(57)【要約】【課題】ガスの成分を検出する性能を維持しつつ容易に製造できるガスセンサを提供すること。【解決手段】ガスの成分を検出するセンサ素子２５の周囲に、インナーカバー３１とアウターカバー４１とを設け、これに伴い第１ガス通路５１と第２ガス通路５２とを形成する。センサ素子２５は、第２ガス通路５２内に配設する。また、インナーカバー３１の周囲に、触媒成分を担持する触媒担持布６０を巻き付け、触媒担持布６０を第１ガス通路５１内に配設する。これにより、アウターカバー４１の外部のガスは第１ガス通路５１内に流入し、このガスは触媒担持布６０を通過する際に触媒処理が行なわれて第２ガス通路５２内に流入し、センサ素子２５で成分を検出する。また、触媒担持布６０は、インナーカバー３１に巻き付けてあるので、容易に設けることができる。これらの結果、ガスの成分を検出する性能を維持しつつ容易に製造することができる。【選択図】        図３
2006337205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの成分を検出するセンサ素子と、
前記センサ素子の周囲に設けられると共に前記センサ素子の周囲にガス通路を形成し、且つ、前記ガス通路内に外部のガスを流入する流入孔が形成されたカバー部と、
前記流入孔から前記センサ素子に流れる全ての前記ガスが通過できる位置に配設され、且つ、触媒成分を担持すると共に粗密に形成された触媒担持手段と、
を備えることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記触媒担持手段は、前記触媒成分を担持する触媒保持体を有しており、
前記触媒保持体には、アルミナ、セリア、ジルコニア及びシリカのうちの少なくともいずれか１つが含まれていることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記触媒成分には、プラチナ、ロジウム及びパラジウムのうち少なくともいずれか１つが含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記カバー部は、前記センサ素子の周囲に複数のカバー部材が重ねられることにより形成されており、
前記ガス通路は、前記複数のカバー部材間、或いは前記カバー部材と前記センサ素子との間に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記触媒担持手段は、前記センサ素子、前記カバー部材の内面或いは外面のうち少なくともいずれかの部分に巻き付けられることにより前記ガス通路内に配設されていることを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記触媒担持手段は、前記触媒成分を担持する布である触媒担持布により形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサに関するものである。特に、この発明は、製造の容易性を図ることのできるガスセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に設けられ、空気と燃料との割合である空燃比の検出を行う空燃比センサなどの従来のガスセンサは、ガスの成分を検出するセンサ素子を有しており、このセンサ素子で、当該センサ素子の周囲に位置するガスの成分、例えば、上記の空燃比などを検出している。また、このようなガスセンサでは、ガスの成分を検出する際に、センサ素子の周囲に位置するガスの流れに起因する誤検出を抑制するために、センサ素子の周囲に空間を形成できるカバー部材を設け、さらに、カバー部材には、センサ素子の周囲の空間にガスを流入させることができる孔を形成しているものがある。これにより、カバー部材の外部のガスは、カバー部材に形成された孔よりカバー部材内の空間に入り込み、このガスの成分をセンサ素子で検出することにより、より正確に検出することができる。
【０００３】
しかし、センサ素子は、検出するガスに含まれる成分ごとに感受性が異なっている場合があり、このような場合、成分ごとにセンサ素子での検出結果が実際のガスの成分と異なってしまう虞がある。そこで、従来のガスセンサでは、センサ素子の周囲に触媒層を設けているものがある。例えば、特許文献１では、Ｐｔペーストをカバー部材に塗布して焼き付けることにより触媒層を形成し、触媒層を通過した後のガスをセンサ素子で検出している（特許文献１の実施例５）。これにより、ガスの成分のうち、センサ素子での感受性が高い成分を触媒層で焼失させる、即ち酸化させることができるため、その感受性が高い成分を実際のガスに含まれている割合以上の割合で検出することを抑制し、より正確にガスの成分を抑制することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５７１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように触媒層を塗布して焼き付ける、つまり、コーティングによって形成した場合には、その厚さによってガスが通過する量への影響が大きくなる。このため、触媒層をコーティングによって形成した場合には、その厚さを正確に調整する必要があり、製造が困難なものとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガスの成分を検出する性能を維持しつつ容易に製造できるガスセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係るガスセンサは、ガスの成分を検出するセンサ素子と、前記センサ素子の周囲に設けられると共に前記センサ素子の周囲にガス通路を形成し、且つ、前記ガス通路内に外部のガスを流入する流入孔が形成されたカバー部と、前記流入孔から前記センサ素子に流れる全ての前記ガスが通過できる位置に配設され、且つ、触媒成分を担持すると共に粗密に形成された触媒担持手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明では、触媒成分を担持した触媒担持手段を、センサ素子に流れる全てのガスが通過できるように配設しているため、センサ素子で検出する全てのガスを、触媒担持手段通過後のガスにすることができる。これにより、ガス通路内のガスの成分のうちの一部を酸化させるなど、触媒担持手段で触媒処理が行なわれたガスをセンサ素子で検出することができ、ガスの成分を、より正確に検出することができる。また、触媒機能を有する部材として、粗密に形成された触媒担持手段を用いるため、厚さにおける許容度が大きくなる。つまり、触媒担持手段は、粗密に形成されているため、触媒層をコーティングによって形成した場合と比較してガスが通過し易いので、所定の厚さの変化時におけるガスの通過のし易さの変化が、コーティングの場合と比較して小さくなる。これにより、製造時に触媒担持手段の厚さに多少バラつきがある場合でも、触媒としての性能差が小さくなるので、触媒機能をコーティングによって形成した場合と比較して、厚さにおける許容度が大きくなる。これらの結果、ガスの成分を検出する性能を維持しつつ容易に製造することができる。
【０００９】
また、この発明に係るガスセンサは、前記触媒担持手段は、前記触媒成分を担持する触媒保持体を有しており、前記触媒保持体には、アルミナ、セリア、ジルコニア及びシリカのうちの少なくともいずれか１つが含まれていることを特徴とする。
【００１０】
この発明では、触媒担持手段が触媒保持体を有するようにし、触媒保持体として上述したうちの少なくともいずれか１つが含まれるようにしている。これにより、触媒成分をより確実に担持することができ、触媒担持手段を通過するガスに対して、より確実に触媒処理を行なうことができる。この結果、より正確にガスの成分を検出することができる。
【００１１】
また、この発明に係るガスセンサは、前記触媒成分には、プラチナ、ロジウム及びパラジウムのうち少なくともいずれか１つが含まれていることを特徴とする。
【００１２】
この発明では、触媒成分として上述したうちの少なくともいずれか１つが含まれるようにしているため、触媒担持手段を通過するガスに対して、より確実に酸化触媒処理を行なうことができる。この結果、より正確にガスの成分を検出することができる。
【００１３】
また、この発明に係るガスセンサは、前記カバー部は、前記センサ素子の周囲に複数のカバー部材が重ねられることにより形成されており、前記ガス通路は、前記複数のカバー部材間、或いは前記カバー部材と前記センサ素子との間に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明では、カバー部を、複数のカバー部材を重ねることによって設け、ガス通路を複数のカバー部材間、或いはカバー部材とセンサ素子との間に形成し、このガス通路内に触媒担持手段を配設している。これにより、センサ素子で検出するガスの流れによる検出への影響を低減すると共に、このガスに対して、より確実に触媒処理を行なうことができる。この結果、より正確にガスの成分を検出することができる。
【００１５】
また、この発明に係るガスセンサは、前記触媒担持手段は、前記センサ素子、前記カバー部材の内面或いは外面のうち少なくともいずれかの部分に巻き付けられることにより前記ガス通路内に配設されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明では、触媒担持手段を、センサ素子、カバー部材の内面或いは外面のうち少なくともいずれかの部分に巻き付けることによってガス通路内に配設しているので、より容易に触媒担持手段をガス通路内に配設することができる。この結果、より容易に製造することができる。
【００１７】
また、この発明に係るガスセンサは、前記触媒担持手段は、前記触媒成分を担持する布である触媒担持布により形成されていることを特徴とする。
【００１８】
この発明では、前記触媒担持手段を、触媒成分を担持する布である触媒担持布により形成しているので、容易に触媒担持手段を設けることができ、容易に粗密に形成された触媒機能を有する部材を設けることができる。この結果、ガスの成分を検出する性能を維持するガスセンサを、より容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るガスセンサは、ガスの成分を検出する性能を維持しつつ容易に製造することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係るガスセンサの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。また、本発明に係るガスセンサは、様々な種類があるが、以下の説明では、内燃機関の運転時における排出ガスの成分を検出するガスセンサについて説明する。
【実施例】
【００２１】
図１は、本発明の実施例に係るガスセンサが設けられた内燃機関の概略図である。図２は、図１のＡ部詳細図である。同図に示す内燃機関１は、内部に燃焼室５が形成されたシリンダヘッド２とシリンダブロック３とを有しており、シリンダブロック３内には当該シリンダブロック３内を往復運動可能に設けられたピストン４が配設されている。また、燃焼室５はピストン４の上死点側に位置しており、当該燃焼室５には点火プラグ６が設けられていると共に、吸気管７と排気管８とが接続されている。このうち、吸気管７と燃焼室５との接続部分には、吸気バルブ９が設けられており、排気管８と燃焼室５との接続部分には、排気バルブ１０が設けられている。また、吸気管７には、燃料を吸気管７内に噴射するインジェクタ１１が配設されており、排気管８には、排気管８内を流れる排出ガスの成分を検出するガスセンサ２０が配設されている。このガスセンサ２０は、排出ガス内に含まれる酸素（Ｏ2）の量を検出するＯ2センサとして設けられている。さらに、排気管８には、排出ガスの浄化を行う触媒コンバータ１２が接続されている。
【００２２】
図３は、図１の内燃機関に設けられたガスセンサの要部概略図である。排気管８に設けられているガスセンサ２０は、ガスの成分を検出するセンサ素子２５を有しており、当該ガスセンサ２０はセンサ素子２５が排気管８内に入り込むように設けられている。排気管８内に入り込んでいるセンサ素子２５は、略円柱形の形状で形成されており、センサ素子２５の周囲にはカバー部３０が設けられている。このカバー部３０は、複数のカバー部材からなり、インナーカバー３１及びアウターカバー４１が共にカバー部材として重ねられることにより形成されている。これらのインナーカバー３１及びアウターカバー４１は、略円筒形の形状で形成されており、インナーカバー３１の外径よりもアウターカバー４１の内径の方が大きくなっている。また、インナーカバー３１の内径は、略円柱形の形状で形成されたセンサ素子２５の径よりも大きくなっている。
【００２３】
これらのインナーカバー３１及びアウターカバー４１は、共に円筒形の一端が閉塞しており、インナーカバー３１にはインナーカバー閉塞部３２、アウターカバー４１にはアウターカバー閉塞部４２が、円筒形の一方の開口部分を閉止するように形成されている。このように形成されるインナーカバー３１及びアウターカバー４１は、これらの形状である円筒形の軸方向が、センサ素子２５の形状である円柱形の軸方向に沿った方向になり、且つ、インナーカバー閉塞部３２とアウターカバー閉塞部４２とが共に同じ方向に位置する向きで設けられている。また、これらのインナーカバー３１、アウターカバー４１及びセンサ素子２５は、重ねられるようにして設けられており、内側から外側に向かうに従って、センサ素子２５、インナーカバー３１、アウターカバー４１の順で設けられている。
【００２４】
つまり、センサ素子２５の外側にインナーカバー３１が設けられており、さらに、インナーカバー３１の外側にアウターカバー４１が設けられている。このように重ねられて設けられるセンサ素子２５とインナーカバー３１、及びインナーカバー３１とアウターカバー４１は、それぞれ互いに離間している。このため、これらのセンサ素子２５とインナーカバー３１との間、及びインナーカバー３１とアウターカバー４１との間には、それぞれ空間が形成されており、この空間はガス通路５０となっている。このガス通路５０のうち、インナーカバー３１とアウターカバー４１との間に形成されるガス通路５０は第１ガス通路５１となっており、センサ素子２５とインナーカバー３１との間に形成されるガス通路５０は第２ガス通路５２となっている。
【００２５】
インナーカバー３１とアウターカバー４１とには、共にガス通路５０内にガスを流入する孔である流入孔が形成されており、インナーカバー３１にはインナーカバー流入孔３４が形成され、アウターカバー４１にはアウターカバー流入孔４４が形成されている。このうち、アウターカバー流入孔４４は、アウターカバー４１において円筒形の形状に形成された部分であるアウターカバー側壁部４３に複数形成されており、アウターカバー側壁部４３におけるアウターカバー閉塞部４２付近に形成されている。
【００２６】
また、インナーカバー流入孔３４は、インナーカバー３１において円筒形の形状に形成された部分であるインナーカバー側壁部３３に複数形成されており、当該インナーカバー３１の軸方向においてインナーカバー閉塞部３２から離れた位置に形成されている。このため、アウターカバー流入孔４４とインナーカバー流入孔３４とは、前記軸方向における位置が異なっており、アウターカバー流入孔４４はインナーカバー流入孔３４よりもインナーカバー閉塞部３２寄りに位置しており、アウターカバー流入孔４４の前記軸方向における位置は、インナーカバー閉塞部３２付近になっている。
【００２７】
このように、アウターカバー４１にはアウターカバー流入孔４４が形成されているため、第１ガス通路５１とアウターカバー４１の外部とはアウターカバー流入孔４４によって連通しており、インナーカバー３１にはインナーカバー流入孔３４が形成されているため、第１ガス通路５１と第２ガス通路５２とは、インナーカバー流入孔３４によって連通している。
【００２８】
また、ガス通路５０内には、触媒担持手段として、触媒成分を担持する布である触媒担持布６０が配設されている。この触媒担持布６０は、シリカ繊維など高耐熱繊維からなる不織布により形成されている。このため、触媒担持布６０は粗密に形成されている。さらに、この触媒担持布６０は、触媒保持体を有している。この触媒保持体には、少なくともアルミナ（Ａｌ2Ｏ3：酸化アルミニウム）、セリア（ＣｅＯ2：酸化セリウム）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、シリカ（ＳｉＯ2：二酸化珪素）のうち少なくともいずれか１つが含まれており、これらが上記の高耐熱繊維の表面にコーティングされている。なお、触媒保持体は、アルミナ、セリア、ジルコニア、シリカのうち１つのみが含まれていてもよく、または、これらのうちの複数が組み合わされていてもよい。
【００２９】
また、前記触媒成分は、この触媒保持体が担持しており、触媒成分には、プラチナ（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）のうち少なくともいずれか１つが含まれている。このため、触媒保持体に担持される触媒成分は、酸化触媒成分となっている。なお、触媒成分は、プラチナ、ロジウム、パラジウムのうち１つのみが含まれていてもよく、または、これらのうちの複数が組み合わされていてもよい。
【００３０】
このように構成される触媒担持布６０は、前記インナーカバー３１の周囲に巻き付けられている。詳細には、触媒担持布６０は、インナーカバー側壁部３３のアウターカバー側壁部４３側の面、即ちインナーカバー側壁部３３の外面に巻き付けられており、インナーカバー流入孔３４を覆うようにインナーカバー側壁部３３に巻き付けられている。また、この触媒担持布６０の前記軸方向における長さは、インナーカバー流入孔３４付近からインナーカバー閉塞部３２付近までの長さとなっており、換言すると、インナーカバー流入孔３４付近からアウターカバー流入孔４４付近までの長さとなっている、触媒担持布６０は、このようにインナーカバー３１に巻き付けられることにより第１ガス通路５１内に配設されている。
【００３１】
この実施例に係るガスセンサ２０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。内燃機関１を運転すると、インジェクタ１１から燃料を噴射することにより、吸気管７内を流れる空気と燃料とが混合し、吸気管７内で燃料と空気との混合気が作られる。この混合気は、吸気バルブ９が開いた際に吸気管７から燃焼室５内に入り込む。燃焼室５内に入り込んだ混合気は、点火プラグ６が点火した際に着火し、燃焼室５内で燃焼する。燃料の燃焼後のガスは、排出ガスとなって排気バルブ１０が開いた際に排気管８の方向に流れ、燃焼室５内から排出される。この排出ガスは排気管８内を通り、さらに、排気管８に接続された触媒コンバータ１２を通る。排出ガスは、触媒コンバータ１２で浄化され、排気管８の外部に排出される。
【００３２】
ガスセンサ２０は、センサ素子２５が排気管８内に入り込むように設けられており、このためセンサ素子２５は、排気管８内を流れる排出ガスの成分を検出し、排出ガスに含まれる酸素の量を検出する。また、センサ素子２５の周囲には、上述したようにインナーカバー３１及びアウターカバー４１が設けられており、これらのインナーカバー３１及びアウターカバー４１も、共に排気管８内に入り込むように設けられている。
【００３３】
このように排気管８内に位置しているアウターカバー４１には、アウターカバー流入孔４４が形成されており、また、内燃機関１の運転時には、排気管８内には排出ガスが流れる。このため、アウターカバー４１の内側に形成された第１ガス通路５１と排気管８の内部とは連通しており、排気管８内を流れる排出ガスは、つまり、アウターカバー４１の外部の排出ガスは、アウターカバー流入孔４４から第１ガス通路５１内に入り込む。この第１ガス通路５１は、インナーカバー３１に形成されたインナーカバー流入孔３４によってインナーカバー３１の内側に形成された第２ガス通路５２と連通しているが、第１ガス通路５１内には、触媒担持布６０が配設されている。また、触媒担持布６０は、インナーカバー流入孔３４を覆うようにインナーカバー側壁部３３に巻き付けられているため、アウターカバー流入孔４４から第１ガス通路５１内に入り込み、インナーカバー流入孔３４の方向に向かう排出ガスは、触媒担持布６０を通過する。
【００３４】
第１ガス通路５１内に入り込んだ排出ガスは、このように触媒担持布６０を通過するが、排出ガスには水素（Ｈ2）が含まれている。一方、触媒担持布６０は触媒保持体によって触媒成分が担持されており、この触媒成分は、酸化触媒成分となっている。このため、排出ガスに含まれる水素は、触媒担持布６０を通過する際に触媒成分によって酸化処理される。
【００３５】
このように、アウターカバー流入孔４４から第１ガス通路５１内に流入した排出ガスは、触媒担持布６０を通過する際に触媒成分によって水素が酸化処理され、インナーカバー流入孔３４を通って第１ガス通路５１から第２ガス通路５２内に流入する際には、水素が酸化処理された後の排出ガスが流入する。つまり、触媒担持布６０は、インナーカバー流入孔３４を覆うようにインナーカバー側壁部３３に巻き付けられているため、第１ガス通路５１から第２ガス通路５２内に流入する排出ガスは、全て触媒担持布６０通過し、第２ガス通路５２内に流入する排出ガスは、全て触媒担持布６０によって水素が酸化処理された後の排出ガスとなる。
【００３６】
触媒担持布６０を通過した排出ガスが流入する第２ガス通路５２は、センサ素子２５とインナーカバー３１とによって形成されているため、第２ガス通路５２に流入した排出ガスは、センサ素子２５に接触し、センサ素子２５で排出ガスの成分を検出することができる。即ち、センサ素子２５で排出ガスに含まれる酸素の量を検出する。
【００３７】
以上のガスセンサ２０は、ガス通路５０内に、触媒成分が担持されることにより触媒機能を有する触媒担持布６０を配設しており、さらに、センサ素子２５の方向に流れる全ての排出ガスが、触媒担持布６０を通過できるように配設している。このため、センサ素子２５で検出するガスである全ての排出ガスを、触媒担持布６０通過後の排出ガスにすることができ、触媒処理後の排出ガスをセンサ素子２５で検出することができる。これにより、センサ素子２５が、排出ガス中の一部の成分に対する感受性が高く、この成分に対して大きく反応することにより正確な検出が困難である場合でも、排出ガスに対して触媒担持布６０で触媒処理を行なうことにより、この成分を化学変化させることができる。従って、センサ素子２５が排出ガス中の一部の成分に対して大きく反応することを抑制でき、排出ガスの成分を、より正確に検出することができる。
【００３８】
また、触媒機能を有する部材として触媒担持布６０を使用しているため、厚さにおける許容度が大きくなる。つまり、触媒担持布６０は、触媒成分を担持する不織布によって形成されているため粗密に形成されており、触媒機能を有する部材として、例えば、センサ素子２５にコーティングすることによって形成する触媒層を使用した場合と比較して、排出ガスが通過し易くなっている。このため、所定の厚さの変化時における排出ガスの通過のし易さの変化が、コーティングの場合と比較して小さくなる。これにより、製造時に触媒担持布６０の厚さに多少バラつきがある場合でも、バラつきに起因する触媒性能の差が小さくなるので、触媒機能を有する部材としてコーティングによって形成される触媒層を使用した場合と比較して、厚さにおける許容度が大きくなる。これらの結果、ガスの成分を検出する性能を維持しつつ容易に製造することができる。また、容易に製造できるので、製造時における管理コストの低減を図ることができる。
【００３９】
また、触媒担持手段として触媒担持布６０を用いているため、容易に触媒担持手段を設けることができ、容易に粗密に形成された触媒機能を有する部材を設けることができる。この結果、ガスの成分を検出する性能を維持するガスセンサを、より容易に製造することができる。
【００４０】
また、触媒担持布６０が有する繊維である高耐熱繊維の表面に触媒保持体をコーティングし、触媒保持体としてアルミナ、セリア、ジルコニア、シリカのうちの少なくともいずれか１つが含まれるようにしているので、触媒成分をより確実に担持することができる。これにより、触媒担持布６０を通過する排出ガスに対して、より確実に触媒処理を行なうことができる。この結果、より正確にガスの成分を検出することができる。
【００４１】
また、触媒保持体が担持する触媒成分として、プラチナ、ロジウム、パラジウムのうちの少なくともいずれか１つが含まれるようにしているので、アウターカバー流入孔４４からガス通路５０内に流入し、ガス通路５０内に配設された触媒担持布６０を通過する排出ガスに対して、より確実に酸化触媒処理を行なうことができる。例えば、排出ガスに含まれる水素に対して酸化触媒処理を行なうことができ、水素を酸化処理することができる。これにより、ガスセンサ２０で排出ガスの成分を検出する際に、センサ素子２５が排出ガス中の水素に大きく反応することに起因して、排出ガス中の酸素が正確に検出できなくなることを抑制することができる。この結果、より正確にガスの成分を検出することができる。
【００４２】
また、センサ素子２５の周囲に設けるカバー部３０を、複数のカバー部材、即ち、インナーカバー３１とアウターカバー４１とを重ねることによって設けている。また、ガス通路５０は、インナーカバー３１とアウターカバー４１との間、及びインナーカバー３１とセンサ素子２５との間に形成し、インナーカバー３１にはインナーカバー流入孔３４、アウターカバー４１にはアウターカバー流入孔４４をそれぞれ形成している。触媒担持布６０は、このガス通路５０内におけるアウターカバー流入孔４４からセンサ素子２５までの間の少なくとも一部に配設している。
【００４３】
このため、センサ素子２５で検出するガス、即ち、排出ガスが高速で流れている場合でも、排出ガスは第１ガス通路５１、及び第２ガス通路５２を経てセンサ素子２５に到達するので、排出ガスがアウターカバー流入孔４４を通る際、及びインナーカバー流入孔３４を通る際に流速が遅くなり、排出ガスがセンサ素子２５に到達する際には流速が低減する。これにより、センサ素子２５は、流速が低減した状態における排出ガスの成分を検出することができる。従って、センサ素子２５での検出時の、排出ガスの流れによる検出への影響を低減することができると共に、ガス通路５０内に触媒担持布６０を配設することにより、排出ガスに対して、より確実に触媒処理を行なうことができる。この結果、より正確にガスの成分を検出することができる。
【００４４】
また、触媒担持布６０を、インナーカバー３１に巻き付けることによってガス通路５０内に配設しているので、より容易に触媒担持布６０をガス通路５０内に配設することができる。即ち、触媒担持布６０をガス通路５０内に配設する際に、触媒層をコーティングによって形成する場合のように塗布や焼き付け等の工程を経ずに、触媒成分が担持された触媒担持布６０をインナーカバー３１に巻き付けるのみなので、ガスセンサ２０の製造時における製造のし易さの向上を図ることができる。この結果、より容易に製造することができ、製造時の管理コストの低減を図ることができる。
【００４５】
また、触媒担持布６０をインナーカバー３１に巻き付けているので、製造時のセンサ素子２５の破損を低減できる。即ち、センサ素子２５は破損し易いため、触媒担持布６０をセンサ素子２５ではなくインナーカバー３１に巻き付けることにより、ガスセンサ２０の製造時におけるセンサ素子２５の破損を低減できる。この結果、より容易に製造することができ、製造時の管理コストの低減を図ることができる。
【００４６】
また、触媒担持布６０によって触媒機能を有する部材を設けているので、排出ガスに対して触媒処理を行なう程度を、容易に調整することができる。つまり、触媒機能を有する部材として触媒担持布６０を用いているので、厚さや長さを容易に調整することができる。このため、ガス通路５０内における触媒担持布６０の容積、即ち、長さや厚さを調整することにより、排出ガスが触媒担持布６０を通過する長さを調整することができるので、触媒担持布６０の触媒性能や内燃機関１などの運転状況に応じて、容易に排出ガスに対する触媒作用の程度を調整することができる。
【００４７】
例えば、当該実施例に係るガスセンサ２０では、触媒担持布６０の厚さや、インナーカバー流入孔３４付近から軸方向におけるアウターカバー流入孔４４の方向への長さを調整することにより、触媒担持布６０が排出ガス内の水素を酸化処理する程度を調整することができる。また、排出ガスが触媒担持布６０を通過する際には、通過する距離が長くなるに従って触媒担持布６０が抵抗になり、通過し難くなるのでセンサ素子２５で検出できる排出ガスの量が低減するが、触媒担持布６０の長さや厚さを調整することにより、触媒担持布６０が触媒処理を行なう程度と、触媒担持布６０を通過させてセンサ素子２５で検出する排出ガスの量とのバランスを調整することができる。これらの結果、より正確にガスの成分を検出することができる。
【００４８】
また、このように触媒担持布６０によって触媒機能を有する部材を設けているので、製造時においてガスセンサ２０に触媒機能を有する部材を設ける際に、触媒層をコーティングによって形成した場合と異なり、失敗した場合においても触媒担持布６０を外すことにより、そのガスセンサ２０を製造し直すことができる。この結果、不良品が減少するため、歩留まりの向上を図ることができ、また、これにより製造コストの低減を図ることができる。
【００４９】
また、触媒担持布６０をシリカ繊維などの高耐熱繊維により形成しているので、排出ガスのような温度が高いガスが通過する場合でも、触媒担持布６０が焼けるなどの損傷が生じることを抑制することができる。この結果、温度が高いガスに対しても触媒処理を行なうことができ、センサ素子２５によってより確実にガスの成分を検出することができる。
【００５０】
また、触媒担持布６０をインナーカバー３１に巻き付ける際に、インナーカバー流入孔３４を覆うようにして巻き付けている。第１ガス通路５１は、アウターカバー流入孔４４によってアウターカバー４１の外部と連通しており、第２ガス通路５２は、インナーカバー流入孔３４によって第１ガス通路５１と連通している。また、センサ素子２５は、第２ガス通路５２内に設けられているため、インナーカバー流入孔３４を覆うように触媒担持布６０を巻き付けることにより、容易に、且つ、確実に第２ガス通路５２内に流入する全ての排出ガスが触媒担持布６０を通過するようにすることができ、センサ素子２５で検出する排出ガスの全てを、触媒担持布６０通過後の排出ガスにすることができる。これにより、センサ素子２５で検出する排出ガスは、全て触媒処理が行なわれた後の排出ガスにすることができる。この結果、より容易に正確なガスの成分を検出することができる。
【００５１】
図４及び図５は、実施例に係るガスセンサの変形例を示す要部概略図である。なお、上述したガスセンサ２０では、触媒担持布６０はインナーカバー３１の外面に巻き付けられているが、触媒担持布６０はインナーカバー３１の外面以外の部分に巻き付けてもよい。例えば、図４に示すように、触媒担持布６０はインナーカバー３１の内面、つまり、インナーカバー側壁部３３におけるセンサ素子２５側の面に巻き付けてもよい。この場合には、触媒担持布６０はインナーカバー流入孔３４を内側から覆うようにして、インナーカバー３１の内面に巻き付ける。これにより、触媒担持布６０を第２ガス通路５２内に配設することができる。
【００５２】
このように、触媒担持布６０をインナーカバー３１の内面に、インナーカバー流入孔３４を覆うように巻き付けた場合には、アウターカバー流入孔４４から第１ガス通路５１内に流入した排出ガスはインナーカバー流入孔３４を通り、インナーカバー流入孔３４を覆っている触媒担持布６０を通過して第２ガス通路５２内に流入する。このため、第２ガス通路５２内に流入する排出ガスは、全て触媒担持布６０を通過し、触媒処理が行なわれた排出ガスが流入することになる。これにより、第２ガス通路５２内に位置するセンサ素子２５は、触媒処理が行なわれた後の排出ガスの成分を検出することになるので、排出ガスの成分を、より正確に検出することができる。
【００５３】
また、図５に示すように、触媒担持布６０はセンサ素子２５に巻き付けてもよい。この場合、触媒担持布６０は、センサ素子２５の全面を覆うように巻くとよい。これにより、触媒担持布６０を第２ガス通路５２内に配設することができる。このように、触媒担持布６０をセンサ素子２５に巻き付けた場合には、アウターカバー流入孔４４から第１ガス通路５１内に流入し、さらにインナーカバー流入孔３４から第２ガス通路５２内に流入した排出ガスが、触媒担持布６０を通過した後に、センサ素子２５で検出することができる。これにより、センサ素子２５は、触媒処理が行なわれた後の排出ガスの成分を検出することになるので、排出ガスの成分を、より正確に検出することができる。
【００５４】
これらのように、アウターカバー流入孔４４からセンサ素子２５に流れる全ての排出ガスが、触媒担持布６０を通過できるように触媒担持布６０を配設することにより、センサ素子２５で検出する全ての排出ガスを、触媒担持布６０を通過した後の排出ガスにすることができる。これにより、センサ素子２５で検出する排出ガスの成分を、より正確に検出することができる。また、触媒担持布６０を、センサ素子２５またはカバー部３０の少なくとも一方に巻き付けて触媒担持布６０をガス通路５０内に配設することにより、上記のように様々な形態で配設することができ、触媒担持布６０の配設の自由度を向上させることができる。これらの結果、ガスの成分を検出する性能を維持しつつ容易に製造することができる。また、触媒担持布６０の配設の自由度を向上させることができるので、触媒担持布６０の触媒性能や内燃機関１などの運転状況に応じて触媒担持布６０を配設することができ、容易に排出ガスに対する触媒作用の程度を調整することができる。この結果、より正確にガスの成分を検出することができる。
【００５５】
また、触媒担持手段は、粗密に形成された部材であれば、触媒担持布６０以外の部材によって形成されていてもよい。触媒担持手段は、触媒成分を担持すると共に粗密に形成された部材によって形成されていれば、排出ガスに対して触媒処理を行なうことができ、また、製造時における許容度を大きくすることができる。この結果、ガスの成分を検出する性能を維持しつつ容易に製造することができる。
【００５６】
また、上述したガスセンサ２０は、内燃機関１の排気管８内にセンサ素子２５が位置するようにし、当該内燃機関１の運転時における排出ガスの成分を検出し、排出ガス内に含まれる酸素の量を検出するＯ2センサとして設けられているが、本発明に係るガスセンサ２０は、Ｏ2センサ以外に用いてもよい。センサ素子２５で成分を検出するガスが触媒を通過するように形成されるガスセンサ２０であれば、その用途は問わない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明に係るガスセンサは、センサ素子を有するガスセンサに有用であり、特に、センサ素子で成分を検出するガスが触媒を通過するように設けられ、触媒を通過した後のガスの成分をセンサ素子で検出するガスセンサに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施例に係るガスセンサが設けられた内燃機関の概略図である。
【図２】図１のＡ部詳細図である。
【図３】図１の内燃機関に設けられたガスセンサの要部概略図である。
【図４】実施例に係るガスセンサの変形例を示す要部概略図である。
【図５】実施例に係るガスセンサの変形例を示す要部概略図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  内燃機関
２  シリンダヘッド
３  シリンダブロック
４  ピストン
５  燃焼室
６  点火プラグ
７  吸気管
８  排気管
９  吸気バルブ
１０  排気バルブ
１１  インジェクタ
１２  触媒コンバータ
２０  ガスセンサ
２５  センサ素子
３０  カバー部
３１  インナーカバー
３２  インナーカバー閉塞部
３３  インナーカバー側壁部
３４  インナーカバー流入孔
４１  アウターカバー
４２  アウターカバー閉塞部
４３  アウターカバー側壁部
４４  アウターカバー流入孔
５０  ガス通路
５１  第１ガス通路
５２  第２ガス通路
６０  触媒担持布
【図１】
2006337205.tif 000003
【図２】
2006337205.tif 000004
【図３】
2006337205.tif 000005
【図４】
2006337205.tif 000006
【図５】
2006337205.tif 000007