專利名稱：氧傳感器和具有該氧傳感器的內(nèi)燃機(jī)及運(yùn)輸設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧傳感器。本發(fā)明還涉及具有氧傳感器的內(nèi)燃機(jī)、運(yùn)輸設(shè)備。
背景技術(shù)：
從環(huán)境問(wèn)題、能源問(wèn)題方面考慮，希望提高內(nèi)燃機(jī)的燃料利用率、減少
內(nèi)燃機(jī)排氣中所含限制物質(zhì)(NOx等)的排出量。為此，必須根據(jù)燃燒狀 態(tài)恰當(dāng)?shù)乜刂迫剂吓c空氣的比率，以實(shí)現(xiàn)始終用最適當(dāng)?shù)臈l件進(jìn)行燃料的 燃燒?？諝馀c燃料的比率，稱為空燃比(A/F)，采用三元催化劑時(shí)，最 適當(dāng)?shù)目杖急仁抢碚摽杖急取Ｋ^理論空燃比，是指空氣和燃料沒(méi)有過(guò)量/ 不足地進(jìn)行燃燒的空燃比。
燃料以理論空燃比燃燒時(shí)，排氣中含有一定的氧。空燃比小于理論空燃 比時(shí)，即燃料的濃度相對(duì)地高時(shí)，排氣中的氧量比理論空燃比時(shí)的氧量減 少。另一方面，空燃比大于理論空燃比(燃料的濃度相對(duì)地低)時(shí)，排氣 中的氧量增加。為此，通過(guò)用傳感器計(jì)測(cè)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(jìn)行控制以調(diào)節(jié)空燃比、用最佳的條件使燃 料燃燒。
用于檢測(cè)排氣中的氧的氧傳感器，由于安裝在內(nèi)燃機(jī)的排氣管上，在行 駛中可能會(huì)接觸水。為此，氧傳感器最好具有防止水浸入內(nèi)部的構(gòu)造。這 樣的具有防水性構(gòu)造的氧傳感器，在專利文獻(xiàn)l中已揭示。
圖16表示專利文獻(xiàn)1揭示的具有防水構(gòu)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由不銹鋼等的金屬材料構(gòu)成，氧傳感器800借助該殼體820固定在內(nèi) 燃機(jī)的排氣管上。
3傳感器元件810，具有檢測(cè)氧的檢測(cè)部811和支承檢測(cè)部811的基板 812。傳感器元件810，將檢測(cè)部811露出于殼體820的下端側(cè)地配置著。 傳感器元件810，借助在殼體820內(nèi)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(shè)有覆蓋傳感器元件810的檢測(cè)部811的罩部件 870。罩部件870由內(nèi)側(cè)罩871和外側(cè)罩872構(gòu)成。在內(nèi)側(cè)罩871和外側(cè)罩 872上，分別形成了將排氣導(dǎo)入內(nèi)部用的開(kāi)口部873。
傳感器元件810，通過(guò)設(shè)在其端部的端子部850與導(dǎo)線860電連接。導(dǎo) 線860用具有絕緣性的樹(shù)脂(PTEF等)包覆著。
在殼體820的上端部，設(shè)有由不銹鋼等的金屬材料形成的筒狀部件830。 在該筒狀部件830的內(nèi)部，配置著橡膠部件840，該橡膠部件840具有供 導(dǎo)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(nèi)塹緊(力、L&3，鑿密、壓緊、擠緊)，這樣，導(dǎo)線860 萍皮固定，同時(shí)筒狀部件83(^皮封口。
專利文獻(xiàn)1:日本特許第3493875號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，即使采用專利文獻(xiàn)l揭示的構(gòu)造，由于排氣管的周邊是高溫，所 以仍然產(chǎn)生以下問(wèn)題。因此，實(shí)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(guò)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(dǎo)致防水性降低。為 了抑制橡膠部件840的溫度上升，也考慮過(guò)將筒狀部件830加長(zhǎng)，但是， 采用該構(gòu)造時(shí)，氧傳感器800本身的長(zhǎng)度也增長(zhǎng)，需要較大的設(shè)置空間。 另外，包覆導(dǎo)線860的樹(shù)脂，因長(zhǎng)時(shí)間地暴露在高溫環(huán)境下而收縮，這樣， 在導(dǎo)線860與橡膠部件840之間產(chǎn)生間隙，這也使得防水性降低。
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而作出的，其目的是提供在高溫環(huán)境下防水性 好、并且可實(shí)現(xiàn)小型化的氧傳感器。本發(fā)明的氧傳感器，具有具有用于檢測(cè)氧的檢測(cè)部的傳感器元件；以 在其一端側(cè)露出上述檢測(cè)部的方式插通配置上述傳感器元件的殼體；設(shè)在 上述殼體的另一端側(cè)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，并且由耐熱性 樹(shù)脂形成；上述端子部，壓入固定于上述封口部件的上述貫通孔。
一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形態(tài)中，上述殼體與上述封口部件抵接。
一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形態(tài)中，上述殼體和上述封口部件，具有相互嵌合的形狀。
一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形態(tài)中，上述耐熱性樹(shù)脂，具有250。C以上的玻璃轉(zhuǎn)移溫 度或載荷撓曲溫度(deflection temperat ure under load )。
一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形態(tài)中，本發(fā)明的氧傳感器，具有通過(guò)上述端子部與上述 傳感器元件電連接的導(dǎo)線，上述導(dǎo)線插入上述封口部件的上述貫通孔。
一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形態(tài)中，本發(fā)明的氧傳感器，還具有覆蓋上述導(dǎo)線的防水 帽，上述導(dǎo)線連通上述防水帽一起插入上述貫通孔。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)，具有上述構(gòu)造的氧傳感器。
本發(fā)明的運(yùn)輸設(shè)備，具有上述構(gòu)造的內(nèi)燃機(jī)。
本發(fā)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(nèi)，由此
進(jìn)行筒狀部件的封口，形成水密構(gòu)造。因此，封口部件不需要是橡膠部件，
可用耐熱性樹(shù)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(zhǎng)筒
狀部件，所以，可實(shí)現(xiàn)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(dǎo)線的樹(shù)脂熱收縮，也能防止
水浸入氧傳感器內(nèi)部。
如果采用殼體與封口部件抵接的構(gòu)造，則在氧傳感器的制造工序中，殼 體和封口部件發(fā)揮定位構(gòu)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(nèi)時(shí)，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(dòng)，所以，可以減小作用在氧傳感器根部的應(yīng)力，可抑制氧傳感器折 斷導(dǎo)致的不合格品的產(chǎn)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(shù)
脂，最好具有25(TC以上的玻璃轉(zhuǎn)移溫度或栽荷撓曲溫度。
本發(fā)明的、具有代表性的氧傳感器，具有通過(guò)端子部與傳感器元件電連 接的導(dǎo)線，該導(dǎo)線插入封口部件的貫通孔。
以覆蓋導(dǎo)線的方式設(shè)有防水帽，將導(dǎo)線連同防水帽一起插入封口部件的 貫通孔內(nèi)，這樣，可更可靠地防止水、塵埃侵入氧傳感器內(nèi)部。
本發(fā)明的氧傳感器，由于在高溫環(huán)境下的防水性好，所以，適用于檢測(cè) 從內(nèi)燃機(jī)排出的排氣中的氧。本發(fā)明的氧傳感器，由于可實(shí)現(xiàn)小型化(節(jié) 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(nèi)燃機(jī)整體小型化。
具有本發(fā)明氧傳感器的內(nèi)燃機(jī)，適用于以機(jī)動(dòng)兩輪車為首的各種運(yùn)輸設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，可提供在高溫環(huán)境下的防水性好、并且可實(shí)現(xiàn)小型化(節(jié) 省空間性好)的氧傳感器。


圖1是示意地表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施形態(tài)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的制造工序的工序斷面圖。 圖8(a) ~ (e)是示意地表示氧傳感器100的制造工序的工序斷面圖。 圖9是示意地表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施形態(tài)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的制造工序的工序斷面圖。
圖11是示意地表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施形態(tài)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的制造工序的工序斷面圖。
圖13是說(shuō)明氣密試驗(yàn)的試驗(yàn)方法的圖。
圖14是示意地表示具有氧傳感器100的機(jī)動(dòng)兩輪車500的側(cè)面圖。 圖15是示意地表示機(jī)動(dòng)兩輪車500中的內(nèi)燃機(jī)控制系統(tǒng)的圖。 圖16是示意地表示已往的氧傳感器800的斷面圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明10:傳感器元件
11:檢測(cè)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(dǎo)線
70:罩部件
71:內(nèi)側(cè)罩
72:外側(cè)罩
73:開(kāi)口部100、 200、 300:氧傳感器 500:自動(dòng)兩輪車 600:內(nèi)燃才幾
具體實(shí)施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。但是，本發(fā)明并不限定于下述 實(shí)施形態(tài)。
圖1表示本實(shí)施形態(tài)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由不銹 鋼等的金屬材料形成，氧傳感器100借助該殼體20固定在內(nèi)燃機(jī)的排氣管 上。
傳感器元件10,具有檢測(cè)氧的檢測(cè)部11和支承檢測(cè)部11的基板12。 傳感器元件10配置成檢測(cè)部11露出于殼體20的一端側(cè)。另夕卜，本實(shí)施形 態(tài)中，傳感器元件10借助配置在殼體20內(nèi)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(gòu)造并不限定于此。
傳感器元件10,可以采用能檢測(cè)氧的各種元件。例如，可以采用日本 特開(kāi)平8-114571號(hào)/^"^艮揭示的、釆用固定電解質(zhì)的電動(dòng)勢(shì)型傳感器元件、 曰本特開(kāi)平5-18921號(hào)^^艮揭示的電阻型傳感器元件。
電動(dòng)勢(shì)型傳感器元件，將暴露在空氣中的基準(zhǔn)極與暴露在排氣中的測(cè)定 極之間的氧分壓的差異，作為電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)出，由此測(cè)定氧濃度。電阻型傳 感器元件，檢測(cè)與排氣相接地設(shè)置著的氧化物半導(dǎo)體層的電阻率的變化。 排氣中的氧分壓變化時(shí)，氧化物半導(dǎo)體層中的氧空孔濃度變動(dòng)，所以，氧 化物半導(dǎo)體層的電阻率變化，因此，檢測(cè)該電阻率的變化，就可以測(cè)定氧 濃度。
電阻型的傳感器元件，由于不像電動(dòng)勢(shì)型傳感器元件那樣需要基準(zhǔn)極， 所以，傳感器元件本身的構(gòu)造簡(jiǎn)單。因此，從氧傳感器100的小型化方面
8考慮，最好采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(dǎo) 體，例如可以采用鈦白(二氧化鈦)。另外，也可以采用氧化鈰。氧化鈰 的耐久性和穩(wěn)定性好。
傳感器元件IO是電動(dòng)勢(shì)型時(shí)，檢測(cè)部11包含固體電解質(zhì)層和電極。另 外，傳感器元件IO是電阻型時(shí)，檢測(cè)部11包含氧化物半導(dǎo)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、氮化硅等的 陶瓷材料)形成，檢測(cè)部11設(shè)在基板12的端部。
以覆蓋傳感器元件10的檢測(cè)部11的方式，在殼體20的端部設(shè)置了罩 部件70。罩部件70由內(nèi)側(cè)罩71和外側(cè)罩72構(gòu)成。在內(nèi)側(cè)罩71和外側(cè)罩 72上，分別形成了把排氣導(dǎo)入內(nèi)部用的開(kāi)口部73。為了使在排氣管內(nèi)流動(dòng) 的排氣不直接沖撞檢測(cè)部11,內(nèi)側(cè)罩71的開(kāi)口部73和外側(cè)罩72的開(kāi)口 部73最好相互不重合地配置。內(nèi)側(cè)罩71和外側(cè)罩72由不銹鋼等的金屬材 料形成，例如用焊接接合在殼體20上。內(nèi)側(cè)罩71和外側(cè)罩72例如是圓筒 形。
本實(shí)施形態(tài)的氧傳感器100,還具有設(shè)在殼體20另一端側(cè)(傳感器元 件10的檢測(cè)部11露出側(cè)的相反側(cè))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(guò)端子部50與傳感 器元件10電連接的導(dǎo)線60。
筒狀部件30由不銹鋼(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?gòu)呐艢夤芡饪诓考?0側(cè)的熱 的傳遞，并且，如后所述，把壓入了端子部50的封口部件40壓入筒狀部 件30時(shí)，筒狀部件30容易變形，所以可容易地進(jìn)行該壓入。在該筒狀部 件30的遠(yuǎn)離殼體20的端部，設(shè)有封口部件40。本實(shí)施形態(tài)中的筒狀部件 30上，不必設(shè)置像專利文獻(xiàn)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(nèi)徑在長(zhǎng)度方向略相同(即，釆用沒(méi)有縮 頸部的筒狀部件30)。當(dāng)然，如后面的附圖那樣，筒狀部件30的內(nèi)徑也 可以在長(zhǎng)度方向變化。封口部件40,如圖1和圖3所示，具有供導(dǎo)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(gè)貫通孔42的封口部 件40，但是，貫通孔42的數(shù)目不限定于2個(gè)。本實(shí)施形態(tài)中的封口部件 40，由耐熱性樹(shù)脂形成。耐熱性樹(shù)脂，例如可以采用聚酰亞胺樹(shù)脂、酚樹(shù) 脂。
導(dǎo)線60由金屬材料(例如銅)形成，用絕緣材料(PTFE等的樹(shù)脂) 包覆著。本實(shí)施形態(tài)中，導(dǎo)線60還被圖4所示那樣的蛇腹?fàn)罘浪?0覆 蓋，連同防水帽80 —起插通貫通孔42中。防水帽80由氟橡膠、硅橡膠等 形成。
端子部50由不銹鋼、鎳合金等的金屬材料形成，將傳感器元件10和導(dǎo) 線60電連接。本實(shí)施形態(tài)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(nèi)。下面，參照?qǐng)D5和圖6說(shuō)明端子部50 的更具體構(gòu)造。
端子部50，是將圖5(a) ~ (c)分別所示的3個(gè)端子51、 52、 53, 如圖6所示那樣組合起來(lái)而構(gòu)成的。更具體地說(shuō)，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(nèi)的第2端 子52、與導(dǎo)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(lái)，形成了端子部50。
端子部50所具有的3個(gè)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(nèi)的狀態(tài)。因此，筒狀部件30與封口部 件40之間也幾乎#_完全閉塞。
本實(shí)施形態(tài)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(nèi)，這樣，進(jìn)^f亍筒狀部件30的封口，形成水密的構(gòu) 造。因此，封口部件40不需要是專利文獻(xiàn)1揭示的橡膠部件，可以采用耐 熱性樹(shù)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(dǎo)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(zhǎng)筒狀部件30，所以，可以實(shí)現(xiàn)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(dǎo)線 60的絕緣材料(PTFE等的樹(shù)脂)因熱而收縮，也能防止水浸入氧傳感器 100內(nèi)部。
另外，本實(shí)施形態(tài)中，例示了由3個(gè)端子51、 52、 53構(gòu)成的端子部50, <旦是，端子部50的構(gòu)造并不限定于此。端子部50也可以是一體的構(gòu)造， 也可以由2個(gè)或4個(gè)以上的部件構(gòu)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(shù)脂，可以采用聚酰亞胺樹(shù)脂那樣的熱塑 性樹(shù)脂，也可以采用酚樹(shù)脂那樣的熱固性樹(shù)脂。通常，使用玻璃轉(zhuǎn)移溫度， 作為表示熱塑性樹(shù)脂的耐熱性的參數(shù)，用載荷撓曲溫度，作為表示熱固性 樹(shù)脂的耐熱性的參數(shù)。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(shù)脂，最好是具有250。C以上的玻璃轉(zhuǎn)移溫度或載荷撓 曲溫度的材料，具有280。C以上的玻璃轉(zhuǎn)移溫度或載荷撓曲溫度的材料則 更好。
另外，像本實(shí)施形態(tài)這樣，把導(dǎo)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?qǐng)D7和圖8,說(shuō)明氧傳感器100的制造方法之一例。圖7(a)~ (f)和圖8(a) ~ (e)，是示意地表示氧傳感器100的制造工序的工序 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(dǎo)線60和端子部50連接后，如圖7 (d)所示，把防水帽 80安裝在導(dǎo)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(nèi)。這時(shí)的壓入余量(組合尺寸差)，適當(dāng)設(shè)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(shè)定為有 適合的壓入余量。壓入余量例如為O.lmm左右。
然后，如圖7(f)所示，把封口部件40壓入固定在筒狀部件30內(nèi)。這 時(shí)的壓入余量適當(dāng)設(shè)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(shè)定為有適合的壓入余量。壓入余量例如為O.lmm 左右。
如上所述地制作了包含導(dǎo)線60的組件(下面簡(jiǎn)稱為"導(dǎo)線組件")。 另外，如下所述地制作包含傳感器元件10的組件(下面簡(jiǎn)稱為"傳感器元 件組件")。
首先，如圖8(a)所示，把包含檢測(cè)部11和基板12的傳感器元件10， 插通入殼體20內(nèi)。這時(shí)，傳感器元件10配置成檢測(cè)部11露出于殼體20 的一端側(cè)。
接著，如圖8(b)所示，把玻璃材料21，充填到殼體20內(nèi)后，如圖8 (c)所示，使玻璃材料21'固化，形成固定部件21，借助該固定部件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(nèi)側(cè)罩71和外側(cè)罩72的罩部件70安 裝在殼體20上。該安裝例如用焊接進(jìn)行。這樣，完成了傳感器元件組件。
然后，如圖8 (e)所示，把導(dǎo)線組件安裝到傳感器元件組件上。這時(shí)， 傳感器元件10的端部(設(shè)有檢測(cè)部11側(cè)的相反側(cè)的端部)被插入2個(gè)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(dǎo)線組件的筒狀部件30，為了確保水密性， 例如用焊接(激光焊等)接合。這樣，完成了氧傳感器IOO。
下面，說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的另一氧傳感器。圖9表示本實(shí)施形態(tài)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(diǎn)是，殼 體20和封口部件40抵接(以對(duì)接狀態(tài)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(kāi)的。氧傳感器200例如如下述地制作。
首先，如圖10 (a)所示，準(zhǔn)備導(dǎo)線組件，該導(dǎo)線組件中，與導(dǎo)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(nèi)。該導(dǎo)線組 件，可與圖7 (a) ~ (e)所示方法同樣地制作，但與圖7 (f)所示的導(dǎo) 線組件不同，不包含筒狀部件30。
接著，如圖10(b)所示，準(zhǔn)備傳感器元件組件。該傳感器元件組件中， 傳感器元件10插通配置于殼體20，并且罩部件70安裝在殼體20上。該 傳感器元件組件，可與圖8 (a) ~ (d)所示方法同樣地制作。
接著，如圖10 (c)所示，把導(dǎo)線組件安裝到傳感器元件組件上后，如 圖10(d)所示，把封口部件40壓入固定在筒狀部件30內(nèi)。這樣，完成 了氧傳感器200。
圖1所示的氧傳感器100中，在把導(dǎo)線組件安裝到傳感器元件組件上時(shí) (圖8 (e)所示工序)，導(dǎo)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(gòu)造的作用。
而圖9所示的氧傳感器200中，在把導(dǎo)線組件安裝到傳感器元件組件上 時(shí)(圖10 (c)所示工序)，由于導(dǎo)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(gòu)造的作用。
因此，沒(méi)有筒狀部件30，就可以把導(dǎo)線組件安裝到傳感器元件組件上 (見(jiàn)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(jìn)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(lái)進(jìn)行)，提高組裝性。
另外，圖9所示的筒狀部件30,在遠(yuǎn)離殼體20側(cè)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(nèi)側(cè)突 出(例如lmm左右)。通過(guò)設(shè)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(shí)施形態(tài)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(diǎn)，與 圖9所示的氧傳感器200相同，不同點(diǎn)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例如如下述地制作。
首先，如圖12 (a)所示，準(zhǔn)備導(dǎo)線組件。該導(dǎo)線組件中，與導(dǎo)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(nèi)。該導(dǎo)線組 件，可與圖7(a) ~ (e)所示方法同樣地制作。
接著，如圖12(b)所示，準(zhǔn)備傳感器元件組件。該傳感器元件組件中， 傳感器元件10插通配置于殼體20，并且罩部件70安裝在殼體20上。該 傳感器元件組件，可與圖8(a) ~ (d)所示方法同樣地制作。
接著，如圖12 (c)所示，把導(dǎo)線組件安裝到傳感器元件組件上后，如 圖12(d)所示，把封口部件40壓入固定在筒狀部件30內(nèi)。這樣，完成 了氧傳感器300。
圖11所示的氧傳感器300中，由于殼體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(nèi)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(dòng)。因此，可以減小作用在傳感器元件IO根部的 應(yīng)力，可抑制傳感器元件IO折斷等的不合格品的產(chǎn)生。
下面，實(shí)際地試制本實(shí)施形態(tài)的氧傳感器300、和圖16所示的已往的 氧傳感器800，進(jìn)行氣密試驗(yàn)，說(shuō)明其防水性的評(píng)價(jià)結(jié)果。氣密試驗(yàn)如圖 13所示，把氧傳感器300配置于空氣導(dǎo)入工具(夾具)1，從氧傳感器300 的配置著檢測(cè)部11側(cè)的端部，把0.4MPa的壓縮空氣導(dǎo)入殼體20內(nèi)，在 水中觀察有無(wú)空氣泄漏(從由封口部件40形成的氣密構(gòu)造中的空氣泄漏)。 在殼體20內(nèi)的固定部件21上，預(yù)先形成空氣導(dǎo)入用的貫通孔21a。另夕卜， 氧傳感器300與空氣導(dǎo)入工具1之間的氣密性，通過(guò)在空氣導(dǎo)入工具1與 殼體20之間設(shè)置O形環(huán)2來(lái)確保。
表1表示本實(shí)施形態(tài)的氧傳感器300 (實(shí)施例)和已往的氧傳感器800 (比較例)的、在250。C下放置一定時(shí)間后的氣密試驗(yàn)結(jié)果。表l中，"O" 表示無(wú)空氣泄漏，"x"表示有空氣泄漏。另外，表2表示實(shí)施例和比較 例的、筒狀部件、導(dǎo)線和封口部件的規(guī)格。
14表l
No.在250'C下的放置時(shí)間(h)
0246810244875100
1〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇
實(shí)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(shí)施例比較例
筒狀部 件夕卜徑O)lOmm，板厚0.5mm導(dǎo)線外-〖圣01.65mm
封口部 件耐熱性樹(shù)脂制，外徑(P9，lmm 貫通孔徑(D1.65mm， 孑U'司3巨徑<D5.2mm氟橡膠(硬度80Hs )制，外徑(D9.0mm 貫通孔徑0>1.7mm， 孑U'司3巨徑05.2mm
從表1可知，比較例在高溫中長(zhǎng)時(shí)間放置時(shí)，產(chǎn)生了空氣泄漏。而實(shí)施 例即使在高溫中長(zhǎng)時(shí)間放置，也不產(chǎn)生空氣泄漏。這樣，證明了本發(fā)明的 氧傳感器在高溫環(huán)境下具有優(yōu)良的防水性。
本實(shí)施形態(tài)的氧傳感器100、 200、 300,由于在高溫環(huán)境下的防水性優(yōu) 異，所以適合用于檢測(cè)從內(nèi)燃機(jī)排出的排氣中的氧。本實(shí)施形態(tài)的氧傳感 器100、 200、 300,由于可實(shí)現(xiàn)小型化(節(jié)省空間性優(yōu)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(gè)內(nèi)燃機(jī)小型化。
圖14示意地表示具有本實(shí)施形態(tài)的氧傳感器100的機(jī)動(dòng)兩輪車500。 機(jī)動(dòng)兩輪車500，具有主車架501和內(nèi)燃機(jī)600。在主車架501的前端設(shè)有 頭管502。在頭管502上可朝左右方向擺動(dòng)地設(shè)有前叉503。另外，在前叉 503的下端，可旋轉(zhuǎn)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的后端上部朝后方延伸地安裝著車座軌506。在主車架501 的上部設(shè)有燃料箱507，在車座軌506上設(shè)有主車座508a和后座508b。另 外，在主車架501的后端安裝著朝后方延伸的后臂(rear arm) 509。在后 臂509的后端可旋轉(zhuǎn)地支承著后輪510。
內(nèi)燃機(jī)600保持在主車架501的中央部。在內(nèi)燃機(jī)600的前部安裝著散 熱器511。在內(nèi)燃機(jī)600的排氣口連接著排氣管630。在排氣管630上設(shè)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(cè)在排氣 管630內(nèi)流動(dòng)的排氣中的氧。
在內(nèi)燃機(jī)600上連接著變速器515，變速器515的輸出軸516安裝在驅(qū) 動(dòng)鏈輪517上。驅(qū)動(dòng)鏈輪517通過(guò)鏈518與后輪510的后輪鏈輪519連接。
圖15表示內(nèi)燃機(jī)600的控制系統(tǒng)的主要構(gòu)造。在內(nèi)燃機(jī)600的汽缸601, 設(shè)有進(jìn)氣門610、排氣門606和火花塞608。另外，還設(shè)有水溫傳感器616， 該水溫傳感器616用于計(jì)測(cè)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水的水溫。進(jìn)氣門610與具 有空氣吸入口的進(jìn)氣管622連接。在進(jìn)氣管622上，設(shè)有空氣流量計(jì)612、 節(jié)氣門(throttle valve )的節(jié)氣門傳感器614和燃料噴射裝置611。
空氣流量計(jì)612、節(jié)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(jì)算機(jī)618連接。表示 機(jī)動(dòng)兩輪車500的速度的車速信號(hào)620，也輸入計(jì)算機(jī)618。
當(dāng)駕駛者用圖未示的起動(dòng)機(jī)將內(nèi)燃機(jī)600起動(dòng)時(shí)，計(jì)算機(jī)618根據(jù)從空 氣流量計(jì)612、節(jié)氣門傳感器614和水溫傳感器616得到的檢測(cè)信號(hào)及車 速信號(hào)620，計(jì)算最佳的燃料量，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，向燃料噴射裝置611輸 出控制信號(hào)。從燃料噴射裝置611噴射的燃料，與從進(jìn)氣管622供給的空 氣混合，通過(guò)以適當(dāng)定時(shí)(正時(shí))開(kāi)閉的進(jìn)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(guò)排氣門606導(dǎo)向排氣管630。
氧傳感器IOO檢測(cè)排氣中的氧，將檢測(cè)信號(hào)輸出給計(jì)算機(jī)618。計(jì)算機(jī) 618根據(jù)來(lái)自氧傳感器100的信號(hào)，判斷空燃比與理想空燃比相差多少。 然后，相對(duì)于根據(jù)從流量計(jì)612和節(jié)氣門傳感器614得到的信號(hào)決定的空 氣量，控制從燃料噴射裝置611噴出的燃料量，以達(dá)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(jì)算機(jī)(控制部)618 的空燃比控制裝置，將內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制為恰當(dāng)值。
本實(shí)施形態(tài)的機(jī)動(dòng)兩輪車500中，由于氧傳感器100具有高防水性，所 以，即使在可能接觸到水的環(huán)境中，也能使氧傳感器100正常地動(dòng)作。因 此，即使在這樣的環(huán)境下，也能用恰當(dāng)?shù)目杖急葘⑷剂吓c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(zhì)的濃度。另 外，由于氧傳感器100具有優(yōu)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(shí)施形態(tài)中，是以機(jī)動(dòng)兩輪車為例作了說(shuō)明，但本發(fā)明的氧傳 感器也適用于四輪機(jī)動(dòng)車等其它的機(jī)動(dòng)車輛。但是，機(jī)動(dòng)兩輪車中，由于 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(fā)明的氧傳感器尤其適用于機(jī)動(dòng)兩輪車。另外，內(nèi)燃機(jī)不限定是 汽油發(fā)動(dòng)才幾，也可以是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。 工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明的氣體傳感器，由于在高溫環(huán)境下的防水性好并且可實(shí)現(xiàn)小型 化，所以，適用于乘用車、大型客車、卡車、摩托車、拖拉機(jī)、飛機(jī)、摩 托艇、建筑工程車輛等各種運(yùn)輸設(shè)備用的內(nèi)燃機(jī)。
權(quán)利要求
1. 一種氧傳感器，具有具有用于檢測(cè)氧的檢測(cè)部的傳感器元件；以在其一端側(cè)露出上述檢測(cè)部的方式插通配置上述傳感器元件的殼體；設(shè)在上述殼體的另一端側(cè)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，并且由耐熱性樹(shù)脂形成；上述端子部，壓入固定于上述封口部件的上述貫通孔。
2. 如權(quán)利要求1所述的氧傳感器，其特征在于，上述殼體與上述封口部 件抵接。
3. 如權(quán)利要求2所述的氧傳感器，其特征在于，上述殼體和上述封口 部件，具有相互嵌合的形狀。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的氧傳感器，其特征在于，上述耐 熱性樹(shù)脂，具有250。C以上的玻璃轉(zhuǎn)移溫度或載荷撓曲溫度。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的氧傳感器，其特征在于，具有通 過(guò)上述端子部與上述傳感器元件電連接的導(dǎo)線；上述導(dǎo)線插入于上述封口部件的上述貫通孔。
6. 如權(quán)利要求5所述的氧傳感器，其特征在于，還具有覆蓋上述導(dǎo)線 的防水帽，上述導(dǎo)線連同上述防水帽一起插入上述貫通孔。
7. —種內(nèi)燃機(jī)，具有權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的氧傳感器。
8. —種運(yùn)輸設(shè)備，具有權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供在高溫環(huán)境下防水性好、并且可實(shí)現(xiàn)小型化的氧傳感器。本發(fā)明的氧傳感器(100)，具有帶檢測(cè)氧的檢測(cè)部(11)的傳感器元件(10)、以在其一端側(cè)露出檢測(cè)部的方式插通配置傳感器元件(10)的殼體(20)、設(shè)在殼體的另一端側(cè)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)，并且由耐熱性樹(shù)脂形成。端子部被壓入固定于封口部件的貫通孔。
文檔編號(hào)G01N27/409GK101454658SQ20078001985
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者松本弘 申請(qǐng)人:雅馬哈發(fā)動(dòng)機(jī)株式會(huì)社