oxygen sensor comprising: an element for measuring the oxygen concentration of a gas; and a cover that covers the element and has an introduction hole through which a gas to be measured flows. An oxygen sensor, wherein a deposit removing member that cannot pass through the introduction hole is movably arranged.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8328608A JPH10170475A (en) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | Oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8328608A JPH10170475A (en) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | Oxygen sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10170475A true JPH10170475A (en) | 1998-06-26 |
Family
ID=18212180
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8328608A Pending JPH10170475A (en) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | Oxygen sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10170475A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004157111A (en) * | 2002-10-17 | 2004-06-03 | Denso Corp | Air-fuel ratio sensor |
-
1996
- 1996-12-09 JP JP8328608A patent/JPH10170475A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004157111A (en) * | 2002-10-17 | 2004-06-03 | Denso Corp | Air-fuel ratio sensor |
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