(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒内燃機関の各排気ポートに接続され、前記各排気ポートからの排気を集合するエギゾーストマニホルドを備え、前記エギゾーストマニホルドを排気を浄化する触媒の上流側コーンに接続し、前記上流側コーンに排気センサを設けた排気装置において、
前記上流側コーンの外側にアウタシェルを重ね合わせて前記上流側コーンと前記アウタシェルとの間にセンサ室を形成し、また、前記アウタシェルに前記センサ室に連通する前記排気センサの取付孔を設けると共に、前記上流側コーンに前記センサ室と前記上流側コーン内とを連通する流出孔を形成し、更に、前記上流側コーンと前記アウタシェルとの間に前記エギゾーストマニホルド内に開口して前記センサ室に連通する流入流路を形成したことを特徴とする排気装置。
【請求項２】
前記上流側コーンを径方向内側に窪ませて、前記上流側コーンと前記アウタシェルとの間に前記流入流路を形成したことを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
【請求項３】
前記アウタシェルを外側に膨らませて、前記上流側コーンと前記アウタシェルとの間にセンサ室を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の排気装置。
【請求項４】
前記流入流路と前記開口とを複数設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒内燃機関の各排気ポートからの排気の空燃比を判定するための排気センサを設けた排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気を浄化する触媒が設けられており、触媒の機能を発揮させるために、排気の空燃比を判定して内燃機関に噴射する燃料量を制御して、所定の空燃比にしている。空燃比の検出は、触媒の上流側に設けられた排気センサにより行われる。
【０００３】
内燃機関の複数気筒からの排気を排気管に集合させて、排気を集合した排気管に１個の排気センサを設けると、各気筒からの排気が排気管内で均等に分散せず、特定の気筒の排気の排気センサへの当たりは強く、他の気筒からの排気の排気センサへの当たりが弱く、各気筒毎で排気センサによる検出値にばらつきが生じる。
【０００４】
複数気筒を有する多気筒内燃機関の各排気ポートに排気センサを設けたのでは、多くの排気センサを必要としてしまう。これを解決するため、特許文献１にあるように、各排気ポートからの排気を導く排気連通路を集合させて、集合箇所に排気センサを設け、少ない数の排気センサにより、複数気筒の空燃比を判定するようにしたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、こうした従来のものでは、各排気ポート毎に排気連通路を配管により形成したり、あるいは、シリンダヘッドとヘッドフランジとの間に形成したりしなければならず、各排気連通路の構成が複雑になるという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、排気センサへの排気の当たりを改善し、簡単な構成で少ない数の排気センサにより空燃比を判定できる排気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
多気筒内燃機関の各排気ポートに接続され、前記各排気ポートからの排気を集合するエギゾーストマニホルドを備え、前記エギゾーストマニホルドを排気を浄化する触媒の上流側コーンに接続し、前記上流側コーンに排気センサを設けた排気装置において、
前記上流側コーンの外側にアウタシェルを重ね合わせて前記上流側コーンと前記アウタシェルとの間にセンサ室を形成し、また、前記アウタシェルに前記センサ室に連通する前記排気センサの取付孔を設けると共に、前記上流側コーンに前記センサ室と前記上流側コーン内とを連通する流出孔を形成し、更に、前記上流側コーンと前記アウタシェルとの間に前記エギゾーストマニホルド内に開口して前記センサ室に連通する流入流路を形成したことを特徴とする排気装置がそれである。
【０００９】
その際、前記上流側コーンを径方向内側に窪ませて、前記上流側コーンと前記アウタシェルとの間に前記流入流路を形成してもよい。また、前記アウタシェルを外側に膨らませて、前記上流側コーンと前記アウタシェルとの間にセンサ室を形成してもよい。更に、前記流入流路と前記開口とを複数設けた構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の排気装置は、上流側コーンの外側にアウタシェルを重ね合わせた簡単な構成で、センサ室に複数気筒からの排気を均一に導入でき、少ない数の排気センサにより空燃比を各気筒毎のばらつきなく判定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態としての排気装置の正面図である。
【図２】本実施形態のエギゾーストマニホルドのフランジの正面図である。
【図３】本実施形態の上流側コーンとアウタシェルとの分解図である。
【図４】本実施形態の上流側コーンにアウタシェルを重ね合わせた状態の断面図である。
【図５】図１のＡ−Ａ断面での排気の流れを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１はエギゾーストマニホルドで、本実施形態では４気筒の内燃機関１００に用いられるものである。内燃機関１００は、第１から第４気筒＃１〜＃４に連通した第１から第４排気ポートＰ１〜Ｐ４を備えている。本実施形態では、第１気筒＃１、第３気筒＃３、第４気筒＃４、第２気筒＃２の順に点火される。
【００１３】
エギゾーストマニホルド１は、フランジ２、本体部４を備えている。フランジ２には、図２に示すように、第１から第４排気ポートＰ１〜Ｐ４に対応した４個の貫通孔１０〜１３が穿設されており、また、フランジ２を内燃機関１００に図示しないボルトにより取り付けるための複数の取付穴１４〜１８が形成されている。
【００１４】
エギゾーストマニホルド１の本体部４は、第１から第４排気ポートＰ１〜Ｐ４からの排気を集合して下流側に流出させる。本体部４には、排気を浄化する触媒２０が接続され、触媒２０には更に図示しない下流側の排気管が接続される。触媒２０は上流側コーン２２と円筒部２４と下流側コーン２６とから形成された中空状の容器内に図示しない触媒本体が収納されている。
【００１５】
内燃機関１００の第１から第４排気ポートＰ１〜Ｐ４からの排気は、各貫通孔１０〜１３を通り、エギゾーストマニホルド１内で集合されてから、触媒２０の上流側コーン２２内に流入する。触媒本体により浄化された排気は、下流側コーン２６から下流側の排気管に排出される。
【００１６】
上流側コーン２２は、図３、図４に示すように、エギゾーストマニホルド１の本体部４に接続される円筒状の小径部２８を備え、小径部２８に連接してテーパ部３０が設けられている。テーパ部３０はテーパ状に拡径して円筒状の大径部３２に連接されている。大径部３２は円筒部２４に接続されている。上流側コーン２２は、プレス加工により一体で形成してもよく、あるいは、軸方向に沿って分割形成しそれを突き合わせたモナカ構造としてもよい。
【００１７】
上流側コーン２２の外側には、アウタシェル３４が重ね合わされている。アウタシェル３４が、上流側コーン２２の径方向外側に膨らまされて、上流側コーン２２とアウタシェル３４との間に閉塞されたセンサ室３６が形成されている。
【００１８】
また、アウタシェル３４にはセンサ室３６に連通する取付孔３８が形成されており、取付孔３８は触媒２０のほぼ軸方向中心に向かって穿設されている。取付孔３８には排気センサ３９が装着され、排気センサ３９の先端検出部がセンサ室３６内に配置されている。
【００１９】
センサ室３６に対応して、上流側コーン２２も径方向内側に窪まされた窪み４０が形成されると共に、上流側コーン２２には、センサ室３６と上流側コーン２２内とを連通する流出孔４２が形成されている。流出孔４２は窪み４０内に形成されると共に、流出孔４２は大径部３２側に形成され、流出孔４２は触媒２０の軸方向を向いて形成されている。
【００２０】
更に、上流側コーン２２が径方向内側に窪まされて２本の溝４４，４６が形成されており、溝４４，４６は小径部２８の端から窪み４０内に達するように形成されて、上流側コーン２２とアウタシェル３４との間に溝４４，４６による流入流路４８，５０が形成されている。その際、流入流路４８，５０の延長上に、排気センサ３９の先端検出部を配置できるように溝４４，４６が形成されると共に、この流入流路４８，５０からセンサ室３６に流入した排気が、スムーズに流出孔４２から流出するように、流出孔４２が配置されている。
【００２１】
小径部２８の端に開口５２，５４が形成されている。本体部４の小径部２８側端は、小径部２８とほぼ同径の円筒状に形成され、本体部４と小径部２８とを接続することにより、流入流路４８，５０の上流側端が小径部２８の端の開口５２，５４により、エギゾーストマニホルド１内に開口されている。
【００２２】
図５に示すように、各第１から第４排気ポートＰ１〜Ｐ４からの排気が、エギゾーストマニホルド１から触媒２０の上流側コーン２２内に流入する際、小径部２８の端側では、第１から第４気筒＃１〜＃４毎の排気の流れる位置及び第１から第４気筒＃１〜＃４毎に排気の流速分布が異なる。
【００２３】
第１気筒＃１からの排気は、図５（イ）に示すように、図右側の本体部４の内壁に沿った位置を主に流れて小径部２８に流入し、中央の排気流速は遅く、図右側の内壁に沿った排気流速が速くなっている。第２気筒＃２からの排気は、図５（ロ）に示すように、図下側から右下側の本体部４の内壁に沿った位置を主に流れて小径部２８に流入し、中央の排気流速は遅く、図下側から右下側の排気流速が速くなっている。
【００２４】
第３気筒＃３からの排気は、図５（ハ）に示すように、図下側の本体部４の内壁に沿った位置を主に流れて小径部２８に流入し、中央の排気流速は遅く、図下側の排気流速が速くなっている。第４気筒＃４からの排気は、図５（ニ）に示すように、図左下側の本体部４の内壁よりの位置を主に流れて小径部２８に流入し、中央の排気流速は遅く、図左下側の排気流速が速くなっている。
【００２５】
このように、第１から第４気筒＃１〜＃４毎に、排気が上流側コーン２２の小径部２８に流入する際、第１から第４気筒＃１〜＃４で主に流れる位置が本体部４内や小径部２８内で異なる。また、本体部４や小径部２８の中央付近では排気流速が遅く、内壁に沿って排気流速が速い箇所がある。
【００２６】
よって、流入流路４８，５０の開口５２，５４の位置によって、センサ室３６に導入される排気流量や排気流速が異なる。従って、排気センサ３９による検出に基づいて、それぞれ一定のタイミングで判定される各第１から第４気筒＃１〜＃４毎の空燃比に、排気流量や排気流速差に基づくばらつき等の検出誤差が生じてしまう。
【００２７】
本実施形態では、流入流路４８，５０の開口５２，５４は、第１から第４気筒＃１〜＃４からの主な流れ位置や排気流速が速い位置が共通する箇所に設けられている。図５に示すように、一方の開口５２は図左下側に設けられ、他方の開口５４は図右下側に設けられて、少なくとも一つの開口５２，５４が第１から第４気筒＃１〜＃４からの主な流れ位置や排気流速が速い位置に対応している。
【００２８】
本実施形態では、流入流路４８，５０や開口５２，５４を２組設けたが、これに限らず、主な流れ位置や排気流速が速い位置が共通する箇所に大きな開口と流入流路とを１組設けてもよい。あるいは、第１から第４気筒＃１〜＃４毎の主な流れ位置や排気流速が速い位置に４組の開口と流入流路とをそれぞれ設けてもよい。この開口５２，５４を設ける位置は、エギゾーストマニホルド１の形状等に応じて実験等により決定すればよい。
【００２９】
次に、前述した本実施形態の排気装置の作動について説明する。
内燃機関１００の回転に伴って、各第１から第４気筒＃１〜＃４からの排気がエギゾーストマニホルド１内に流入する。排気はエギゾーストマニホルド１内を流れ、エギゾーストマニホルド１の本体部４から触媒２０内に流入する。上流側コーン２２から触媒２０内に流入した排気は、触媒２０内で浄化されて、下流側コーン２６から下流の排気管に排出される。
【００３０】
上流側コーン２２内に流入した排気の一部は、開口５２，５４から流入流路４８，５０に流入し、流入流路４８，５０からセンサ室３６内に流入する。センサ室３６に流入した排気は流出孔４２から再び上流側コーン２２の大径部３２に戻される。排気センサ３９はセンサ室３６に流入した排気に基づいて空燃比を判定する。
【００３１】
その際、開口５２，５４を介して流入流路４８，５０からセンサ室３６に流入する排気、例えば、
図５（イ）に示すように、第１気筒＃１からの、図右側の主な流れの流速が速い排気が、センサ室３６に流入する。図５（ロ）に示すように、第２気筒＃２からの、図下側から右下側の主な流れの流速が速い排気が、センサ室３６に流入する。
【００３２】
図５（ハ）に示すように、第３気筒＃３からの、図下側の主な流れの流速が速い排気が、センサ室３６に流入する。図５（ニ）に示すように、第４気筒＃４からの、図左下側の主な流れの流速が速い排気が、センサ室３６に流入する。
【００３３】
上流側コーン２２にアウタシェル３４を重ね合わせて簡単な構成で、センサ室３６に、各第１から第４気筒＃１〜＃４からの主な流れの流速が速い排気が流入し、センサ室３６に複数の第１から第４気筒＃１〜＃４気筒からの排気を均一に導入できる。よって、各第１から第４気筒＃１〜＃４毎の空燃比の判定に、排気流量や排気流速差に基づくばらつき等の検出誤差が生じるのを抑制できる。
【００３４】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【符号の説明】
【００３５】
１…エギゾーストマニホルド  ２…フランジ
４…本体部                  ２０…触媒
２２…上流側コーン          ２４…円筒部
２６…下流側コーン          ２８…小径部
３０…テーパ部              ３２…大径部
３４…アウタシェル          ３６…センサ室
３８…取付孔                ３９…排気センサ
４０…窪み                  ４２…流出孔
４４，４６…溝              ４８，５０…流入流路
５２，５４…開口            １００…内燃機関
【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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