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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sauerstoffsensor, der
Sauerstoffkonzentrationen in einem zu messenden Gas erfasst, das
in einem Rohr strömt.
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In
den letzten Jahren wurden verschiedene Sauerstoffsensoren vorgeschlagen
und entwickelt und ein Sauerstoffsensor wurde in der vorläufigen japanischen
Patentanmeldung Nr. 11-337513 (nachfolgend „JP11-337513" bezeichnet), offenbart.
In JP11-337513 ist eine Außenseite
eines Sensorelements mit einer Schutzvorrichtung abgedeckt und dieses
Sensorelement ist in einem Auspuffrohr mit dem in der Schutzvorrichtung
abgedeckten Sensorelement eingesetzt. Danach wurden dieses Sensorelement
und die Schutzeinrichtung an einer Innenseite des Auspuffrohrs befestigt,
sodass das Abgas von einer Zuflussöffnung in die Schutzeinrichtung
strömt und
das Sensorelement berührt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Beim
oben genannten Sauerstoffsensor aus JP11-337513 kontaktiert das
Abgas das Sensorelement und dadurch werden die Sauerstoffkonzentrationen
im Gas als Änderung
eines Widerstandswerts elektrisch erfasst. Um das Abgas einer Innenseite
der Schutzeinrichtung zuzuführen,
steht bei diesem Sauerstoffsensor-Typ die Schutzeinrichtung im Innern des
Auspuffrohres hervor oder ragt heraus. Bei einem Fall, bei dem ein
Maß des
Vorsprungs der Schutzeinrichtung im Inneren des Auspuffrohrs groß ist, wird
dies daher zu einem Widerstand der Abgasströmung und beeinträchtigt die
Abgaseffizienz. Folglich besteht die Möglichkeit, dass dies zu Verschlechterungen
bei der Kraftstoffeffizienz und Leistung führen wird. Wenn das Vorsprungsmaß jedoch
klein ist, um den Widerstand des Abgasstroms zu reduzieren, wird
es schwierig, das Abgas dem Inneren der Schutzeinrichtung ausreichend
und adäquat
zuzuführen.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sauerstoffsensor
bereitzustellen, der die ausreichende Zuführungsmenge an Abgas sicherstellen
kann, um die Sauerstoffkonzentrationen zu erfassen, ohne den Strömungswiderstand
des Gases zu erhöhen.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche offenbaren
bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Sauerstoffsensor ein
Sensorelement auf, das eine Sauerstoffkonzentration in einem zu
messenden Gas erfasst, das in einem Rohr strömt; eine zylindrische Schutzeinrichtung,
die eine Außenseite
des Sensorelements abdeckt und deren oberer Endbereich zu einer
Innenseite des Rohres vorragt, und einen Außendurchmesser D der Schutzeinrichtung
und ein Vorsprungsmaß L
der Schutzeinrichtung im innern des Rohres auf, die so festgelegt sind,
das ein Verhältnis
des Produkts des Außendurchmessers
D und des Vorsprungsmaßes
L (D × L) zu
einer Querschnittsfläche
S eines Strömungsdurchgangs
des Rohres im Wesentlichen kleiner oder gleich 2,5% wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung weist ein im Innern eines Auspuffrohrs
eingesetzter Sauerstoffsensor 10 für ein Motorrad ein Sensorelement
auf, das eine Sauerstoffkonzentration in einem zu messenden Gas
erfasst, das im Auspuffrohr strömt;
eine zylindrische Schutzeinrichtung auf, die eine Außenseite
des Sensorelements abdeckt und deren oberer Endbereich zu einer
Innenseite des Auspuffrohrs herausragt, und wenn ein Innendurchmesser
des Auspuffrohrs kleiner oder gleich 40 mm ist, ein Außendurchmesser
D der Schutzeinrichtung und ein Vorsprungsmaß L der Schutzeinrichtung im Innern
des Auspuffrohrs so festgelegt sind, dass ein Verhältnis des
Produkts des Außendurchmessers
D und des Vorsprungsmaßes
L (D × L)
zu einer Querschnittsfläche
S eines Strömungsdurchgangs
des Auspuffrohres im Wesentlichen kleiner oder gleich 2,5% wird.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.
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Darin
zeigt:
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1 eine
Schnittansicht eines Sauerstoffsensors 10 im Zustand, bei
dem der Sauerstoffsensor 10 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung an einem Auspuffrohr 1 befestigt
ist.
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2 eine
Zeichnung, um eine Beziehung zwischen einem Vorsprungsmaß einer
Schutzeinrichtung 12 und einer Ansprechzeit des Sauerstoffsensors 10 gemäß der einen
Ausführungsform
zu erklären.
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3 eine
Zeichnung, die Reduzierungskurven der Abgaseffizienz bezüglich eines
Außendurchmessers
der Schutzeinrichtung 12 und des Vorsprungsmaßes der
Schutzeinrichtung 12 gemäß der einen Ausführungsform
zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die
Zeichnung erläutert.
Bei den Ausführungsformen
wird ein Sauerstoffsensor, der im Innern eines Auspuffrohrs eines
Verbrennungsmotors verwendet wird, als Beispiel verwendet (daher
kann der Sauerstoffsensor nicht nur im Innern des Auspuffrohrs,
sondern selbstverständlich
auch irgendeines anderen Rohrs verwendet werden).
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1 ist
eine Schnittansicht eines Sauerstoffsensors im Zustand, bei dem
der Sauerstoffsensor an einem Auspuffrohr befestigt ist. 2 ist
eine Zeichnung, um eine Beziehung zwischen einem Maß eines
Vorsprungs einer Schutzeinrichtung und einer Ansprechzeit eines
Sauerstoffsensors zu erklären. 3 ist
eine Zeichnung, die Reduktionskurven der Abgaseffizienz bezüglich eines
Außendurchmessers und
des Vorsprungsmaßes
der Schutzeinrichtung zeigt.
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Wie
in 1 gezeigt, ist ein Aufbau eines Sauerstoffsensors 10 hauptsächlich aus
einem Sensorelement 11, das Sauerstoffkonzentrationen in
einem zu messenden Abgas erkennt oder abtastet, das in einem Auspuffrohr 1 strömt, und
einer röhrenförmigen oder
zylindrisch geformten Schutzeinrichtung 12 ausgebildet,
die eine Außenseite
des Sensorelements 11 abdeckt und deren oberer Endbereich 12a zu
einer Innenseite des Auspuffrohres 1 vorragt oder hervorsteht.
Genauer durchdringt das Sensorelement 11 einen Kernbereich
einer Halterung 13 mit einer luftdichten Struktur. Was
die Schutzeinrichtung 12 betrifft, ist deren oberer Endbereich 12a geschlossen
(tatsächlich
ist ein nachfolgend erwähntes
Zuflussloch oder eine -öffnung 12c am
oberen Endbereich 12a ausgebildet) und die Schutzeinrichtung 12 deckt
einen Endbereich des Sensorelements 11 ab. Ein Basis-Endbereich 12b der
Schutzeinrichtung 12 ist mit der Halterung 13 mit
luftdichter Struktur verbunden.
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Der
Sauerstoffsensor 10 ist am Auspuffrohr 1 wie folgt
befestigt oder angebracht. Die Schutzeinrichtung 12 (also
mit Sensorelement 11 und Halterung 13) wird zuerst
von ihrem oberen Endbereich 12a in einen Öffnungsbereich 1a eingesetzt,
der an einer inneren Wand des Auspuffrohrs 1 ausgebildet ist, und
danach wird die Halterung 13 in einen Schraubenbereich
oder Gewindebereich 2a eines zylindrischen Nabenbereichs 2,
der von einer Außenwand
des Auspuffrohrs 1, konzentrisch mit dem Öffnungsbereich 1a vorragt,
luftdicht geschraubt.
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Bezüglich der
Größe des Sauerstoffsensors 10,
ist es in diesem Fall vorteilhaft, dass die Größe auf das Maß eines
Außendurchmessers
von 14 [mm] der Halterung 13 reduziert wird. Und es ist
ebenfalls vorteilhaft, dass der Gewindedurchmesser des Schraubenbereichs 2a des
zylindrischen Nabenbereichs 2, in den die Halterung 13 geschraubt
wird, kleiner oder gleich 10 [mm] ist.
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Obwohl
ein oberer Bereich des Sauerstoffsensors 10 in der Mitte
der Halterung 13 in 1 weggelassen
ist, ist der obere Bereich mit einer Verbindungsleitung versehen,
die am Sensorelement 11 angeschlossen ist. Die vom Sensorelement 11 erfassten
Sauerstoffkonzentrationen werden in elektronische Signale umgewandelt
und danach von der Verbindungsleitung zu einem externen Bauteil
ausgegeben.
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Wie
oben erwähnt,
ist die Zuflussöffnung 12c an
einem hervorstehenden Bereich einer Schutzeinrichtung 12 ausgebildet,
die im Inneren des Auspuffrohrs 1 hervorsteht oder herausragt,
um das Abgas zuzuführen.
Das in die Zuflussöffnung 12c strömende Abgas
wird dem Sensorelement 11 zugeführt und somit werden die Sauerstoffkonzentrationen
erfasst. Darüber
hinaus kehrt dieses in die Schutzeinrichtung 12 strömende Abgas
von einer Ausstoß-
oder Austrittsöffnung
(nicht gezeigt) zum Innern des Auspuffrohrs 1 zurück.
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Bei
einem Fall, bei dem der Sauerstoffsensor 10 mit der obigen
Struktur im Innern des Auspuffrohrs 1 eines Verbrennungsmotors
mit kleinem Hubraum verwendet wird, der im Ganzen in einem Motorrad, u.s.w
eingebaut ist, wird hierbei ein Durchmesser K eines Strömungsdurchgangs
des Auspuffrohrs 1 auf ca. 40 [mm] ausgelegt. Und danach
werden, wie in 1 gezeigt, ein Außendurchmesser
D der Schutzeinrichtung 12 und ein Vorsprungsmaß L der
Schutzeinrichtung 12 im Innern des Auspuffrohrs 1 so
festgelegt, dass der Sauerstoffsensor 10 eine gute Ansprechzeit
bei der Erfassung der Sauerstoffkonzentrationen erzielen kann, während ein
Widerstand einer Abgasströmung
auf einen kleinen Wert beschränkt
wird.
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Dieses
Vorsprungsmaß L
und dieser Außendurchmesser
D der Schutzeinrichtung 12 sind wie folgt definiert. Das
Vorsprungsmaß L
ist als Länge von
einer inneren Umfangsfläche
des Auspuffrohrs 1 bis zu einem oberen Ende der Schutzeinrichtung 12 definiert.
Der Außendurchmesser
D ist als maximaler Außendurchmesser
der Schutzeinrichtung 12 definiert, die im Innern des Auspuffrohrs 1 herausragt.
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In 2 ist
ein Messergebnis einer Beziehung zwischen dem Vorsprungsmaß L und
der Ansprechzeit des Sauerstoffsensors 10 dargestellt.
Bei der Messung wurde das Vorsprungsmaß L in einem Bereich von 2
[mm] bis 12 [mm] um 2 [mm] verändert und
die Ansprechzeit des Sauerstoffsensors 10 gegenüber dem
Vorsprungsmaß L
gemessen. Wie aus 2 ersichtlich, wird die Ansprechzeit
als Ergebnis der zwei Messungen in jedem Fall lang, bei dem das Vorsprungsmaß L 2 [mm]
beträgt,
(die Ansprechempfindlichkeit verschlechtert sich nämlich).
Wenn das Vorsprungsmaß L
andererseits 4 [mm] beträgt,
wird die Ansprechzeit kurz (die Ansprechempfindlichkeit verbessert
sich nämlich).
Wenn das Vorsprungsmaß L
zwischen 4 [mm] und 12 [mm] liegt, bleibt die Ansprechzeit im Wesentlichen
konstant.
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Bei
dem in 2 gezeigten Experiment beträgt das Vorsprungsmaß L größer oder
gleich 2 [mm]. Der Grund, warum das Vorsprungsmaß L größer oder gleich 2 [mm] beträgt, ist
der folgende. Bei einem Fall, bei dem sich das Auspuffrohr 1 krümmt (das
Auspuffrohr 1 sich insbesondere stromaufwärts davon
krümmt),
ist das Abgas überall
an der inneren Umfangsfläche
des Auspuffrohrs 1 empfindlich gegenüber der Viskosität des Gases.
Die Gaskonzentration eines Gases mit hoher Viskosität, wie z.
B. NO (Stickstoffoxyd), unterscheidet sich oder differiert insbesondere
gegenüber
einem Zentrum einer Gasströmung.
Um dies zu verhindern, sind aus diesem Grund mindestens 2 [mm] als
Vorsprungsmaß L
der Schutzeinrichtung 12 erforderlich.
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Bezüglich des
Sensorelements 11 benötigt die
Zellfunktion des angebrachten Elektrolyten (ZrO2), der dieses Sensorelement 11 ausbildet,
ferner nicht nur die Funktion einer Ionenleitung von YSZ (Y2O3 – ZrO2 – Mischung
= Festkörperelektrolyt), sondern
auch die Funktion der Ionenreaktion der inneren und äußeren Elektroden
und der Katalyse oder katalytischen Wirkung der äußeren Elektrode. Um den inneren
Widerstand zu reduzieren und eine Wirkung des Sensors zu erhöhen, ist
aus diesem Grund eine Messung der Querschnittsfläche erforderlich.
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Darüber hinaus
arbeitet der Festkörperelektrolyt
theoretisch so lange, wie Bindungen mehrerer Moleküle vorliegen.
Um jedoch die Elektrodenreaktion (Ionisationsreaktion) und katalytische
Reaktion effizient zu nutzen, ist es erforderlich, dass eine Kontakt-
oder Berührungsfläche mit
dem Festkörperelektrolyt
und eine Kontakt- oder Berührungsfläche mit dem
Abgas richtig und vernünftig
gewährleistet
ist. Bei dieser Ausführungsform
beträgt
eine minimal erforderliche Seitenfläche des Sensorelements 11 größer oder
gleich 5 [mm2]. Wenn das Vorsprungsmaß auf 2 [mm] festgelegt wird,
ist daher eine seitliche Länge
von 2,5 [mm] erforderlich. Das heißt, dass ein Außendurchmesser
des Sensorelements 11 hierbei 0,8 [mm] wird.
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Tatsächlich besteht
jedoch eine überflüssige Fläche von
ca. 20%. Aus diesem Grund benötigt
der Außendurchmesser
des Sensorelements 11 mindestens 1 [mm] oder mehr.
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Bei
einem Fall, bei dem der Außendurchmesser
des Sensorelements 11, wie oben beschrieben, 1 [mm] oder
länger
ist, benötigt
der Außendurchmesser
D der Schutzeinrichtung 12 mindestens 2 [mm] oder mehr.
Das heißt,
dass die Schutzeinrichtung 12 dazu dient, das Abgas in
einen Innenraum davon einzuleiten und es dem Sensorelement 11 zuzuführen, während das
Abgas konzentriert wird. Aus diesem Grund ist eine Länge von
0,3 [mm] des Innenraums als minimaler Innenraum erforderlich. Folglich wird
ein tatsächlicher
Außendurchmesser
D der Schutzeinrichtung 12 aus der nachfolgenden Berechnung
2 [mm]. D = 1 (der Außendurchmesser
des Sensorelements 11) + 0,3 (der Raum bzw. Abstand) × 2 + 0,2
(die Dicke der Schutzeinrichtung 12) × 2 = 2 [mm].
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Demzufolge
wird die obige Bedingung, nämlich
dass der Außendurchmesser
D größer oder gleich
2 [mm] und das Vorsprungsmaß L
größer oder gleich
2 [mm] ist, erreicht. Danach wurde ein Experiment zur Verifizierung
einer Beziehung zwischen einer Abgaseffizienz und dem Außendurchmesser
D und dem Vorsprungsmaß L
im obigen Bereich (der Bedingung)(Außendurchmesser D ≥ 2 [mm] und
Vorsprungsmaß L
2 [mm]) durchgeführt.
Demzufolge wurden Reduzierungskurven oder eine Charakteristik der
Abgaseffizienz, wie in 3 gezeigt, erzielt („a" bedeutet eine 0%-Reduzierung, „b" bedeutet eine 10%-Reduzierung, „c" bedeutet eine 20%-Reduzierung,
...).
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In 3 ist
eine durch eine Schraffierung gekennzeichnete Fläche R eine Fläche, wobei
sich die drei folgenden Flächen
einander überlappen;
eine Fläche,
bei der der Außendurchmesser
D größer oder
gleich 2 [mm] ist, eine Fläche
bei der das Vorsprungsmaß L
größer oder
gleich 2 [mm] (vorzugsweise größer oder
gleich 4 [mm]) ist, und eine Fläche, bei
der die Reduzierung der Abgaseffizienz im Wesentlichen kleiner oder
gleich 0% beträgt.
Und diese Fläche
R ist ein optimaler Bereich mit einer guten Ansprechzeit und ohne
Widerstand der Abgasströmung.
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Wenn
das Vorsprungsmaß L
der Schutzeinrichtung 12 von 4 [mm], das aus dem obigen
Ergebnis von 2 erzielt wurde, an dieser optimalen
Fläche
R aufgetragen wird, wird ein effektiver oder signifikanter maximaler
Außendurchmesser
D der Schutzeinrichtung 12 zu 8 [mm], was bei der Reduzierungskurve „a" = 0% der Abgaseffizienz
aufgetragen ist.
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Demzufolge
werden die folgenden Bedingungen aus dem obigen Experiment abgeleitet.
Auf der Reduzierungskurve „a" der 0%-Reduzierung
der Abgaseffizienz ist D × L = 8
[mm] × 4
[mm] = 32 [mm2] (1).
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Bezüglich der
optimalen Fläche
R ist D × L < 32 (hier, D ≥ 2 [mm] und
L ≥ 2 [mm]) (2).
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Hierbei
wurde die Abgaseffizienz des Auspuffrohrs 1 in Abhängigkeit
vom Grad oder Ausmaß des
Vorsprungs der Schutzeinrichtung 12 gemäß der Größe des Auspuffrohrs 1 bestimmt.
Das heißt,
dass die Abgaseffizienz gemäß einem
Verhältnis „D × L" der Schutzeinrichtung 12 zu
einer Querschnittsfläche S
des Abgasdurchgangs des Auspuffrohrs 1 bestimmt wurde.
Da bei dieser Ausführungsform
der innere oder Bohrungs-Durchmesser K des Auspuffrohrs 1 auf
40 [mm] festgelegt wurde, beträgt
die Querschnittsfläche
S des Strömungsdurchganges des
Auspuffrohrs 1S = 20 × 20 × π = 1256 [mm2].
Andererseits ist aus der Formel (1) D × L = 32 [mm2]. Folglich beträgt das Verhältnis (D × L)/S =
32/1256 = 0,025. Das heißt,
das bei dieser Ausführungsform
der Außendurchmesser
D der Schutzeinrichtung 12 und das Vorsprungsmaß L der
Schutzeinrichtung 12 im Innern des Auspuffrohrs 1 so
festgelegt werden, dass das Verhältnis
des Produkts des Außendurchmessers
D und dem Vorsprungsmaß L
(D × L)
zur Querschnittsfläche
S des Strömungsdurchgangs
des Auspuffrohrs 1 im Wesentlichen kleiner oder gleich
2,5 Prozent wird.
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Wie
oben beschrieben, wird im Falle des Bohrungsdurchmessers K des Auspuffrohrs 1 von
40 [mm] der Wert des Produkts des Außendurchmessers D und des Vorsprungsmaßes L (D × L) auf
32 oder kleiner (D × L ≤ 32) festgelegt.
Jedoch auch bei einem Fall, bei dem der Bohrungsdurchmesser K des Auspuffrohrs 1 sich
von 40 [mm] unterscheidet, wurde es aus einer detaillierten Studie
und Analyse durch die Erfinder, usw. klar ersichtlich, dass die
gleichen Effekte erzielt werden können, indem das Verhältnis (D × L) zur
Querschnittsfläche
S des Strömungsdurchgangs
des Auspuffrohrs gemäß dem Bohrungsdurchmesser
auf 2,5 Prozent oder kleiner festgelegt wird.
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Wie
aus dem Messergebnis von 2 offensichtlich, wird die Ansprechzeit
kurz und ist im Wesentlichen konstant, wenn das Vorsprungsmaß L der Schutzeinrichtung 12 auf
4 [mm] oder mehr festgelegt wird. Daher ist es darüber hinaus
vorteilhaft, dass das Vorsprungsmaß L der Schutzeinrichtung 12 auf
4 [mm] oder länger
festgelegt wird.
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Wie
oben beim erfindungsgemäßen Sauerstoffsensor 10 erläutert, werden
der Außendurchmesser
D der Schutzeinrichtung 12 und das Vorsprungsmaß L der
Schutzeinrichtung 12 im Innern des Auspuffrohrs 1 so
festgelegt, dass das Verhältnis des
Produkts des Außendurchmessers
D und des Vorsprungsmaßes
L (D × L)
zur Querschnittsfläche
S des Strömungsdurchgangs
des Auspuffrohrs 1 im Wesentlichen innerhalb 2,5% oder
darunter liegt. Es ist daher möglich,
eine ausreichende Quantität
oder Menge von eingeleitetem Gas zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration
zu garantieren und die Ansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 10 zu verbessern,
ohne den Gas-Strömungswiderstand des
durch das Auspuffrohr 1 strömenden Abgases zu erhöhen.
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Insbesondere
im Fall des Bohrungsdurchmessers des Auspuffrohrs 1 von
40 [mm] wird es durch Festlegung des Werts des Produkts des Außendurchmessers
D [mm] und des Vorsprungsmaßes
L [mm] (D × L)
auf 32 oder kleiner (D × L × 32) möglich, dass,
neben der Reduzierung des Gas-Strömungswiderstandes
im Auspuffrohr 1, der Sauerstoffsensor 10 kompakt
wird, während
eine erforderliche Menge von den Sauerstoffsensor 10 zugeführtem Gas
gewährleistet
ist. Und ferner weist der Sauerstoffsensor 10 z. B. auch
bei einem Fall, bei dem der Sauerstoffsensor 10 an einem
Auspuffrohr 1 eines Verbrennungsmotors mit kleinem Hubraum,
wie z. B. einem in einem Motorrad eingebauten Motor eingesetzt wird,
den Vorteil auf, dass seine Anordnung einfach ist.
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Darüber hinaus
ist es durch Festlegung des Vorsprungsmaßes L der Schutzeinrichtung 12 auf
4 [mm] oder mehr möglich,
eine erforderliche Menge von Abgas in die Schutzeinrichtung 12 effizient
einzuleiten und die Ansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 10 effektiv
zu verbessern.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann der Sauerstoffsensor 10 mit
den gleichen Funktionsweisen und Effekten wie bei der obigen Ausführungsform
wie folgt modifiziert werden. Zum Beispiel ist die Anordnung des
Sauerstoffsensors 10 selbst (insbesondere die Anordnung
der anderen Teile als der in 1 gezeigten
Teile) nicht beschränkt
und eine Vielzahl von Anordnungen kann entsprechend verwendet werden.
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Wie
oben beschrieben, ist es für
den Sauerstoffsensor 10 vorteilhaft, dass das Vorsprungsmaß L der
Schutzeinrichtung 12 nicht größer oder gleich 2 [mm] beträgt und der
Außendurchmesser
D der Schutzeinrichtung 12 größer oder gleich 2 [mm] beträgt. Durch
die obige Festlegung können
eine adäquate
Erfassungsgenauigkeit und Erfassungs-Ansprechempfindlichkeit bei
der Erfassung der Sauerstoffkonzentration erzielt werden.
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Darüber hinaus
ist es bei einem Fall, bei dem das Vorsprungsmaß L der Schutzeinrichtung 12 auf
4 [mm] oder mehr festgelegt ist, vorteilhaft, dass eine Ausbildungsposition
der in der Schutzeinrichtung 12 ausgebildeten Zuflussöffnung 12c in
einem Bereich zwischen 0 und 4 [mm] vom oberen Ende der Schutzeinrichtung 12 zum
Basis-Endbereich 12b der Schutzeinrichtung 12 hin
festgelegt wird. Durch diese Festlegung kann die Zuführungsöffnung 12 am
hervorstehenden Bereich der Schutzeinrichtung 12, die im
Innern des Auspuffrohrs 1 herausragt, ausgebildet werden.
Und somit ist es möglich,
das Abgas sicher in die Schutzeinrichtung 12 einzuleiten.
Und in diesem Fall kann sich die Erfassungs-Ansprechempfindlichkeit verbessern,
wenn die Zuflussöffnung 12c am
oberen Ende der Schutzeinrichtung 12 ausgebildet ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist das Vorsprungsmaß L
darüber
hinaus als Länge
von der inneren Umfangsfläche
des Auspuffrohrs 1 bis zum oberen Ende der Schutzeinrichtung 12 definiert
und der Außendurchmesser
D ist als maximaler Außendurchmesser
der Schutzeinrichtung 12 definiert, die im Innern des Auspuffrohrs 1 herausragt.
Und beide, das Vorsprungsmaß L
und der Außendurchmesser
D werden so festgelegt, dass die Reduzierung der Abgaseffizienz
0% beträgt.
Es ist jedoch auch möglich, dass
die Reduzierung der Abgaseffizienz in einem vorgegebenen Bereich
einer Reduzierungsrate der Abgaseffizienz von 1 bis 5% liegt. Das
heißt,
dass die Reduzierung der Abgaseffizienz nicht 0% beträgt, aber
die vorgegebene Reduzierungsrate betragen kann. In diesem Fall sind
ein Druckverlust und ein Anstieg des Gas-Strömungswiderstandes
bis zu den jeweiligen Werten möglich,
die dieser vorgegebenen Reduzierungsrate der Abgaseffizienz entsprechen. Und
eine Schutz-Querschnittsfläche
(eine im Wesentlichen rechtwinklige geschützte Fläche) des hervorstehenden Bereichs,
der von der inneren Umfangsfläche
des Auspuffrohrs 1 herausragt, kann auf eine Größe festgelegt
werden, die dieser vorgegebenen Reduzierungsrate der Abgaseffizienz
entspricht. Folglich kann bei einem Fall, bei dem die Reduzierung
der Abgaseffizienz auf die vorgegebene Reduzierungsrate abweichend
von 0% festgelegt ist, der Sauerstoffsensor 10 (das Vorsprungsmaß L und
der Außendurchmesser
D) so eingestellt werden, dass das Produkt des Außendurchmessers
D und des Vorsprungsmaßes
L (D × L)
kleiner oder gleich der Schutz-Querschnittsfläche wird. Oder wenn das Vorsprungsmaß L und
der Außendurchmesser
D umgekehrt so eingestellt werden, dass das Produkt des Außendurchmessers
D und des Vorsprungsmaßes
L (d × L)
kleiner oder gleich der Schutz-Querschnittsfläche wird, kann der Sauerstoffsensor 10 unter
der Bedingung eingesetzt werden, bei der die Reduzierung der Abgaseffizienz
in vorgegebenen Bereich liegt.
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Durch
die obige Festlegung wird der Aufbau des Sauerstoffsensors 10 und
seiner peripheren Teile und deren Anordnung einfach, wobei es daneben möglich ist,
das Vorsprungsmaß L
und den Außendurchmesser
D leichter und genauer festzulegen.
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Diese
Anmeldung basiert auf einer früheren japanischen
Patentanmeldung Nr. 205-306274 vom 20. Oktober 2005. Die gesamten
Inhalte dieser japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-306274 werden hiermit
durch Bezugnahme integriert.
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Obwohl
die Erfindung zuvor mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt.
Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen
werden dem Durchschnittsfachmann angesichts der obigen Lehre einleuchten.
Der Umfang der Erfindung ist mit Bezug auf die nachfolgenden Ansprüche definiert.
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Zusammenfassend ist festzuhalten:
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Ein
Sauerstoffsensor 10 umfasst ein Sensorelement 11,
das eine Sauerstoffkonzentration in einem zu messenden Gas erfasst,
das in einem Rohr 1 strömt,
eine zylindrische Schutzeinrichtung 12, die eine Außenseite
des Sensorelements 11 abdeckt, und deren oberer Endbereich 12a zu
einer Innenseite des Rohres 1 herausragt. Ein Außendurchmesser
D der Schutzeinrichtung 11 und ein Vorsprungsmaß L der
Schutzeinrichtung 11 im Innern des Rohres 1 sind so
festgelegt, dass ein Verhältnis
des Produkts des Außendurchmessers
D und des Vorsprungsmaßes
L (D × L)
zu einer Querschnittsfläche
S eines Strömungsdurchgangs
des Rohres 1 im Wesentlichen kleiner oder gleich 2,5% ist.
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- 1
- Rohr,
Auspuffrohr
- 1a
- Öffnungsbereich
- 2
- Nabenbereich
- 2a
- Gewindebereich
- 10
- Sauerstoffsensor
- 11
- Sensorelement
- 12
- Schutzeinrichtung
- 12a
- oberer
Endbereich des Rohres
- 12b
- Basis-Endbereich
- 12c
- Zuflussöffnung
- 13
- Halterung