氧傳感器和具有該氧傳感器的內燃機及運輸設備的製作方法

2023-12-06 13:19:41

專利名稱：氧傳感器和具有該氧傳感器的內燃機及運輸設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及氧傳感器。本發明還涉及具有氧傳感器的內燃機、運輸設備。
背景技術：
從環境問題、能源問題方面考慮，希望提高內燃機的燃料利用率、減少
內燃機排氣中所含限制物質(NOx等)的排出量。為此，必須根據燃燒狀 態恰當地控制燃料與空氣的比率，以實現始終用最適當的條件進行燃料的 燃燒。空氣與燃料的比率，稱為空燃比(A/F)，採用三元催化劑時，最 適當的空燃比是理論空燃比。所謂理論空燃比，是指空氣和燃料沒有過量/ 不足地進行燃燒的空燃比。
燃料以理論空燃比燃燒時，排氣中含有一定的氧。空燃比小於理論空燃 比時，即燃料的濃度相對地高時，排氣中的氧量比理論空燃比時的氧量減 少。另一方面，空燃比大於理論空燃比(燃料的濃度相對地低)時，排氣 中的氧量增加。為此，通過用傳感器計測排氣中的氧量或氧濃度，推定空 燃比與理論空燃比相差多少，進行控制以調節空燃比、用最佳的條件使燃 料燃燒。
用於檢測排氣中的氧的氧傳感器，由於安裝在內燃機的排氣管上，在行 駛中可能會接觸水。為此，氧傳感器最好具有防止水浸入內部的構造。這 樣的具有防水性構造的氧傳感器，在專利文獻l中已揭示。
圖16表示專利文獻1揭示的具有防水構造的氧傳感器800。氧傳感器 800具有傳感器元件810、和供傳感器元件810插通配置的殼體820。殼體 820由不鏽鋼等的金屬材料構成，氧傳感器800藉助該殼體820固定在內 燃機的排氣管上。
3傳感器元件810，具有檢測氧的檢測部811和支承檢測部811的基板 812。傳感器元件810，將檢測部811露出於殼體820的下端側地配置著。 傳感器元件810，藉助在殼體820內部由玻璃材料形成的固定部件821，固 定在殼體820上。
在殼體820的下端部，設有覆蓋傳感器元件810的檢測部811的罩部件 870。罩部件870由內側罩871和外側罩872構成。在內側罩871和外側罩 872上，分別形成了將排氣導入內部用的開口部873。
傳感器元件810，通過設在其端部的端子部850與導線860電連接。導 線860用具有絕緣性的樹脂(PTEF等)包覆著。
在殼體820的上端部，設有由不鏽鋼等的金屬材料形成的筒狀部件830。 在該筒狀部件830的內部，配置著橡膠部件840，該橡膠部件840具有供 導線860插通的貫通孔842。將筒狀部件830的局部(配置著橡膠部件840 的部分)831朝內塹緊(力、L&3，鑿密、壓緊、擠緊)，這樣，導線860 萍皮固定，同時筒狀部件83(^皮封口。
專利文獻1:日本特許第3493875號公報

發明內容
但是，即使採用專利文獻l揭示的構造，由於排氣管的周邊是高溫，所 以仍然產生以下問題。因此，實際上不能充分確保防水性。
首先，橡膠部件840的耐熱性差。例如，由氟橡膠形成的橡膠部件840 的耐熱溫度是20(TC左右。因此，排氣管的熱通過金屬材料形成的筒狀部 件830傳遞到橡膠部件840，使橡膠部件840劣化，導致防水性降低。為 了抑制橡膠部件840的溫度上升，也考慮過將筒狀部件830加長，但是， 採用該構造時，氧傳感器800本身的長度也增長，需要較大的設置空間。 另外，包覆導線860的樹脂，因長時間地暴露在高溫環境下而收縮，這樣， 在導線860與橡膠部件840之間產生間隙，這也使得防水性降低。
本發明是鑑於上述問題而作出的，其目的是提供在高溫環境下防水性 好、並且可實現小型化的氧傳感器。本發明的氧傳感器，具有具有用於檢測氧的檢測部的傳感器元件；以 在其一端側露出上述檢測部的方式插通配置上述傳感器元件的殼體；設在 上述殼體的另一端側的筒狀部件；將上述筒狀部件封口的封口部件；和與 上述傳感器元件連接的端子部；上述封口部件具有貫通孔，並且由耐熱性 樹脂形成；上述端子部，壓入固定於上述封口部件的上述貫通孔。
一個優選實施形態中，上述殼體與上述封口部件抵接。
一個優選實施形態中，上述殼體和上述封口部件，具有相互嵌合的形狀。
一個優選實施形態中，上述耐熱性樹脂，具有250。C以上的玻璃轉移溫 度或載荷撓曲溫度(deflection temperat ure under load )。
一個優選實施形態中，本發明的氧傳感器，具有通過上述端子部與上述 傳感器元件電連接的導線，上述導線插入上述封口部件的上述貫通孔。
一個優選實施形態中，本發明的氧傳感器，還具有覆蓋上述導線的防水 帽，上述導線連通上述防水帽一起插入上述貫通孔。
本發明的內燃機，具有上述構造的氧傳感器。
本發明的運輸設備，具有上述構造的內燃機。
本發明的氧傳感器中，將端子部壓入固定在封口部件的貫通孔內，由此
進行筒狀部件的封口，形成水密構造。因此，封口部件不需要是橡膠部件，
可用耐熱性樹脂作為封口部件的材料，所以，可抑制封口部件本身的熱劣
化而引起的防水性降低。另外，不必為了防止封口部件的熱劣化而加長筒
狀部件，所以，可實現氧傳感器本身的小型化。另外，封口部件的貫通孔
被壓入固定的端子部閉塞，所以，即使包覆導線的樹脂熱收縮，也能防止
水浸入氧傳感器內部。
如果採用殼體與封口部件抵接的構造，則在氧傳感器的製造工序中，殼 體和封口部件發揮定位構造的作用，所以，可提高組裝性。
如果殼體和封口部件具有相互嵌合的形狀，則把封口部件壓入固定在筒 狀部件內時，可限制封口部件朝橫方向(與氧傳感器的中心軸正交的方向) 的移動，所以，可以減小作用在氧傳感器根部的應力，可抑制氧傳感器折 斷導致的不合格品的產生。
5從防止封口部件的熱劣化方面考慮，作為封口部件的材料的耐熱性樹
脂，最好具有25(TC以上的玻璃轉移溫度或栽荷撓曲溫度。
本發明的、具有代表性的氧傳感器，具有通過端子部與傳感器元件電連 接的導線，該導線插入封口部件的貫通孔。
以覆蓋導線的方式設有防水帽，將導線連同防水帽一起插入封口部件的 貫通孔內，這樣，可更可靠地防止水、塵埃侵入氧傳感器內部。
本發明的氧傳感器，由於在高溫環境下的防水性好，所以，適用於檢測 從內燃機排出的排氣中的氧。本發明的氧傳感器，由於可實現小型化(節 省空間性好)，所以，能夠減小往排氣管上安裝所需的空間。因此，可以 使內燃機整體小型化。
具有本發明氧傳感器的內燃機，適用於以機動兩輪車為首的各種運輸設備。
根據本發明，可提供在高溫環境下的防水性好、並且可實現小型化(節 省空間性好)的氧傳感器。


圖1是示意地表示本發明優選實施形態的氧傳感器100的斷面圖。 圖2是示意地表示氧傳感器100的筒狀部件30的立體圖。 圖3是示意地表示氧傳感器100的封口部件40的立體圖。 圖4是示意地表示氧傳感器100的防水帽80的立體圖。 圖5(a) ~ (c)是示意地表示氧傳感器100的第l端子、第2端子、 和第3端子的立體圖。
圖6是示意地表示氧傳感器100的端子部50的立體圖。 圖7(a) ~ (f)是示意地表示氧傳感器100的製造工序的工序斷面圖。 圖8(a) ~ (e)是示意地表示氧傳感器100的製造工序的工序斷面圖。 圖9是示意地表示本發明優選實施形態中的另一氧傳感器200的斷面圖。
圖10 (a) ~ (d)是示意地表示氧傳感器200的製造工序的工序斷面圖。
圖11是示意地表示本發明優選實施形態中的另一氧傳感器300的斷面圖。
圖12 (a) ~ (d)是示意地表示氧傳感器300的製造工序的工序斷面圖。
圖13是說明氣密試驗的試驗方法的圖。
圖14是示意地表示具有氧傳感器100的機動兩輪車500的側面圖。 圖15是示意地表示機動兩輪車500中的內燃機控制系統的圖。 圖16是示意地表示已往的氧傳感器800的斷面圖。
標號說明10:傳感器元件
11:檢測部
12:基板
20:殼體
21:固定部件
30:筒狀部件
32:卡止部
40:封口部件
42:貫通孑L
50:端子部
51:第l端子
52:第2端子
53:第3端子
60:導線
70:罩部件
71:內側罩
72:外側罩
73:開口部100、 200、 300:氧傳感器 500:自動兩輪車 600:內燃才幾
具體實施例方式
下面，參照

本發明的實施形態。但是，本發明並不限定於下述 實施形態。
圖1表示本實施形態的氧傳感器100。氧傳感器100，如圖1所示，具 有傳感器元件10和供傳感器元件10插通配置的殼體20。殼體20由不鏽 鋼等的金屬材料形成，氧傳感器100藉助該殼體20固定在內燃機的排氣管 上。
傳感器元件10,具有檢測氧的檢測部11和支承檢測部11的基板12。 傳感器元件10配置成檢測部11露出於殼體20的一端側。另夕卜，本實施形 態中，傳感器元件10藉助配置在殼體20內部的固定部件(例如由玻璃材 料形成)21，固定在殼體20上，但是，將傳感器元件10固定在殼體20 上的構造並不限定於此。
傳感器元件10,可以採用能檢測氧的各種元件。例如，可以採用日本 特開平8-114571號/^"^艮揭示的、釆用固定電解質的電動勢型傳感器元件、 曰本特開平5-18921號^^艮揭示的電阻型傳感器元件。
電動勢型傳感器元件，將暴露在空氣中的基準極與暴露在排氣中的測定 極之間的氧分壓的差異，作為電動勢檢測出，由此測定氧濃度。電阻型傳 感器元件，檢測與排氣相接地設置著的氧化物半導體層的電阻率的變化。 排氣中的氧分壓變化時，氧化物半導體層中的氧空孔濃度變動，所以，氧 化物半導體層的電阻率變化，因此，檢測該電阻率的變化，就可以測定氧 濃度。
電阻型的傳感器元件，由於不像電動勢型傳感器元件那樣需要基準極， 所以，傳感器元件本身的構造簡單。因此，從氧傳感器100的小型化方面
8考慮，最好採用電阻型的傳感器元件。電阻型的傳感器元件的氧化物半導 體，例如可以採用鈦白(二氧化鈦)。另外，也可以採用氧化鈰。氧化鈰 的耐久性和穩定性好。
傳感器元件IO是電動勢型時，檢測部11包含固體電解質層和電極。另 外，傳感器元件IO是電阻型時，檢測部11包含氧化物半導體層和電極。 傳感器元件10的基板12，由具有絕緣性的材料(例如礬土、氮化矽等的 陶瓷材料)形成，檢測部11設在基板12的端部。
以覆蓋傳感器元件10的檢測部11的方式，在殼體20的端部設置了罩 部件70。罩部件70由內側罩71和外側罩72構成。在內側罩71和外側罩 72上，分別形成了把排氣導入內部用的開口部73。為了使在排氣管內流動 的排氣不直接衝撞檢測部11,內側罩71的開口部73和外側罩72的開口 部73最好相互不重合地配置。內側罩71和外側罩72由不鏽鋼等的金屬材 料形成，例如用焊接接合在殼體20上。內側罩71和外側罩72例如是圓筒 形。
本實施形態的氧傳感器100,還具有設在殼體20另一端側(傳感器元 件10的檢測部11露出側的相反側)的筒狀部件30、將筒狀部件30封口 的封口部件40、與傳感器元件IO連接的端子部50、通過端子部50與傳感 器元件10電連接的導線60。
筒狀部件30由不鏽鋼(例如SUS304 )等的金屬材料形成，例如是圖2 所示那樣的圓筒狀。筒狀部件30的厚度最好在0.7mm以下。把筒狀部件 30形成為0.7mm以下的薄壁狀，可以減少從排氣管往封口部件40側的熱 的傳遞，並且，如後所述，把壓入了端子部50的封口部件40壓入筒狀部 件30時，筒狀部件30容易變形，所以可容易地進行該壓入。在該筒狀部 件30的遠離殼體20的端部，設有封口部件40。本實施形態中的筒狀部件 30上，不必設置像專利文獻l的筒狀部件830上的塹緊部831。因此，如 圖l所示，可以使筒狀部件30的內徑在長度方向略相同(即，釆用沒有縮 頸部的筒狀部件30)。當然，如後面的附圖那樣，筒狀部件30的內徑也 可以在長度方向變化。封口部件40,如圖1和圖3所示，具有供導線60和端子部50插入用 的圓柱形貫通孔42。另外，圖3中，表示了具有2個貫通孔42的封口部 件40，但是，貫通孔42的數目不限定於2個。本實施形態中的封口部件 40，由耐熱性樹脂形成。耐熱性樹脂，例如可以採用聚醯亞胺樹脂、酚樹 脂。
導線60由金屬材料(例如銅)形成，用絕緣材料(PTFE等的樹脂) 包覆著。本實施形態中，導線60還被圖4所示那樣的蛇腹狀防水帽80覆 蓋，連同防水帽80 —起插通貫通孔42中。防水帽80由氟橡膠、矽橡膠等 形成。
端子部50由不鏽鋼、鎳合金等的金屬材料形成，將傳感器元件10和導 線60電連接。本實施形態中，該端子部50,如圖1所示那樣地被壓入固 定在封口部件40的貫通孔42內。下面，參照圖5和圖6說明端子部50 的更具體構造。
端子部50，是將圖5(a) ~ (c)分別所示的3個端子51、 52、 53, 如圖6所示那樣組合起來而構成的。更具體地說，端子部50具有與傳感器 元件10連接的第1端子51、被壓入封口部件40的貫通孔42內的第2端 子52、與導線60連接的第3端子53，將這些端子如圖6所示地用焊接(例 如電阻焊)接合起來，形成了端子部50。
端子部50所具有的3個端子51、 52、 53之中，第2端子52是略圓柱 形，具有比封口部件40的貫通孔42稍大的外徑。把包含該第2端子52 的端子部50壓入貫通孔42，這樣，貫通孔42幾乎被完全閉塞。另外，借 助該壓入，封口部件40的外徑也比原先的外徑稍稍增大。即，封口部件 40成為^皮壓入固定在筒狀部件30內的狀態。因此，筒狀部件30與封口部 件40之間也幾乎#_完全閉塞。
本實施形態中的氧傳感器100，如上所述，把端子部50壓入固定在封 口部件40的貫通孔42內，這樣，進^f亍筒狀部件30的封口，形成水密的構 造。因此，封口部件40不需要是專利文獻1揭示的橡膠部件，可以採用耐 熱性樹脂作為封口部件40的材料，所以，可抑制封口部件40本身受熱劣
10化所導致的防水性的降低。另外，不必為了防止封口部件40的熱劣化而加 長筒狀部件30，所以，可以實現氧傳感器100本身的小型化。另外，封口 部件40的貫通孔42，被壓入固定的端子部50閉塞，所以，即使包覆導線 60的絕緣材料(PTFE等的樹脂)因熱而收縮，也能防止水浸入氧傳感器 100內部。
另外，本實施形態中，例示了由3個端子51、 52、 53構成的端子部50, <旦是，端子部50的構造並不限定於此。端子部50也可以是一體的構造， 也可以由2個或4個以上的部件構成，只要含有外徑比封口部件40的貫通 孔42大的部分即可。
封口部件40的材料即耐熱性樹脂，可以採用聚醯亞胺樹脂那樣的熱塑 性樹脂，也可以採用酚樹脂那樣的熱固性樹脂。通常，使用玻璃轉移溫度， 作為表示熱塑性樹脂的耐熱性的參數，用載荷撓曲溫度，作為表示熱固性 樹脂的耐熱性的參數。從防止封口部件40的熱劣化方面考慮，作為封口部 件40材料的耐熱性樹脂，最好是具有250。C以上的玻璃轉移溫度或載荷撓 曲溫度的材料，具有280。C以上的玻璃轉移溫度或載荷撓曲溫度的材料則 更好。
另外，像本實施形態這樣，把導線60連同防水帽80 —起插入貫通孔 42,可以更加可靠地防止水、塵埃的侵入。
下面，參照圖7和圖8,說明氧傳感器100的製造方法之一例。圖7(a)~ (f)和圖8(a) ~ (e)，是示意地表示氧傳感器100的製造工序的工序 斷面圖。
首先，如圖7(a)所示，用焊接(例如電阻焊)把第3端子53接合在 笫2端子52上，再如圖7(b)所示，用焊接(例如電阻焊)把第1端子 51接合在第2端子52上，這樣，形成了端子部50。
接著，如圖7 (c)所示，塹緊(力、Lfe3，鑿密、壓緊、擠緊)第3 端子53由此將導線60和端子部50連接後，如圖7 (d)所示，把防水帽 80安裝在導線60上。
接著，如圖7(e)所示，把端子部50壓入固定在封口部件40的貫通孑L42內。這時的壓入餘量(組合尺寸差)，適當設定成端子部50能將貫 通孔42良好閉塞的程度。即，端子部50的第2端子52的外徑被設定為有 適合的壓入餘量。壓入餘量例如為O.lmm左右。
然後，如圖7(f)所示，把封口部件40壓入固定在筒狀部件30內。這 時的壓入餘量適當設定成封口部件40能將筒狀部件30良好閉塞的程度。 即，封口部件40的外徑設定為有適合的壓入餘量。壓入餘量例如為O.lmm 左右。
如上所述地製作了包含導線60的組件(下面簡稱為"導線組件")。 另外，如下所述地製作包含傳感器元件10的組件(下面簡稱為"傳感器元 件組件")。
首先，如圖8(a)所示，把包含檢測部11和基板12的傳感器元件10， 插通入殼體20內。這時，傳感器元件10配置成檢測部11露出於殼體20 的一端側。
接著，如圖8(b)所示，把玻璃材料21，充填到殼體20內後，如圖8 (c)所示，使玻璃材料21'固化，形成固定部件21，藉助該固定部件21 將傳感器元件10固定在殼體20上。
接著，如圖8(d)所示，把包含內側罩71和外側罩72的罩部件70安 裝在殼體20上。該安裝例如用焊接進行。這樣，完成了傳感器元件組件。
然後，如圖8 (e)所示，把導線組件安裝到傳感器元件組件上。這時， 傳感器元件10的端部(設有檢測部11側的相反側的端部)被插入2個端 子部50的第1端子51之間，第l端子51與傳感器元件10連接。另外， 傳感器元件組件的殼體20和導線組件的筒狀部件30，為了確保水密性， 例如用焊接(雷射焊等)接合。這樣，完成了氧傳感器IOO。
下面，說明本實施形態的另一氧傳感器。圖9表示本實施形態的另一氧 傳感器200。
圖9所示的氧傳感器200，與圖1所示的氧傳感器100的不同點是，殼 體20和封口部件40抵接(以對接狀態接觸著)，而圖l所示的氧傳感器 100中，殼體20和封口部件40是離開的。氧傳感器200例如如下述地製作。
首先，如圖10 (a)所示，準備導線組件，該導線組件中，與導線60 連接著的端子部50,被壓入固定在封口部件40的貫通孔42內。該導線組 件，可與圖7 (a) ~ (e)所示方法同樣地製作，但與圖7 (f)所示的導 線組件不同，不包含筒狀部件30。
接著，如圖10(b)所示，準備傳感器元件組件。該傳感器元件組件中， 傳感器元件10插通配置於殼體20，並且罩部件70安裝在殼體20上。該 傳感器元件組件，可與圖8 (a) ~ (d)所示方法同樣地製作。
接著，如圖10 (c)所示，把導線組件安裝到傳感器元件組件上後，如 圖10(d)所示，把封口部件40壓入固定在筒狀部件30內。這樣，完成 了氧傳感器200。
圖1所示的氧傳感器100中，在把導線組件安裝到傳感器元件組件上時 (圖8 (e)所示工序)，導線組件的筒狀部件30與傳感器元件組件的殼 體20抵接，筒狀部件30和殼體20起到定位構造的作用。
而圖9所示的氧傳感器200中，在把導線組件安裝到傳感器元件組件上 時(圖10 (c)所示工序)，由於導線組件的封口部件40與傳感器元件組 件的殼體20抵接，所以，封口部件40和殼體20起到定位構造的作用。
因此，沒有筒狀部件30，就可以把導線組件安裝到傳感器元件組件上 (見圖10 (c))，所以，可以一邊看著端子部50和傳感器元件10 —邊 安裝。因此，可以容易地進行端子部50和傳感器元件10的連接(例如將 傳感器元件IO插入第1端子51間來進行)，提高組裝性。
另外，圖9所示的筒狀部件30,在遠離殼體20側的端部，具有卡住封 口部件40的卡止部32。卡止部32形成為朝筒狀部件30的徑方向內側突 出(例如lmm左右)。通過設置該卡止部32，用卡止部32和殼體(與封 口部件40抵接的殼體)20,可以牢固地將封口部件40固定。
圖11表示本實施形態的又一氧傳感器300。
圖11所示的氧傳感器300，在殼體20和封口部件40抵接這一點，與 圖9所示的氧傳感器200相同，不同點是，殼體20和封口部件40具有相
13互嵌合的形狀。
氧傳感器300例如如下述地製作。
首先，如圖12 (a)所示，準備導線組件。該導線組件中，與導線60 連接著的端子部50,被壓入固定在封口部件40的貫通孔42內。該導線組 件，可與圖7(a) ~ (e)所示方法同樣地製作。
接著，如圖12(b)所示，準備傳感器元件組件。該傳感器元件組件中， 傳感器元件10插通配置於殼體20，並且罩部件70安裝在殼體20上。該 傳感器元件組件，可與圖8(a) ~ (d)所示方法同樣地製作。
接著，如圖12 (c)所示，把導線組件安裝到傳感器元件組件上後，如 圖12(d)所示，把封口部件40壓入固定在筒狀部件30內。這樣，完成 了氧傳感器300。
圖11所示的氧傳感器300中，由於殼體20和封口部件40具有相互嵌 合的形狀，所以，在把封口部件40壓入固定到筒狀部件30內的工序(圖 12 (d)所示工序)中，可限制封口部件40朝橫方向(與氧傳感器300的 中心軸正交的方向)的移動。因此，可以減小作用在傳感器元件IO根部的 應力，可抑制傳感器元件IO折斷等的不合格品的產生。
下面，實際地試製本實施形態的氧傳感器300、和圖16所示的已往的 氧傳感器800，進行氣密試驗，說明其防水性的評價結果。氣密試驗如圖 13所示，把氧傳感器300配置於空氣導入工具(夾具)1，從氧傳感器300 的配置著檢測部11側的端部，把0.4MPa的壓縮空氣導入殼體20內，在 水中觀察有無空氣洩漏(從由封口部件40形成的氣密構造中的空氣洩漏)。 在殼體20內的固定部件21上，預先形成空氣導入用的貫通孔21a。另夕卜， 氧傳感器300與空氣導入工具1之間的氣密性，通過在空氣導入工具1與 殼體20之間設置O形環2來確保。
表1表示本實施形態的氧傳感器300 (實施例)和已往的氧傳感器800 (比較例)的、在250。C下放置一定時間後的氣密試驗結果。表l中，"O" 表示無空氣洩漏，"x"表示有空氣洩漏。另外，表2表示實施例和比較 例的、筒狀部件、導線和封口部件的規格。
14表l
No.在250'C下的放置時間(h)
0246810244875100
1〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇
實施例2〇〇〇〇〇〇〇 〇
3〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇
1o〇〇〇O〇XXXX
比較例2〇〇〇O〇 XXXX
3〇〇〇〇〇XXXXX
表2
實施例比較例
筒狀部 件夕卜徑O)lOmm，板厚0.5mm導線外-〖聖01.65mm
封口部 件耐熱性樹脂制，外徑(P9，lmm 貫通孔徑(D1.65mm， 孑U'司3巨徑1.7mm， 孑U'司3巨徑05.2mm
從表1可知，比較例在高溫中長時間放置時，產生了空氣洩漏。而實施 例即使在高溫中長時間放置，也不產生空氣洩漏。這樣，證明了本發明的 氧傳感器在高溫環境下具有優良的防水性。
本實施形態的氧傳感器100、 200、 300,由於在高溫環境下的防水性優 異，所以適合用於檢測從內燃機排出的排氣中的氧。本實施形態的氧傳感 器100、 200、 300,由於可實現小型化(節省空間性優異)，所以，能減 小安裝到排氣管上所需的空間。因此，可以使整個內燃機小型化。
圖14示意地表示具有本實施形態的氧傳感器100的機動兩輪車500。 機動兩輪車500，具有主車架501和內燃機600。在主車架501的前端設有 頭管502。在頭管502上可朝左右方向擺動地設有前叉503。另外，在前叉 503的下端，可旋轉地支承著前輪504。在頭管502的上端安裝著把手505。從主車架501的後端上部朝後方延伸地安裝著車座軌506。在主車架501 的上部設有燃料箱507，在車座軌506上設有主車座508a和後座508b。另 外，在主車架501的後端安裝著朝後方延伸的後臂(rear arm) 509。在後 臂509的後端可旋轉地支承著後輪510。
內燃機600保持在主車架501的中央部。在內燃機600的前部安裝著散 熱器511。在內燃機600的排氣口連接著排氣管630。在排氣管630上設有 氧傳感器100、三元系催化劑604和消音器606。氧傳感器IOO檢測在排氣 管630內流動的排氣中的氧。
在內燃機600上連接著變速器515，變速器515的輸出軸516安裝在驅 動鏈輪517上。驅動鏈輪517通過鏈518與後輪510的後輪鏈輪519連接。
圖15表示內燃機600的控制系統的主要構造。在內燃機600的汽缸601, 設有進氣門610、排氣門606和火花塞608。另外，還設有水溫傳感器616， 該水溫傳感器616用於計測冷卻發動機的冷卻水的水溫。進氣門610與具 有空氣吸入口的進氣管622連接。在進氣管622上，設有空氣流量計612、 節氣門(throttle valve )的節氣門傳感器614和燃料噴射裝置611。
空氣流量計612、節氣門傳感器614、燃料噴射裝置611、水溫傳感器 616、火花塞608和氧傳感器100,與作為控制部的計算機618連接。表示 機動兩輪車500的速度的車速信號620，也輸入計算機618。
當駕駛者用圖未示的起動機將內燃機600起動時，計算機618根據從空 氣流量計612、節氣門傳感器614和水溫傳感器616得到的檢測信號及車 速信號620，計算最佳的燃料量，根據計算結果，向燃料噴射裝置611輸 出控制信號。從燃料噴射裝置611噴射的燃料，與從進氣管622供給的空 氣混合，通過以適當定時(正時)開閉的進氣門610,噴射到汽缸601。在 汽缸601，噴出的燃料燃燒，成為排氣，通過排氣門606導向排氣管630。
氧傳感器IOO檢測排氣中的氧，將檢測信號輸出給計算機618。計算機 618根據來自氧傳感器100的信號，判斷空燃比與理想空燃比相差多少。 然後，相對於根據從流量計612和節氣門傳感器614得到的信號決定的空 氣量，控制從燃料噴射裝置611噴出的燃料量，以達到理想空燃比。這樣，用包含氧傳感器100、和與氧傳感器100連接著的計算機(控制部)618 的空燃比控制裝置，將內燃機的空燃比控制為恰當值。
本實施形態的機動兩輪車500中，由於氧傳感器100具有高防水性，所 以，即使在可能接觸到水的環境中，也能使氧傳感器100正常地動作。因 此，即使在這樣的環境下，也能用恰當的空燃比將燃料與空氣混合，用最 佳條件使燃料燃燒，可以減少排氣中以NOx為首的限制性物質的濃度。另 外，由於氧傳感器100具有優良的省空間性，所以，即使在排氣管630周 圍只有很小的空間也能安裝。
另外，本實施形態中，是以機動兩輪車為例作了說明，但本發明的氧傳 感器也適用於四輪機動車等其它的機動車輛。但是，機動兩輪車中，由於 從排氣管末端到氧傳感器安裝位置的距離短，水滴容易附著在氧傳感器上， 所以，本發明的氧傳感器尤其適用於機動兩輪車。另外，內燃機不限定是 汽油發動才幾，也可以是柴油發動機。 工業實用性
本發明的氣體傳感器，由於在高溫環境下的防水性好並且可實現小型 化，所以，適用於乘用車、大型客車、卡車、摩託車、拖拉機、飛機、摩 託艇、建築工程車輛等各種運輸設備用的內燃機。
權利要求
1. 一種氧傳感器，具有具有用於檢測氧的檢測部的傳感器元件；以在其一端側露出上述檢測部的方式插通配置上述傳感器元件的殼體；設在上述殼體的另一端側的筒狀部件；將上述筒狀部件封口的封口部件；和與上述傳感器元件連接的端子部；上述封口部件具有貫通孔，並且由耐熱性樹脂形成；上述端子部，壓入固定於上述封口部件的上述貫通孔。
2. 如權利要求1所述的氧傳感器，其特徵在於，上述殼體與上述封口部 件抵接。
3. 如權利要求2所述的氧傳感器，其特徵在於，上述殼體和上述封口 部件，具有相互嵌合的形狀。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的氧傳感器，其特徵在於，上述耐 熱性樹脂，具有250。C以上的玻璃轉移溫度或載荷撓曲溫度。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的氧傳感器，其特徵在於，具有通 過上述端子部與上述傳感器元件電連接的導線；上述導線插入於上述封口部件的上述貫通孔。
6. 如權利要求5所述的氧傳感器，其特徵在於，還具有覆蓋上述導線 的防水帽，上述導線連同上述防水帽一起插入上述貫通孔。
7. —種內燃機，具有權利要求1至6中任一項所述的氧傳感器。
8. —種運輸設備，具有權利要求7所述的內燃機。
全文摘要
本發明提供在高溫環境下防水性好、並且可實現小型化的氧傳感器。本發明的氧傳感器(100)，具有帶檢測氧的檢測部(11)的傳感器元件(10)、以在其一端側露出檢測部的方式插通配置傳感器元件(10)的殼體(20)、設在殼體的另一端側的筒狀部件(30)、將筒狀部件封口的封口部件(40)、和與傳感器元件連接的端子部(50)。封口部件具有貫通孔(42)，並且由耐熱性樹脂形成。端子部被壓入固定於封口部件的貫通孔。
文檔編號G01N27/409GK101454658SQ20078001985
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月4日 優先權日2006年12月20日
發明者松本弘 申請人:山葉發動機株式會社