氣體傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于檢測(cè)被測(cè)定氣體中的特定氣體濃度的氣體傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知在汽車(chē)的內(nèi)燃機(jī)的排氣管等中設(shè)置，且用于檢測(cè)作為被測(cè)定氣體的廢氣中的特定氣體濃度的氣體傳感器。作為氣體傳感器，例如存在具備檢測(cè)被測(cè)定氣體中的特定氣體濃度的傳感器元件、在內(nèi)側(cè)插通并保持傳感器元件的套(housing)、以及在套的前端側(cè)配設(shè)的元件罩的氣體傳感器。
[0003]例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了為了傳感器元件的防水等，具備由覆蓋設(shè)置有氣體導(dǎo)入部的傳感器元件的前端部的內(nèi)罩、和在內(nèi)罩的外側(cè)配設(shè)的外罩構(gòu)成的二重構(gòu)造的元件罩的氣體傳感器。在該氣體傳感器中，在外罩上，設(shè)置有用于向外罩內(nèi)導(dǎo)入被測(cè)定氣體的外導(dǎo)入開(kāi)口部。此外，在內(nèi)罩上，設(shè)置有用于向內(nèi)罩內(nèi)導(dǎo)入被測(cè)定氣體的內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:(日本)特開(kāi)2009 - 25076號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]然而，在多氣缸的內(nèi)燃機(jī)中，由于氣缸間的燃料噴射量的不均等，在氣缸間產(chǎn)生空燃比的不均(氣缸間不平衡)。近年，由于進(jìn)一步的廢氣限制、油耗限制，尋求在氣體傳感器中更高精度地檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的氣缸間不平衡，進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的各氣缸的空燃比控制。從而，為了更準(zhǔn)確地掌握成為氣缸間不平衡的指標(biāo)的氣體傳感器的輸出值(空燃比:A/F)的變化，需要進(jìn)一步提高與各氣缸的空燃比變化相伴的氣體傳感器的響應(yīng)性。具體而言，除了提高對(duì)于A/F變化的氣體傳感器本身的響應(yīng)性以外，特別是在保護(hù)傳感器元件的元件罩中，使大量的被測(cè)定氣體以短距離迅速地到達(dá)傳感器元件的氣體檢測(cè)部(用于檢測(cè)被測(cè)定氣體的部分)，此外還使得在到達(dá)傳感器元件的檢測(cè)部為止的期間，從各氣缸依次排氣的A/F不同的被測(cè)定氣體難以混合，是不可缺少的。
[0009]但是，在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)I的氣體傳感器中，由于主要將重點(diǎn)放在防止傳感器元件的浸水上，所以在考慮了內(nèi)燃機(jī)的氣缸間不平衡的檢測(cè)精度的情況下，檢測(cè)氣缸間不平衡的響應(yīng)性不充分。作為其主要原因，考慮從內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部被導(dǎo)入至內(nèi)罩內(nèi)的被測(cè)定氣體到達(dá)傳感器元件的氣體導(dǎo)入部為止的距離長(zhǎng)等。若該距離長(zhǎng)，則導(dǎo)致在時(shí)間上先后排氣并先后到達(dá)傳感器元件的氣體檢測(cè)部的被測(cè)定氣體易于混合。若產(chǎn)生該被測(cè)定氣體的混合，則即使從任一個(gè)氣缸排氣的被測(cè)定氣體的空燃比向濃(rich)側(cè)變動(dòng)，從其他任一個(gè)氣缸排氣的被測(cè)定氣體的空燃比向稀(lean)側(cè)變動(dòng)，也檢測(cè)出混合了這些被測(cè)定氣體的狀態(tài)下的空燃比。其結(jié)果，存在內(nèi)燃機(jī)的氣缸間不平衡的檢測(cè)精度降低，用于檢測(cè)氣缸間不平衡的氣體傳感器的響應(yīng)性降低的顧慮。
[0010]本發(fā)明是鑒于該背景而完成的，提供能夠提高內(nèi)燃機(jī)的氣缸間不平衡的檢測(cè)精度，在檢測(cè)氣缸間不平衡的響應(yīng)性上優(yōu)良的氣體傳感器。
[0011]用于解決課題的手段
[0012]本發(fā)明的一個(gè)方式具備:
[0013]傳感器元件，檢測(cè)被測(cè)定氣體中的特定氣體濃度；
[0014]套(housing)，在內(nèi)側(cè)插通并保持該傳感器元件；以及
[0015]元件罩(cover)，在該套的軸向前端側(cè)配設(shè)，
[0016]在上述傳感器元件的前端部，設(shè)置有用于向其內(nèi)部導(dǎo)入被測(cè)定氣體的氣體導(dǎo)入部，
[0017]上述元件罩具有配設(shè)為覆蓋上述傳感器元件的前端部的內(nèi)罩、以及在該內(nèi)罩的外側(cè)配設(shè)的外罩，
[0018]在該外罩，設(shè)置有用于向該外罩內(nèi)導(dǎo)入被測(cè)定氣體的外導(dǎo)入開(kāi)口部，
[0019]在上述內(nèi)罩，設(shè)置有用于向該內(nèi)罩內(nèi)導(dǎo)入被測(cè)定氣體的內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部，
[0020]上述傳感器元件的上述氣體導(dǎo)入部的軸向中間位置與上述內(nèi)罩的上述內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部的軸向基端位置相比處于軸向基端側(cè)。
[0021]發(fā)明效果
[0022]在上述氣體傳感器中，在傳感器元件的前端部，設(shè)置有用于向其內(nèi)部導(dǎo)入被測(cè)定氣體的氣體導(dǎo)入部。此外，在覆蓋傳感器元件的前端部的內(nèi)罩，設(shè)置有用于向內(nèi)罩內(nèi)導(dǎo)入被測(cè)定氣體的內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部。并且，傳感器元件的氣體導(dǎo)入部的軸向中間位置與內(nèi)罩的內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部的軸向基端位置相比處于軸向基端側(cè)。
[0023]即，從外導(dǎo)入開(kāi)口部被導(dǎo)入至外罩內(nèi)(外罩和內(nèi)罩之間)的被測(cè)定氣體從內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部被導(dǎo)入至內(nèi)罩內(nèi)，到達(dá)傳感器元件的氣體導(dǎo)入部。本發(fā)明人們認(rèn)識(shí)到，在這樣的被測(cè)定氣體的流動(dòng)中，從內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部被導(dǎo)入至內(nèi)罩內(nèi)的被測(cè)定氣體到達(dá)傳感器元件的氣體導(dǎo)入部為止的距離對(duì)內(nèi)燃機(jī)的氣缸間不平衡的檢測(cè)精度、以及檢測(cè)氣缸間不平衡的響應(yīng)性有較大貢獻(xiàn)。
[0024]并且，本發(fā)明人們認(rèn)識(shí)到，為了縮短從內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部被導(dǎo)入至內(nèi)罩內(nèi)的被測(cè)定氣體到達(dá)傳感器元件的氣體導(dǎo)入部為止的距離，將被測(cè)定氣體被導(dǎo)入至內(nèi)罩內(nèi)的部分即內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部的軸向基端位置設(shè)為與被測(cè)定氣體被導(dǎo)入至傳感器元件的內(nèi)部的部分即氣體導(dǎo)入部的軸向中間位置相比更靠軸向基端側(cè)是非常有效的。
[0025]由此，能夠使從內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部被導(dǎo)入至內(nèi)罩內(nèi)的被測(cè)定氣體以盡能夠短距離迅速地到達(dá)傳感器元件的氣體導(dǎo)入部。此外，能夠使被測(cè)定氣體不與從其他內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部流入的被測(cè)定氣體混合地到達(dá)傳感器元件的氣體導(dǎo)入部。并且，能夠使內(nèi)燃機(jī)的各氣缸的被測(cè)定氣體按順序到達(dá)傳感器元件的氣體導(dǎo)入部，抑制在直至到達(dá)傳感器元件的氣體導(dǎo)入部為止的期間各氣缸的被測(cè)定氣體被混合的情況。
[0026]其結(jié)果，能夠提高氣體傳感器的響應(yīng)性，能夠更準(zhǔn)確地掌握成為內(nèi)燃機(jī)的氣缸間不平衡的指標(biāo)的氣體傳感器的輸出值(例如，空燃比:A/F等)的變化。并且，能夠提高氣體傳感器中的內(nèi)燃機(jī)的氣缸間不平衡的檢測(cè)精度。
[0027]像這樣，能夠提供能夠提高內(nèi)燃機(jī)的氣缸間不平衡的檢測(cè)精度，且檢測(cè)氣缸間不平衡的響應(yīng)性優(yōu)良的氣體傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1中的氣體傳感器整體的構(gòu)造的截面說(shuō)明圖。
[0029]圖2是表示實(shí)施例1中的氣體傳感器的元件罩的構(gòu)造的截面說(shuō)明圖。
[0030]圖3是表示實(shí)施例1中的內(nèi)罩的內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部以及百葉(louver)部的截面說(shuō)明圖。
[0031]圖4是表示實(shí)施例1中的傳感器元件的前端部的構(gòu)造的截面說(shuō)明圖。
[0032]圖5是表示實(shí)施例1中的將百葉部投影到與內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部相同平面上的狀態(tài)的說(shuō)明圖。
[0033]圖6是表示實(shí)施例1中的投影到與內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部相同平面上的百葉部的說(shuō)明圖。
[0034]圖7是表示實(shí)施例1中的從內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部經(jīng)由百葉部流入至內(nèi)罩內(nèi)的被測(cè)定氣體的流動(dòng)的說(shuō)明圖。
[0035]圖8是表示實(shí)施例1中的多氣缸的內(nèi)燃機(jī)中的被測(cè)定氣體的流動(dòng)的說(shuō)明圖。
[0036]圖9是表示實(shí)施例1中的在橫軸上取時(shí)間且在縱軸上取被測(cè)定氣體的氣體濃度來(lái)表示氣體濃度的時(shí)間變化的曲線圖。
[0037]圖10是表示實(shí)施例1中的投影到與內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部相同平面上的其他例的百葉部的說(shuō)明圖。
[0038]圖11是表示實(shí)施例1中的從內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部經(jīng)由其他例的百葉部流入至內(nèi)罩內(nèi)的被測(cè)定氣體的流動(dòng)的說(shuō)明圖。
[0039]圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施例2中的氣體傳感器的元件罩的構(gòu)造的一例的截面說(shuō)明圖。
[0040]圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施例3中的安裝有氣體傳感器的內(nèi)燃機(jī)的排氣管的說(shuō)明圖。
[0041]圖14是表示實(shí)施例3中的曲軸角以及A/F的隨時(shí)間的變化的曲線圖。
[0042]圖15是表示實(shí)施例3中的內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部的軸向基端位置與氣體導(dǎo)入部的軸向中間位置之間的軸向距離a和不平衡響應(yīng)值比的關(guān)系的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]上述氣體傳感器中，“軸向前端側(cè)”是氣體傳感器的軸向的一方側(cè)，且是指氣體傳感器被露出于被測(cè)定氣體側(cè)。此外，“軸向基端側(cè)”是指其相反側(cè)。
[0044]此外，作為上述傳感器元件，例如能夠使用將設(shè)置有被測(cè)定氣體側(cè)電極以及基準(zhǔn)氣體側(cè)電極的氧離子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)體、和使與被測(cè)定氣體側(cè)電極接觸的被測(cè)定氣體透過(guò)的多孔質(zhì)的擴(kuò)散電阻層等層疊而構(gòu)成的層疊型的傳感器元件。在上述結(jié)構(gòu)的情況下，在傳感器元件的外表面上擴(kuò)散電阻層的一部分露出，該露出的部分成為上述氣體導(dǎo)入部。
[0045]此外，也可以在上述傳感器元件的前端部上設(shè)置多處上述氣體導(dǎo)入部。此外，也可以在上述傳感器元件的外表面上以至少覆蓋擴(kuò)散電阻層的露出的部分(氣體導(dǎo)入部)的方式設(shè)置用于捕獲被測(cè)定氣體中的中毒(催化劑中毒)成分的保護(hù)層等。
[0046]此外，也可以在上述外罩上在周向上并排設(shè)置多個(gè)上述外導(dǎo)入開(kāi)口部。此外，也可以在上述內(nèi)罩上在周向上并排設(shè)置多個(gè)上述內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部。此外，在設(shè)置多個(gè)上述內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部的情況下，優(yōu)選上述傳感器元件的上述氣體導(dǎo)入部的軸向中間位置與其全部?jī)?nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部的軸向基端位置相比處于軸向基端側(cè)。
[0047]此外，在設(shè)置多個(gè)上述內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部的情況下，優(yōu)選其全部?jī)?nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部的軸向位置相同。此外，優(yōu)選從內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部至氣體導(dǎo)入部為止的徑向距離相同。此時(shí)，能夠抑制從內(nèi)導(dǎo)入開(kāi)口部至傳感器元件的氣體導(dǎo)入部為止的距離的不均，更進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)的氣缸間不平衡的檢測(cè)精度、以及檢測(cè)氣缸間不平衡的響