(57)【要約】【課題】任意のタイミングで被水の有無を検出可能とする被水性評価用ガスセンサ及びこれを用いた被水性評価方法を提供すると共に、被水し易い状況下ではカバー体開孔を閉鎖し、被水、又は、被水による素子割れの確実な防止を可能とし、耐久性に優れ、任意のタイミングで測定流体中の特定ガス成分の濃度を検出できるガスセンサを提供することを目的とする。【解決手段】少なくとも、被測定ガスに含まれる特定ガス成分の濃度を検知するセンサ素子１０と、センサ素子１０を被測定ガス流路内に保持するハウジング２０とを有し、ハウジング２０の先端に固定された素子カバー体３１の開孔３１２を開閉する開閉用カバー体３０を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を被測定ガス流路内に保持するハウジングと、該ハウジングの先端側に固定され上記センサ素子の上記被測定ガスに晒される部位を保護する素子カバー体とを具備するガスセンサであって、
上記素子カバー体は、上記被測定ガスをその内外に出入せしめる複数のカバー体開孔と、該カバー体開孔を開閉するカバー体開孔開閉手段とを具備することを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
上記カバー体開孔開閉手段は、上記素子カバー体の外側に上記素子カバー体と同心に配設しつつ、上記被測定ガス流路に固定せしめた開閉用カバーと、
上記開閉用カバー体内で上記カバー体を回動可能とする回動手段と、
上記開閉用カバー体に対する上記素子カバー体の回転位置を決定する位置決め手段と、を具備し、
上記位置決め手段によって、上記開閉用カバー体に設けた開閉用開孔と上記カバー体開孔とを連通せしめる測定位と、上記開閉用開孔と上記カバー体開孔との連通を遮断せしめる遮蔽位とを切り換え可能とす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】
上記位置決め手段は、上記素子用カバー体又は、上記開閉用カバー体のいずれか一方の側にガイド溝を設け、他方の側に設けたガイドピンを上記ガイド溝に沿って案内せしめることを特徴とする請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
上記回動手段は、上記開閉用カバー体の内側に、上記素子用カバー体又は上記素子用カバー体を固定する上記ハウジングを摺動可能に保持したことを特徴とする請求項２又は３に記載のガスセンサ。
【請求項５】
上記素子カバー体と上記開閉用カバー体との間に、通電によって、上記測定位と上記遮蔽位とを切り換える電磁アクチュエータを具備することを特徴とする請求項２ないし４のいずれか1項に記載のガスセンサ。
【請求項６】
上記センサ素子は、少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質層と、該固体電解質層の表面に形成され上記被測定ガスに接する測定電極と、基準ガスとして大気を導入する基準ガス室と、上記固体電解質層の表面に形成され上記基準ガス室に導入された大気に接する基準ガスに接する基準電極と、上記固体電解質層を加熱するヒータとを具備する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項７】
被測定ガス流路に載置され、被測定ガス中の特定ガス成分濃度を検出するガスセンサの被水性を評価すべく、少なくとも上記センサ素子の形状及び該センサ素子を構成する素材が上記ガスセンサと同一で、上記センサ素子の測定部の表面に被水痕検出用粉体を付着せしめた被水性評価用ガスセンサであって、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のガスセンサと同一のカバー体開孔開閉手段を具備する被水性評価用ガスセンサ。
【請求項８】
上記被水痕検出用粉体は、金属粉体又は金属酸化物粉体であることを特徴とする請求項７に記載の被水性評価用ガスセンサ。
【請求項９】
測定部表面に被水痕検出用粉体を付着させたガスセンサ素子を被測定ガス流路内に載置して、被測定ガス中に含まれる水滴の被水により上記被水痕検出用粉体が除去された部分を観察して被水の状況を検知する被水性評価方法において、請求項７又は８に記載の被水性評価用ガスセンサを用いて、任意のタイミングで上記素子カバー体の測定位と遮蔽位とを切り換えて、被水痕の検出を行うことを特徴とする被水性評価方法。
【請求項１０】
上記ガスセンサ素子の遮蔽位において上記ヒータを通電せしめて被水痕を検知する請求項９に記載の被水性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車エンジン等の内燃機関の燃焼排気中に含まれる特定ガス成分の濃度を検出するガス検出素子を含むガスセンサと被水性評価用ガスセンサ及びガスセンサの被水性評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両エンジン等の内燃機関の燃焼排気流路に載置され、燃焼排気中に含まれる特定ガス成分の濃度を検知するガス検出素子を含むガスセンサによって、空燃比、ＮＯｘ濃度等を算出して、エンジン回転数やエンジン水温等のエンジン状況に応じて内燃機関の燃焼制御を行っている。（特許文献１等）
【０００３】
このようなガスセンサは、高温の被測定ガスに晒されると共に、ガス検出素子を活性化すべく発熱体によって加熱されている。このため、被測定ガス中に含まれる水分がガス検出素子の表面に付着したとき、その被水した部位と周辺部位との間に大きな温度差が生じ、これに起因して生じる熱応力によってガス検出素子に亀裂が発生する虞がある。
【０００４】
ガスセンサの応答性を向上させるために被測定ガスのセンサ素子検出部への導入を容易にすると、被測定ガスと共にこれに含まれる水分も導入されやすくなる。一方、被測定ガス中の水分の侵入を抑制して耐被水性を向上しようとすると、被測定ガスの導入も阻害され、応答性が低下する虞がある。
したがって、ガスセンサには、応答性の向上と耐被水性の向上との二律背反する課題があり、ガスセンサの更なる品質向上のためには、正確に被水状況を検知する必要がある。
このような課題に対して、特許文献２には、  ガスセンサの実使用環境下において、ガスセンサ素子の被水確認を行うことができる被水確認試験方法として、表面に被水確認用粉体を付着させたガスセンサ素子を被測定ガス流路内に載置し、被水によって被水確認用粉体が、除去された部分を観察することによって被水の仕方を確認する被水確認試験方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２１１６９１号公報
【特許文献２】特開２００７−２２５５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の被水確認試験方法では、複数回の被水があった場合に、被水発生時期や被水方向等の厳密な特定が困難であった。また、実際の使用状況を想定してセンサ素子を加熱して被水試験を行った場合に被水時の熱応力によって素子割れが発生し、試験結果の正確な確認ができなくなる虞もあった。さらに、実際のガスセンサにおいては、カバー体により被水を防止しているが、耐被水性を優先してカバー体を設計すれば、応答性の低下を招く虞があり、応答性を優先してカバー体を設計すれば、耐被水性の低下を招く虞があり、確実に被水を防止することは困難であった。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、カバー体に設けた開孔を開閉可能とし、任意のタイミングで被水の有無を検出可能とする被水性評価用ガスセンサ及びこれを用いた被水性評価方法を提供すると共に、被水し易い状況下ではカバー体の開孔を閉じて、被水、又は、被水による素子割れの確実な防止を可能とし、耐久性に優れ、任意のタイミングで測定流体中の特定ガス成分の濃度を検出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】
請求項１の発明では、少なくとも、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を被測定ガス流路内に保持するハウジングと、該ハウジングの先端側に固定され上記センサ素子の上記被測定ガスに晒される部位を保護する素子カバー体とを具備するガスセンサであって、上記素子カバー体は、上記被測定ガスをその内外に出入せしめる複数のカバー体開孔と、該カバー体開孔を開閉するカバー体開孔開閉手段とを具備する。
【０００８】
請求項１の発明によれば、上記カバー体開孔開閉手段によってカバー体に設けた開孔を任意のタイミングで開閉することが可能となる。
したがって、例えば、低温環境下での始動等、被測定ガス中に結露による水滴が存在する等の被水し易い状況下では、カバー体開孔を閉鎖し、センサ素子への被測定ガスの導入を遮断し、被測定ガス中に含まれる水滴によりセンサ素子の被水を完全に避けることができるので、被水によるセンサ素子割れを確実に防止できる。
また、安定走行時などの、被測定ガス中の水分が結露しておらず、被水し難い状況下では、上記カバー体開孔を開放し、被測定ガスをガスセンサ素子に導入し、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出できる。
【０００９】
さらに、任意のタイミングで上記カバー体開孔を開閉して、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出することができれば、カバー体が固定された従来のガスセンサの被水又は、被毒による検出能力劣化をいち早く検知したり、劣化したガスセンサを補正したりする等、本発明のガスセンサを従来のガスセンサの校正用ガスセンサとして利用することも可能となる。
【００１０】
具体的には、請求項２の発明のように、上記カバー体開孔開閉手段は、上記素子カバー体の外側に上記素子カバー体と同心に配設しつつ、上記被測定ガス流路に固定せしめた開閉用カバーと、上記開閉用カバー体内で上記カバー体を回動可能とする回動手段と、上記開閉用カバー体に対する上記素子カバー体の回転位置を決定する位置決め手段と、を具備し、上記位置決め手段によって、上記開閉用カバー体に設けた開閉用開孔と上記カバー体開孔とを連通せしめる測定位と、上記開閉用開孔と上記カバー体開孔との連通を遮断せしめる遮蔽位とを切り換え可能とする。
【００１１】
請求項２の発明によれば、測定位と遮蔽位との切り換えによって任意のタイミングでカバー体開孔を開閉して、センサ素子への被測定ガスの流入と遮断とを制御し被水割れを防止するガスセンサが実現できる。
【００１２】
請求項３の発明では、上記位置決め手段は、上記素子用カバー体又は、上記開閉用カバー体のいずれか一方の側にガイド溝を設け、他方の側に設けたガイドピンを上記ガイド溝に沿って案内せしめる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、極めて容易にカバー体開孔と開閉用開孔との位置決めが可能となる。
【００１４】
さらに、具体的には、請求項４の発明のように、上記回動手段は、上記開閉用カバー体の内側に、上記素子用カバー体又は上記素子用カバー体を固定する上記ハウジングを摺動可能に保持する構成としても良い。
【００１５】
請求項４の発明によれば、上記開閉用カバー体内を上記素子カバー体が回動可能となり、測定位と遮蔽位とを切り換えて、被水割れを防止するガスセンサが実現できる。
【００１６】
請求項５の発明では、上記素子カバー体と上記開閉用カバー体との間に、通電によって、上記測定位と上記遮蔽位とを切り換える電磁アクチュエータを具備する。
【００１７】
請求項５の発明によれば、機関の燃焼条件に応じて任意のタイミングで上記カバー体開孔を電子制御装置等により自動的に開閉制御することも可能となる。したがって、実際の車両等燃焼排気流路に搭載するガスセンサを、被水を避けつつ、被測定ガス流路内の特定ガス成分の濃度を検知可能な、耐久性に優れたガスセンサとすることができる。
【００１８】
請求項６の発明では、上記センサ素子は、少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質層と、該固体電解質層の表面に形成され上記被測定ガスに接する測定電極と、基準ガスとして大気を導入する基準ガス室と、上記固体電解質層の表面に形成され上記基準ガス室に導入された大気に接する基準ガスに接する基準電極と、上記固体電解質層を加熱するヒータとを具備する。
【００１９】
請求項６の発明によれば、任意のタイミングで上記カバー体開孔を開閉して、被水を避けつつ、被測定ガス流路内の特定ガス成分の濃度を検知可能な、耐久性に優れたガスセンサが実現できる。
【００２０】
請求項７の発明では、被測定ガス流路に載置され、被測定ガス中の特定ガス成分濃度を検出するガスセンサの被水性を評価すべく、少なくとも上記センサ素子の形状及び該センサ素子を構成する素材が上記ガスセンサと同一で、上記センサ素子の測定部の表面に被水痕検出用粉体を付着せしめた被水性評価用ガスセンサであって、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のガスセンサと同一のカバー体開孔開閉手段を具備する。
【００２１】
請求項７の発明によれば、任意のタイミングでガスセンサの被水の有無を検出可能な被水性評価用ガスセンサが実現できる。したがって、被水の発生状況を時間軸に対して正確に検出することが可能となり、被水の発生しやすい時期的条件を明確にすることができる。また、複数回の被水機会に対して、それぞれを分けて検出することが可能となり、水滴の侵入経路の特定をすることも容易となる。したがって、ガスセンサの耐被水性について改善すべき点が一層明確となり、更なるガスセンサの品質向上に寄与できる。
【００２２】
請求項８の発明では、上記被水痕検出用粉体は、金属粉体又は金属酸化物粉体である。
【００２３】
請求項８の発明によれば、上記測定部が被水したときに、上記被水痕検出用粉体は水滴に溶解することなく、水滴の表面張力によって速やかに水滴の周縁部に移動し、上記ヒータによって加熱され上記測定部に付着した水滴が蒸発すると、被水した部分には、上記被水痕検出用粉体がなく、被水していない部分には、上記被水痕検出用粉体が残っているので被水痕が容易に認識できる。
したがって、任意のタイミングでカバー体開孔を開閉して被測定ガスを素子カバー体内に出し入れし、正確に被水の状況を検出する被水性評価用ガスセンサが実現できる。
【００２４】
請求項９の発明では、測定部表面に被水痕検出用粉体を付着させたガスセンサ素子を被測定ガス流路内に載置して、被測定ガス中に含まれる水滴の被水により上記被水痕検出用粉体が除去された部分を観察して被水の状況を検知する被水性評価方法において、請求項７又は８に記載の被水性評価用ガスセンサを用いて、任意のタイミングで上記素子カバー体の測定位と遮蔽位とを切り換えて、被水痕の検出を行う。
【００２５】
請求項９の発明によれば、複数回の被水機会に対して、特定時期に発生する被水のみを選択的に検知できるので、被水の発生時期並びに被水の方向をより正確に特定できる。
【００２６】
請求項１０の発明では、上記ガスセンサ素子の遮蔽位において上記ヒータを通電せしめて被水痕を検知する。
【００２７】
請求項１０の発明によれば、上記カバー体開孔が閉鎖された遮蔽位で、予め上記ヒータを通電し、実際のガスセンサの使用状況と同一の条件で被水痕の検出を行うこともできる。また、上記ヒータに通電しない状態で、上記カバー体を測定位に回動させ、カバー体開孔を開放した状態で、一旦、該測定部が被水した後、上記カバー体を遮蔽位に回動させ、これ以上の被水が起こらないようにした上で、上記ヒータに通電することによって、熱ストレスによる被水割れを生じることなく、測定部に付着した水分を蒸発させ、被水痕を正確に検出することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図を参照して本発明の各実施形態におけるガスセンサについて説明する。本実施形態におけるガスセンサは、実際の被測定ガス流路内に載置して被測定ガス中の特定成分の測定に使用することもできるが、後述するセンサ素子の表面に被水根検出用粉末を塗布して、被水性評価用ガスセンサとしても利用可能である。なお、以下の説明において、図５を除き、図の上方を基端側、下方を先端側とする。
【００２９】
図１、２を参照して、第１の実施形態におけるガスセンサ１の構成の概要について説明する。
ガスセンサ１は、被測定ガス流路４００の流路壁４０に装着され、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサである。
ガスセンサ１は、公知のセンサ素子１０と、センサ素子１０内に把持されセンサ素子１０を活性化するヒータ１５と、センサ素子１０を保持するハウジング２０と、ハウジング２０の先端に固定され、センサ素子１０の被測定ガスに晒される測定部１０１を覆う素子カバー体３１、３２と素子カバー体の外側に設けられ、カバー体開孔３０４、３１２の開閉を行う開閉用カバー体３０、とによって構成されている。
【００３０】
本発明において、センサ素子１０は、特に限定するものではなく、酸素センサ、空燃比センサ、ＮＯｘセンサ等各種のセンサ素子が適宜利用できる。本実施形態においては、いわゆるコップ型ガスセンサに本発明を適用した場合を例に説明する。
センサ素子１０は、ジルコニア等の酸素イオン伝導性の固体電解質セラミックを有底筒状に形成した固体電解質基体１００の内外の表面にそれぞれ、無電解メッキ、圧膜印刷等の方法により白金等からなる基準電極層１１０と測定電極層１２０とが形成されている。
【００３１】
測定電極層１２０は、個体電解質基体１００の基端側の外周に挿嵌された接続金具１２１、圧着端子を介して外部に設けられた図略の制御装置に接続する信号線１２２に接続されている。
基準電極層１１０は、固体電解質基体１００の基端側の内周に挿嵌された接続金具１１１、圧着端子を介して外部に設けられた図略の制御装置に接続する信号線１１２に接続されている。
接続金具１１１の先端側にはヒータ保持金具が形成されている。
センサ素子１０の内側にはセンサ素子１０を加熱し活性化するためのヒータ１５がヒータ保持金具を介して把持されている。
ヒータ４１５の基端側表面にはヒータ電極１５１ａ、１５１ｂが形成され、先端側にはヒータ電極１５１ａ、１５１ｂへの通電により発熱する発熱体１５０が内蔵されている。
ヒータ電極１５１ａ、１５１ｂには接続端子等を介して、外部の通電用電源に接続される通電線１５２ａ、１５２ｂが接続されている。
一対の信号線１１２、１２２と一対の通電線１５２ａ、１５２ｂとが、ハウジング２０の基端側で、封止部材等によって、絶縁性を確保しつつ集束固定されている。
また、封止部材には、多孔質フッ素樹脂等からなる撥水フィルタを介して大気を固体電解質体１００の大気室１３０内部に導入する大気導入孔が形成されている。
【００３２】
ガスセンサ１は、基準ガスとしての大気中の酸素濃度と被測定ガス中の酸素濃度との差によって、固体電解質１００内を酸素イオンが拡散し、基準電極１１０と測定電極１２０との間に電位差を生じ、これを検出することによって、被測定ガス中の酸素濃度を検知することができる。
【００３３】
ハウジング２０は、略筒状に形成されたハウジング基体２００の中腹に摺動部２０４が形成され、後述する開閉用カバー体３０内に回動可能に保持されている。ハウジング基体２００の外周には、六角部２０１が形成されている。
摺動部２０４には、ガイドピン２０２が突設されている。
ハウジング基体２００の先端側には、センサ素子１０の測定部１０１を覆う素子カバー体３１、３２が加締め部２０３によって加締め固定されている。
素子カバー体３１、３２は、有底筒状で、内部に被測定ガスを導入する複数の開口３０４、３１２が形成されている。
本実施形態において、素子カバー体は、アウタカバー３１とインナカバー３２との２重筒構造となっている。
【００３４】
開閉用カバー体３０は、有底筒状に形成され、基端部には、外側に向かって鍔状に張り出すフランジ部３０１が形成され、基端側外周には、被測定ガス流路壁４０に螺結すべく、ネジ部３０３が形成され、ネジ部３０３の一部を切り欠いて、ガイドピン２０２を案内するガイド溝３０２が形成されている。
開閉用カバー体３０には、素子カバー体３１に形成されたカバー体開孔３１２と連通する開閉用開孔３０４が形成されている。
開閉用カバー体３０の内側には摺動面３０５が形成され、素子カバー体３１の摺動部２０４を摺動可能に保持している。
ガイドピン２０２をガイド溝３０２に沿わせながら、ハウジング２０の摺動部２０４を素子カバー３１、３２と共に、開閉用カバー体３０内に挿入し、六角部２０１をネジ締め方向に回転させると、略Ｌ字形に穿設されたガイド溝３０２の先端にガイドピン２０２が係止された状態となる。
この状態で、ガスセンサ１を、六角部２０１をネジ締め方向に回しながら開閉用カバー体３０と共に、被測定ガス流路壁４０にネジ込むと、センサ素子１０の測定部１０１は、被測定ガス流路に載置固定された状態となる。
【００３５】
このとき、図３（ａ）に示すように、素子カバー体３１に設けられたカバー体開孔３１２と開閉用カバー体３０に設けられた開閉用開孔３０４とは、位置がずれた状態となり、開閉用カバー体３０の開閉用開孔３０４のない部分によってカバー体開孔３１２が閉鎖された遮蔽位となる。
この状態において、被測定ガス中に水滴が含まれていたとしても、素子カバー体３１内に水滴が侵入することはない。
【００３６】
図３（ｂ）に示すように、六角部２０１を反ネジ締め方向に回転させると、ハウジング２０と共に、素子カバー体３１も反ネジ締め方向に回転し、ガイドピン２０２がガイド溝３０２の戻り端に係止した状態で停止する。
この時、素子カバー体３１のカバー体開孔３１２と、開閉用カバー体３０の開閉用開孔３０４との位置が一致し連通状態した測定位となる。
この状態で、被測定ガス内の特定ガス成分の濃度が検出可能になると共に、被測定ガス中に含まれる水滴が、素子カバー体３１、３２の内部への侵入が許容された状態となる。
したがって、ガスセンサとして使用する場合には、被水し易いタイミングでは遮蔽位として、被水を防ぎ、被水し難いタイミングにおいてのみ、測定位にして測定を行うことが可能となる。
また、被水性評価用ガスセンサとして使用する場合には、任意のタイミングで遮蔽位と測定位とを切り換えて、測定を行い、被水し易い状況を知ることができる。
【００３７】
被水性評価用ガスセンサとして使用する場合には、被水性の評価が目的であるので、必ずしもガスセンサとしての機能を全て備えている必要はなく、少なくともセンサ素子１０の測定部１０１の形状及び測定部１０１を構成する素材が、上記実施形態に示すようなガスセンサ１と同一で、測定部１０１ａを覆うカバー体３１、３２と測定部１０１ａを加熱するヒータ４０と、開閉用カバー体３０とを具備し、測定部１０１ａの表面に被痕検出用粉体が付着され、カバー体開孔３１２を開放する測定位とカバー体開孔３１２を遮断する遮蔽位とを切り換え可能とする回転手段を具備すれば良く、測定電極層１１０及び基準電極層１２０、信号線１１２、１２２等を省略した構成としても良い。
【００３８】
したがって、内燃機関の実用状況に合わせて、環境、燃焼条件等を変化させ、被水試験を行ったときに、被水の発生状況を時間軸に対して正確に検出することが可能となり、被水の発生しやすい時期的条件を明確にすることができる。
また、複数回の被水機会に対して、それぞれを分けて検出することが可能となり、水滴の侵入経路の特定をすることも容易となる。したがって、ガスセンサの耐被水性について改善すべき点が一層明確となり、更なるガスセンサの品質向上に寄与できる。
【００３９】
被水痕検出用粉体５０には、例えば、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ジルコニウム、モリブデン、ロジウム、イリジウム、パラディウム、白金、銀、金等の金属粉体、又は、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、ジルコニア等の金属酸化物粉体が用いられる。
また、被水痕検出用粉体５０は、平均粒径０．５〜１００μｍのものが用いられ、より好ましくは、平均粒径０．３〜２０μｍの粒子が存在しているのが望ましい。
さらに、被水痕検出用粉体５０は、刷毛等を用いて、測定部１０１ａの表面に均一に付着させても良いし、水、アルコール等の分散媒に分散させスラリー状にしたものを測定部１０１の表面に塗布した後、乾燥し、均一に付着させても良い。
【００４０】
図４の中心線の右側は、本実施形態におけるガスセンサ１の測定位における要部断面を示し、中心線の左側は、従来のガスセンサ１ｚの要部断面を示す。
図４に示すように、本実施形態によれば、被測定ガス流路４００内において、従来と全く同一の位置にセンサ素子１０測定部１０１を載置することが可能となり、開閉用カバー体３０によって、被測定ガスの流れに影響を与えることなく、測定タイミングのみを変化させて、被水状況の確認をすることができる。
【００４１】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、素子カバー体３１の底部に設けたカバー体底部開孔３１３と開閉用カバー体３０の底部に設けた開閉用底部開孔３０５との遮蔽位と測定位とを切り換えて耐被水性を評価することも可能である。なお、本実施形態において、遮蔽位と測定位との切換え角度θを特に限定するものではなく、遮蔽位において、カバー体底部開口３１３と開閉用底部開口３０５とが連通せず、測定位において、カバー体底部開口３１３と開閉用底部開口３０５とが連通するように切換えが可能であれば、開口の位置、数に応じて適宜変更可能である。
【００４２】
図６、７に、本発明の第１の実施形態におけるガスセンサの変形例１ａを示す。
上記実施形態においては、開閉用カバー耐３０内にハウジング摺動部２０４を摺動可能に保持した構成を示したが、図６（ａ）に示すように、ガイドピン２０２ａを素子カバー耐３１ａの側面に突設し、六角部２０１の先端側にネジ部２０４ａを形成し、図６（ｂ）に示すように、開閉用カバー体３０ａにガイド溝３０２ａとネジ部２０４ａを設けて、ガイドピン２０２ａを開閉用カバー体３０ａのガイド溝３０２ａ内に案内しつつ、被測定ガス流路壁４０にネジ部２０４ａと開閉用カバー体ネジ部３０３ａとを一体的に螺結する構成としても良い。
【００４３】
図７（ａ）は、本構成における遮蔽位を示し、（ｂ）は、本構成における測定位を示す要部断面図である。図７（ａ）に示すように、六角部２０２ａをネジ締め方向に回転させると、ガイドピン２０２ａによって開閉用カバー体３０ａも同時にネジ示され、遮蔽位となる。図７（ｂ）に示すように、六角部２０１ａを反ネジ締め方向に戻すと、開閉用カバー体３０ａは、被測定ガス流路壁４０に螺結したまま固定され、ネジ部２０２ａのみがゆるみ方向に回転し、ガイドピン２０２ａがガイド溝３０２ａの後端に当接した状態でカバー体開孔３１２と開閉用開孔３０４とが連通して測定位となる。
このとき、ネジ部２０２ａのネジピッチに応じて、僅かに測定部１０１が持ち上げられ、ネジ部２０２ａの下端面と開閉用カバー体３０ａのフランジ部３０１ａの上端面との間に間隙ＣＬが形成される。このため、本実施形態においては、測定位にカバー体開孔３１２と開閉用開孔３０４とが一致するように穿設するのが望ましい。
【００４４】
本発明の第１の実施形態における、被水性評価用ガスセンサ１、１ａを用いた被水性評価補方について説明する。
測定位において、被測定ガス中に含まれる水滴が測定部１０１、１０１ａに付着する被水が発生すると、水滴の表面張力によって、被水痕検出用粉体５０は、水滴に溶解することなく、速やかに水滴の周縁部に移動する。
このとき、発熱体１５０への通電を停止しておけば、被水した瞬間に発生する熱ストレスによって、測定部１０１、１０１ａが破損することがない。
次いで、遮蔽位に回動した状態で、ヒータ１５に通電を行い、発熱体１５０によって測定部１０１、１０１ａに付着した水滴を蒸発せせると、被水した部分には、被水根検出用粉末５０が存在せず、被水していない部分には、被水痕検出用粉体５０が残っているので被水痕が容易に認識できる。
したがって、カバー体開孔３１２、３１２ａを任意のタイミングで開閉して測定位と遮蔽位とを切り換えて、正確に被水の状況を検出することができる。  被水した状態で、ヒータ１５の通電を開始するので、測定部１０１、１０１ａが熱ストレスによって破損することがない。
【００４５】
本実発明の被水性評価方法によれば、複数回の被水機会に対して、特定時期に発生する被水のみを選択的に検知できるので、被水の発生時期並びに被水の方向をより正確に特定できる。
【００４６】
また、ヒータ１５への通電タイミングも任意に選択でき、カバー体開孔３１２が遮断された遮蔽位で、予めヒータ１５を通電しておき、実際のガスセンサ１の使用状況と同一の条件で被水痕の検出を行うこともできる。
【００４７】
図８を参照して、本発明の第２の実施形態におけるガスセンサ１ｂについて説明する。本実施形態におけるガスセンサ１ｂは、上記第１の実施形態におけるガスセンサ１と基本構造を同じにし、ハウジング３０ｂと開閉用カバー体３０ｂとの間に、通電により遮蔽位と測定位とを切り換える電磁アクチュエータ２０２ｂ、３０２ｂを設けた点が相違する。
本実施形態によれば、通電方向の切り換えによって、搭載される車両等の機関の燃焼条件に応じて任意のタイミングで遮蔽位と測定位とを切り換え、カバー体開孔３１２を電子制御装置等により自動的に開閉制御することも可能となる。したがって、実際の車両等燃焼排気流路に搭載するガスセンサを、被水を避けつつ、被測定ガス流路内の特定ガス成分の濃度を検知可能な、耐久性に優れたガスセンサとすることができる。
【００４８】
本発明は上記実施形態に限定するものではなく、素子カバー体に設けた開孔を開閉用カバー体によって開閉して、被水を制御する本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて各種変更可能である。
例えば、上記実施形態においてセンサ素子として、いわゆるコップ型のガス濃度検出素子を用いた場合について説明したが、コップ型に限定するものではなく、積層型のガス濃度検出素子であっても良い。
さらに、上記実施例においては、開閉用開孔は、カバー体開孔と略同径に設けた例を示したが、開閉用カバー体による被測定ガスの流れに対する影響を少なくするため、開閉用開孔の開孔径をカバー体開孔の開孔径よりも大きくした構成であっても良いし、開閉用開孔の断面方向にテーパを設けても良いし、軸方向に一列に並んだ複数のカバー体開孔を同時に開閉すべく、開閉用開孔を長孔状に形成しても良い。
なお、上記実施形態において、素子カバー体３１、３２は2重筒構造のものを示したが、素子カバー体の構造は特に限定されるものではなく、使用条件等により適宜変更可能であり、本発明は、かかるカバー体の最適条件を見いだすべく、素子カバー体を種々取り換えて評価するのに好適なものである。
さらに、本発明の適用される内燃機関においては、ガソリン、ディーゼル、液化天然ガス等の燃料の種類を限定するものではなく、また、吸気管噴射、筒内噴射等の噴射方式を限定するものでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】は、本発明の第１の実施形態におけるガスセンサの構成を示す縦断面図。
【図２】は、本発明の第１の実施形態におけるガスセンサの構成を示す展開斜視図で、（ａ）は、素子カバー体を示し、（ｂ）は開閉用カバー体を示す。
【図３】は、本発明の第１の実施形態におけるガスセンサの作動状態を示し、（ａ）は、遮蔽位、（ｂ）は、測定位を示す一部断面図。
【図４】は、本発明の第１の実施形態におけるガスセンサと従来のガスセンサとの測定位置の共通性を示す断面図。
【図５】本発明の第１の実施形態における底部開孔の開閉状態を示し、（ａ）は、遮蔽位、（ｂ）は、測定位を示す平面図。
【図６】本発明の第１の実施形態におけるガスセンサの変形例における構成を示す展開斜視図で、（ａ）は、素子カバー体を示し、（ｂ）は開閉用カバー体を示す。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるガスセンサの変形例におけるガスセンサの作動状態を示し、（ａ）は、遮蔽位、（ｂ）は、測定位を示す断面図。
【図８】本発明の第２の実施形態におけるガスセンサの構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１  ガスセンサ
１０  センサ素子
２０  ハウジング
３０  開閉用カバー体
３１、３２  素子用カバー体
３１２  カバー体開孔
【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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【図７】
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【図８】
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