(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関における排気ガス中の特定ガス成分濃度を測定するガスセンサと、該ガスセンサの検出部の制御を司るセンサ制御装置とを第１コネクタを介して電気的に接続する一方、内燃機関の制御を司る主制御装置を、大気雰囲気である室内空間に配設し、前記センサ制御装置を室外空間に配設してなるガスセンサの取付構造において、
前記主制御装置と、前記センサ制御装置とを第２コネクタを介して電気的に接続し、
前記主制御装置と、前記ガスセンサとを、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタを介して電気的に接続し、
前記ガスセンサのセンサボディによって形成されるセンサ内空間と、前記第１コネクタのハウジングによって形成される第１コネクタ内空間と、前記第２コネクタのハウジングによって形成される第２コネクタ内空間と、を、前記室内空間に連通する連通管を備え、
前記連通管は、前記センサ制御装置の制御回路基板に接続されることなく、前記ガスセンサと前記主制御装置とを電気的に接続するように配線される被覆リード体であり、該被覆リード体によって、前記センサ内空間、前記第１コネクタ内空間及び前記第２コネクタ内空間が、前記主制御装置の基板ケースによって形成される内部空間に連通されるようにしたことを特徴とするガスセンサの取付構造。
【請求項２】
前記ガスセンサは、前記主制御装置によって制御されるヒータを備え、前記被覆リード体は、該ヒータ制御用である請求項１記載のガスセンサの取付構造。
【請求項３】
前記被覆リード体は、複数のリード線を絶縁被覆部で被覆してなる請求項１又は２記載のガスセンサの取付構造。
【請求項４】
前記被覆リード体は、正負一対である請求項１又は２記載のガスセンサの取付構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の内燃機関における排気ガス中の特定ガス成分濃度を測定するガスセンサの取付構造に関し、更に詳しくは、内燃機関の制御を司る主制御装置とは別に、ガスセンサの検出部の制御を司るセンサ制御装置を備えた高機能ガスセンサの取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガスセンサの取付構造として、例えば、図６に示すように、自動車エンジンにおける排気ガス中の窒素酸化物濃度を測定するガスセンサ１０１と、このガスセンサ１０１の検出部１０２の制御を司るセンサ制御装置１１０とを室外空間（例えば、車両床下）に配設し、エンジンの制御（例えば、燃料噴射量制御）を司る主制御装置１２０を、大気雰囲気である室内空間（例えば、コックピット）に配設する一方、ガスセンサ１０１とセンサ制御装置１１０とを、コネクタ１１６を介して複数の被覆リード体１２５によって電気的に接続すると共に、センサ制御装置１１０と主制御装置１２０とを、コネクタ１１８を介して複数の被覆リード体１２５によって電気的に接続してなるものが知られている。
また、上記ガスセンサ１０１は、主制御装置１２０によって制御されるヒータ１０３を備えており、このヒータ制御用の被覆リード体１２５ｃは、センサ制御装置１１０の制御回路基板１１２上で、単純にショートする配線パターンでもって連絡されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、センサ制御装置１１０からガスセンサ１０１までの電流経路は気密にシールされており、ガスセンサ１０１、コネクタ１１６、センサ制御装置１１０に温度変化が生じた場合には、コネクタ内空間１１６Ａからセンサ内空間１０１Ａまでの空間内の空気は大きく膨張収縮することとなる。
一般に、通常の自動車運転中では、排気ガス管１０８による輻射熱によってガスセンサ１０１、コネクタ１１６、センサ制御装置１１０等の各部材は高温を保っているが、水溜まり等の走行時の水しぶきによって各部材が急冷されると、上記空間１１６Ａ，１０１Ａの雰囲気は周囲雰囲気に対して負圧となっていまい、特に、センサ制御装置１１０を樹脂等でモールディング１１４した場合には、上記空間１１６Ａ，１０１Ａは、完全な気密であるため、センサボディやコネクタハウジングの隙間を介して負圧の雰囲気に空気が吸い込まれ、同時に水等を吸い込んでしまうといった問題があった。
【０００４】
以上より本発明は、上記問題点を解決するものであり、ガスセンサやコネクタの隙間から水等が侵入することを防止し得る簡易構成なガスセンサの取付構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のガスセンサの取付構造は、内燃機関における排気ガス中の特定ガス成分濃度を測定するガスセンサと、該ガスセンサの検出部の制御を司るセンサ制御装置とを第１コネクタを介して電気的に接続する一方、内燃機関の制御を司る主制御装置を、大気雰囲気である室内空間に配設し、前記センサ制御装置を室外空間に配設してなるガスセンサの取付構造において、前記主制御装置と、前記センサ制御装置とを第２コネクタを介して電気的に接続し、前記主制御装置と、前記ガスセンサとを、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタを介して電気的に接続し、前記ガスセンサのセンサボディによって形成されるセンサ内空間と、前記第１コネクタのハウジングによって形成される第１コネクタ内空間と、前記第２コネクタのハウジングによって形成される第２コネクタ内空間と、を、前記室内空間に連通する連通管を備え、前記連通管は、前記センサ制御装置の制御回路基板に接続されることなく、前記ガスセンサと前記主制御装置とを電気的に接続するように配線される被覆リード体であり、該被覆リード体によって、前記センサ内空間、前記第１コネクタ内空間及び前記第２コネクタ内空間が、前記主制御装置の基板ケースによって形成される内部空間に連通されるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
上記「内燃機関」としては、車両、船舶、飛行機等の各種エンジンやタービン等が挙げられる。また、上記「ガスセンサ」は、排気ガス中の特定ガス成分濃度を測定するガスセンサであれば特に問わないが、全領域空燃比センサやＮＯｘセンサ等の高機能ガスセンサであることに適している。また、上記「室内空間」は、大気雰囲気であるコックピット内空間やコックピットに近接する空間等が挙げられる。
【０００７】
また、上記「連通管」は、センサ内空間及びコネクタ内空間を室内空間に連通する内部空間を有する管状のものであれば、その形状・材質・本数等は特に問わないが、前記センサ制御装置の制御回路基板に接続されることなく、前記ガスセンサと前記主制御装置とを電気的に接続するように配線される被覆リード体である。従来からある各種制御、情報信号用の被覆リード体を利用し、製造コストを抑え、簡単な改良でもって連通管を構成し得るためである。特に、被覆リード体として、主制御装置によって制御されるヒータ制御用の被覆リード体を用いた場合、さらに製造コストを抑え、簡単な改良でもって連通管を構成できる。
尚、上記被覆リード体は、例えば、複数のリード線を絶縁被覆部で被覆してなり、その内部に隙間空間を有するものである。また、被覆リード体は、正負一対であることが好ましい。センサ制御装置に対する電磁的影響を抑えるためである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例により図１〜５に従って具体的に説明する。尚、本実施例では、自動車エンジンに用いられるＮＯｘガスセンサに適用した例を示す。
１．ガスセンサの取付構図
図１に示すように、車両床下等の室外空間には、ガスセンサ１、排気ガス管８、センサ制御装置１０及び各コネクタ１６，１８が配設され、また、大気雰囲気であるコックピット等の室内空間には主制御装置２０が配設されている。上記ガスセンサ１は、排気ガス中の窒素酸化物の濃度を測定するセンサであり、排気ガス管８内に検出部２を臨ました状態でネジ等により取付けられている。このガスセンサ１は、その検出部２を加熱して一定範囲の検出温度を実現するためのヒータ３を備えている。また、ガスセンサ１には、そのセンサボディ４やゴムシール５等によって気密なセンサ内空間１Ａが形成されている。尚、ガスセンサ１の検出部２は、図示しない３層のジルコニアシート及び２つのガス検出室を備えている。また、上記排気ガス管８は、エンジン運転中に排気ガス熱により高温状態（最高８００度ぐらい）とされ、この排気ガス管８に近接する室外空間は高温状態に保たれる。また、この室外空間に対して隔離される室内空間は低温状態（最高５０度ぐらい）とされる。
【０００９】
また、上記センサ制御装置１０は、上方を開放した箱状の基板ケース１１内に、ガスセンサ１の検出部２の制御を司る制御回路基板１２を収容して構成されている。また、センサ制御装置１０は、基板１２を収容した状態でウレタン樹脂等でモールディング１４され、その内部空間１０Ａは外気から完全に気密とされている。（図２，３参照）。また、上記主制御装置２０は、蓋部２１ａとケース部２１ｂとから閉鎖箱状とされる基板ケース２１に、ヒータ３の加熱制御及び燃料噴射量制御等のエンジン制御を司る制御回路基板２２を収容して構成されている。この主制御装置２０は、防水的には必要十分な性能を確保しているが、基板ケース２１表面に微小な通気孔が形成されており、その内部空間２０Ａは大気雰囲気に保たれることとなる。
【００１０】
また、上記ガスセンサ１の検出部２とセンサ制御装置１０の制御回路基板１２とは、主にセンサ制御用の複数の被覆リード体２５ａによって電気的に接続されている。これらの被覆リード体２５ａの途中には、互いに着脱自在とされる一対のセンサ側コネクタ１６が介在されている。また、センサ制御装置１０の制御回路基板１２と主制御装置２０の制御回路基板２２とは、主にセンサ情報信号用の複数の被覆リード体２５ｂによって電気的に接続されている。これらの被覆リード体２５ｂの途中には、互いに着脱自在とされる一対の主制御装置側コネクタ１８が介在されている。さらに、ガスセンサ１のヒータ３と主制御装置２０の制御回路基板２２とは上記２組のコネクタ１６，１８を介して正負一対のヒータ制御用の被覆リード体２５ｃによって電気的に接続されている。図２，３に示すように、このヒータ制御用の被覆リード体２５ｃは、センサ制御装置１０の制御回路基板１２には接続されることなく、センサ制御装置１０の基板ケース１１内をスルーしている。
【００１１】
上記各被覆リード体２５ａ〜２５ｃは、図４に示すように、複数のリード線２８を絶縁被覆部２６（例えば、耐熱性に優れたテフロン（登録商標）系材料）で被覆して構成され、その内部に隙間空間２７が形成されている。また、ヒータ制御用の正負一対の被覆リード体２５ｃは隣接して配置され、センサ制御装置１０に対する電磁的影響を抑えるようになっている。尚、上記ヒータ制御用の正負一対の被覆リード体２５ｃは、図５に示すように、互いに撚って設けてもよく、このように構成すれば、センサ制御装置１０に対する電磁的影響をさらに抑えることができる。
【００１２】
２．ガスセンサの取付構造の作用
通常の自動車運転中では、高温状態の排気ガス管８による輻射熱によってガスセンサ１、コネクタ１６、センサ制御装置１０等の各部材は高温を保っている。そして、自動車が水溜まり等を走行する際、水しぶきによって各部材が急冷されると、センサ内空間１Ａ、コネクタ内空間１６Ａ等の雰囲気は周囲雰囲気に対して負圧となるが、ヒータ制御用の被覆リード体２５ｃの隙間空間２７を介して、大気雰囲気に保たれている主制御装置２０の内部空間２０Ａから空気が供給される。従って、気密な各空間１Ａ，１６Ａの急速な減圧が緩和され、各空間１Ａ，１６Ａに隙間から水等が侵入することが防止される。
【００１３】
３．実施例の効果
このようなガスセンサ１の取付構造では、その内部に隙間空間２７を形成したヒータ制御用の被覆リード体２５ｃによって、センサ内空間１Ａ及びコネクタ内空間１６Ａを主制御装置２０の内部空間２０Ａに連通するようにしたので、室外空間に配設されるガスセンサ１、コネクタ１６等が急冷された場合、各部材の気密空間１Ａ，１６Ａには、主制御装置２０の内部空間２０Ａから空気が供給されて急な減圧が緩和され、従って、ガスセンサ１、コネクタ１６等の隙間から水等が入り込むことを防止できる。また、従来のガスセンサの配線構造において、センサ制御装置の制御回路基板上で単純にショートし連絡してあったヒータ制御用の被覆リード体を、センサ制御装置１０の制御回路基板１２に接続することなく、基板ケース１１内をスルーさせるといった簡単な改良でもって、ガスセンサ１、コネクタ１６等の隙間から水等が入り込むことを防止し得るガスセンサの取付構造を実現できる。
【００１４】
また、本実施例では、センサ制御装置１０の基板ケース１１内で、制御回路基板１２に近接して配線されるヒータ制御用の被覆リード体２５ｃを、隣接する正負一対の被覆リード体としたので、各被覆リード体２５ｃで生じる電磁ノイズが互いに打ち消しあい、制御回路基板１２に対する電磁的影響を極力防止することができる。また、本実施例では、２組のコネクタ１６，１８によって、ガスセンサ１、センサ制御装置１０、主制御装置２０を夫々単独の部品として取扱えるため、各部品の組付作業性や生産性等が良好である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、センサ内空間及びコネクタ内空間を大気雰囲気である室内空間に連通したので、ガスセンサやコネクタ等が急冷された場合であっても、センサ内空間及びコネクタ内空間には、室内空間から空気が供給されて急な減圧を緩和することができ、従って、ガスセンサやコネクタ等の隙間から水等が入り込むことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスセンサの取付構造を説明するための説明図である。
【図２】センサ制御装置の平面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】被覆リード体の横断面図である。
【図５】被覆リード体の他の実施例を説明するための説明図である。
【図６】従来のガスセンサの取付構造を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１；ガスセンサ、１Ａ；センサ内空間、２；検出部、３；ヒータ、１０；センサ制御装置、１１；基板ケース、１２；制御回路基板、１６；コネクタ、１６Ａ；コネクタ内空間、２０；主制御装置、２０Ａ；内部空間、２５ｃ；被覆リード体、２６；絶縁被覆部、２８；リード線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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