[发明专利]气体传感器装置以及气体传感器装置的安装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种配备用以检测气体的浓度的浓度传感器元件的气体传感器装置以及气体传感器装置的安装结构。

背景技术

测量气体的浓度、温度等环境特性的气体传感器装置在各种技术领域中都有使用，例如在汽车用内燃机中，为了谋求低耗油量化而测量吸入空气量或吸入空气温度来控制最佳燃料喷射量。进而，为了最佳地运转内燃机，要求对温度以及以湿度为代表的浓度(以下，简记为浓度)这些环境参数进行高精度测量。这种测量温度、浓度的环境传感器元件在以氢为燃料的内燃机中也有使用。

在将环境传感器元件安装在内燃机的吸气通道内的情况下，将在主通道内流动的空气(气体)的一部分导入至壳体的副通道，从而利用被容纳在经由气体导入口与副通道连通的测量室内的浓度传感器元件来测量浓度例如湿度。如此，通过设为测量浓度的浓度传感器元件不直接暴露在空气流中的构成，而获得防尘效果或者降低因颗粒的碰撞所导致的传感器元件的破坏的效果。

若浓度传感器元件位于较副通道而言更靠近管壁的地方，则会因内燃机的温度上升而导致热量从内燃机中经由管壁传递而来，从而对浓度的测量精度产生不良影响。为了防止这种情况，已知有一种将测量室配置在较副通道而言更远离主通道的通道壁的通道中央侧的气体传感器装置(例如，参考专利文献1)。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010-151795号公报

发明内容

发明要解决的问题

由于空气流量的变动以及空气的脉动在吸气通道内会根据内燃机的运转状态而增加，因此使得导入至测量室的空气流动而导致检测精度劣化。为了防止该情况，必须减小去往测量室的气体导入口的容积。但是，若减小气体导入口的容积，则内燃机的吸气通道中所含的油、灰尘等颗粒或水滴会堆积在气体导入口的周侧面而堵塞气体导入口，因此会导致响应性明显降低，从而有测量精度受损之虞。

此外，在专利文献1中，作为测量浓度的浓度传感器元件，使用的是如下热式浓度传感器元件：利用相对于气体的浓度的热导率的差异，根据因从加热后的电阻器散发至环境中的散热量的差而产生的电阻值的变化量来测量浓度。在这种传感器元件中，导入至测量室的空气流量的变动或者空气的脉动是导致检测精度劣化的原因。

解决问题的技术手段

本发明的气体传感器装置包括：浓度传感器元件，其具有检测部，对检测对象流体中的规定成分的浓度进行检测；支承构件，其以将检测部暴露的方式支承浓度传感器元件；以及壳体，其包括第1空腔部、气体导入口、第2空腔部及连通部，第1空腔部以露出检测部的形态容纳浓度传感器元件，气体导入口朝外部开口，第2空腔部设置在第1空腔部与气体导入口之间，连通部连通第1空腔部与第2空腔部，第1空腔部与第2空腔部以在俯视时不重叠的方式隔开配置，连通部贯通第1空腔部和第2空腔部而设置，气体导入口仅设置在壳体的形成第2空腔部的一侧表面上，连通部及气体导入口各自的容积小于第2空腔部的容积。

此外，本发明的气体传感器装置包括：浓度传感器元件，其具有检测部，对检测对象流体中的规定成分的浓度进行检测；支承构件，其以将所述检测部暴露的方式支承所述浓度传感器元件；壳体，其具有第1空腔部、第2空腔部及气体导入口，所述第1空腔部设置在所述支承构件的一面侧，并以露出所述检测部的形态容纳所述浓度传感器元件，所述第2空腔部以在俯视时与所述第1空腔部重叠的方式配置在所述支承构件的与一面侧相对的相反侧，所述气体导入口仅设置在形成所述第2空腔部的一侧表面上，并朝外部开口；以及连通部，其连通所述第1空腔部与所述第2空腔部，所述支承构件包含密封树脂，该密封树脂将除所述检测部以外的所述浓度传感器元件的至少一部分密封，所述连通部由所述支承构件的顶端与所述壳体的内表面之间的间隙形成，或者以沿厚度方向贯穿所述密封树脂的方式形成，所述连通部及所述气体导入口各自的容积小于所述第2空腔部的容积。

本发明的气体传感器装置的安装结构包括：上述任一项所述的气体传感器装置；以及内燃机，其在吸气通道内安装有气体传感器装置，设置有气体传感器装置的气体导入口的壳体的一侧表面与在吸气通道内流动的气体的流动方向大致平行。

发明的效果

根据本发明，设置有气体导入口和连通部这双重的颈缩结构，在从气体导入口到测量室的路径中，所流入的气体的容积扩大的区域为两级。因此，测量室内的空气流动得以降低，使得即便增大气体导入口的容积也可维持测量精度。因此，可减少因气体中所含的颗粒或液滴所导致的气体导入口的堵塞，从而可维持响应性及检测精度。