(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管内に設けられ排気を浄化する排気浄化手段と、
前記排気浄化手段の下流の前記排気管に配設され、先端に設けられた検出部により該排気浄化手段の状態を検出する状態検出手段と、
前記排気浄化手段と前記状態検出手段との間に設けられ該状態検出手段の位置決めを行う位置決め手段とを備え、
前記位置決め手段は、可燃性の材料からなり、前記状態検出手段の先端を挿入する空孔が形成されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記状態検出手段は、該状態検出手段の先端を前記位置決め手段の前記空孔に挿入して位置決めした状態で、前記排気管に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記排気管には、該排気管内に突出して前記位置決め手段の該排気管に対する周方向の位置決めを行う爪部と位置決め手段の軸方向の位置決めを行う突当部が形成され、
前記位置決め手段は、前記爪部と対応する位置に溝部が形成され、該排気管の前記爪部と嵌合した前記溝部が前記突当部に突き当てられて該排気管内に配置されることを特徴とする、請求項１或いは２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記排気浄化手段の排気流れ方向の位置は、前記位置決め手段に突き当てて位置決めがなされることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記位置決め手段は、前記空孔が形成される部位が、他部位に比べて排気流れ下流方向に突出し厚みが厚く形成されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記位置決め手段は、排気を上流から下流に流す排気流通部が形成されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記状態検出手段は、前記排気浄化手段の温度を検出する温度センサであり、
前記空孔は、前記温度センサの温度を検出する温度検出部が排気流れの主流に位置するように形成されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、センサの位置決め構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばディーゼルエンジンの排気を浄化するための排気後処理装置として、ディーゼル酸化触媒（以下、ＤＯＣという）、ＮＯｘ吸蔵還元触媒、尿素還元式ＳＣＲ装置やディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）等が用いられている。
その一例として、可燃性のスペーサを間に配設した複数個の触媒担体を、一体化した状態で略円筒状の触媒ケース内に軸方向に圧入して形成されるタンデム型触媒コンバータが開発されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６７４６９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１の触媒コンバータを排気系に備えた内燃機関において、触媒担体を緻密に制御するために触媒担体の下流に先端が検出部となった各種のセンサを配設して触媒担体の状態を検出するものがある。そして、このセンサの設置方法としては、触媒ケース或いは排気管（以下、総称して排気管という）に金属製のボスを溶接し固定して、その金属製のボスにセンサを固定することが一般的である。
【０００５】
しかしながら、金属製のボスを排気管に溶接する際に、ボスが傾いて固定されてしまう虞がある。特にセンサの先端の検出部がボスから大きく突出するように配置される場合には、ボスの傾きが小さくともセンサの先端では大きく位置ズレを生じてしまうので、検出部の位置精度が悪化することとなる。
従って、例えば温度センサでは、温度検出部の触媒担体に対する位置精度が悪化するので、測定した触媒担体の温度の精度が低下し、触媒担体の温度を緻密に制御することが困難となる虞がある。また、センサの位置ズレによって、センサと触媒担体とが接触して触媒担体が破損する虞もある。
【０００６】
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、センサ位置を精度良く位置決めし、触媒担体の状態測定の精度を向上させつつ、触媒担体の破損を防止することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気管内に設けられ排気を浄化する排気浄化手段と、前記排気浄化手段の下流の前記排気管に配設され、先端に設けられた検出部により該排気浄化手段の状態を検出する状態検出手段と、前記排気浄化手段と前記状態検出手段との間に設けられ該状態検出手段の位置決めを行う位置決め手段とを備え、前記位置決め手段は、可燃性の材料からなり、前記状態検出手段の先端を挿入する空孔が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１において、前記状態検出手段は、該状態検出手段の先端を前記位置決め手段の前記空孔に挿入して位置決めした状態で、前記排気管に固定されることを特徴とする。
また、請求項３の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１或いは２において、前記排気管には、該排気管内に突出して前記位置決め手段の該排気管に対する周方向の位置決めを行う爪部と位置決め手段の軸方向の位置決めを行う突当部が形成され、前記位置決め手段は、前記爪部と対応する位置に溝部が形成され、該排気管の前記爪部と嵌合した前記溝部が前記突当部に突き当てられて該排気管内に配置されることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１乃至３において、前記排気浄化手段の排気流れ方向の位置は、前記位置決め手段に突き当てて位置決めがなされることを特徴とする。
また、請求項５の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記位置決め手段は、前記空孔が形成される部位が、他部位に比べて排気流れ下流方向に突出し厚みが厚く形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項６の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記位置決め手段は、排気を上流から下流に流す排気流通部が形成されることを特徴とする。
また、請求項７の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記状態検出手段は、前記排気浄化手段の温度を検出する温度センサであり、前記空孔は、前記温度センサの温度を検出する温度検出部が排気流れの主流に位置するように形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、可燃性の材料からなり状態検出手段の位置決めを行う位置決め手段が排気浄化手段と状態検出手段との間に設けられ、状態検出手段は、位置決め手段にて位置決めされるようにしている。
このように、排気管に状態検出手段の位置決めを行う位置決め手段を設けているので、内燃機関の排気系部品の組み立て時に状態検出手段の位置を正確に位置決めすることができる。
【００１２】
従って、排気浄化手段に対する状態検出手段の検出部の位置を正確に位置決めすることが可能となり、排気浄化手段の状態測定の精度を向上させつつ、排気浄化手段に状態検出手段が接触し排気浄化手段が破損することを予防することができる。また、位置決め手段は可燃性の材料からなっており、排気温度の上昇に伴い燃焼して、排気管内から除去される。よって、排気管内に位置決め手段を設けることによる排気圧力の上昇を、内燃機関の運転開始とともに解消させることができ、燃費の悪化を防止することができる。
【００１３】
また、請求項２の発明によれば、状態検出手段の先端を位置決め手段の空孔に挿入して状態検出手段を位置決めし、排気管に固定するので、取付位置や傾きのバラツキを抑えることができる。よって、状態検出手段、特にその先端の検出部の取付位置の精度を向上することができ、排気浄化手段の状態測定の精度を向上させることができる。
また、請求項３の発明によれば、排気管の爪部及び突当部によって位置決め手段を設ける位置を決めているので、排気管に対する位置決め手段の位置を正確に決めることができる。よって、状態検出手段の取付位置のバラツキを抑えることが可能となり、更に排気浄化手段の状態測定の精度を向上させつつ、排気浄化手段の破損を防止することができる。
【００１４】
また、請求項４の発明によれば、排気浄化手段の排気流れ方向の位置決めを位置決め手段に突き当てて行うようにしているので、排気浄化手段に対する位置決め手段の位置決めを正確に行なうことができる。従って、位置決め手段によって位置決めされる状態検出手段を排気浄化手段に対してより正確に位置決めさせることができ、状態検出手段によって排気浄化手段の状態をより正確に検出することが可能となる。
【００１５】
また、請求項５の発明によれば、位置決め手段の空孔が形成される部位を他部位と比較して排気流れ下流方向に突き出すようにしているので、位置決め部が状態検出手段に近付いて配置されることとなり、状態検出手段の空孔への挿入を容易にすることができる。
また、請求項６の発明によれば、位置決め手段に排気を上流から下流に流す排気流通部が形成されているので、位置決め手段が排気熱で燃焼し除去される以前でも排気を流通させることができる。よって、内燃機関の運転開始直後から排気圧力の上昇を抑えることができ、燃費の悪化を抑制することができる。
【００１６】
また、請求項７の発明によれば、温度センサの温度検出部を排気流れの主流に位置するように位置決め手段の空孔を形成し、排気流量の多い主流の温度を検出しており、排気浄化手段の温度が一番高いところを検出することができるので、排気浄化手段の温度を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンの全体構成図である。
【図２】図１のＡ部の拡大図である
【図３】図２のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
まずは、エンジン１の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジン（内燃機関）１の全体構成図を示す。図２は、図１のＡ部の拡大図を示す。図３は、図２のＢ−Ｂ線における断面図を示す。図４は図３のＣ−Ｃ線部における断面図を示す。
【００１９】
図１に示すように、エンジン１は、例えばコモンレール式直列多気筒のディーゼルエンジンである。エンジン１のシリンダヘッド２には、燃焼室３に臨んで電磁式の燃料噴射ノズル４が気筒毎に設けられている。各燃料噴射ノズル４は高圧パイプ５によりコモンレール６に接続されるとともに、コモンレール６は高圧パイプ７を介して高圧ポンプ８に接続されている。高圧ポンプ８は燃料タンク９に貯留された燃料（軽油）をコモンレール６に供給する機能を有しており、コモンレール６に供給された燃料は高圧の状態で蓄えられ、各燃料噴射ノズル４から燃焼室３内に噴射される。
【００２０】
シリンダヘッド２には、気筒毎に燃焼室３と連通する吸気ポート１０及び排気ポート１１がそれぞれ形成されており、吸気ポート１０には吸気管１２が、排気ポート１１には排気管（本発明の排気管に該当する）１３が接続されている。また、シリンダヘッド２には、吸気ポート１０を開閉する吸気バルブ１４と、排気ポート１１を開閉する排気バルブ１５とが設けられている。
【００２１】
吸気管１２には、吸入空気量を調節する電磁式の吸気絞り弁１６が設けられている。
排気管１３と吸気管１２との間には、電磁開閉弁であるＥＧＲ弁１９を備えたＥＧＲ管１８が設けられている。ＥＧＲ管１８は、一端が排気ポート１１近傍で排気管１３に接続される一方、他端が吸気ポート１０近傍で吸気管１２に接続され、排気管１３と吸気管１２とを連通する。
【００２２】
排気管１３の下流には、上流側から順番に、排気中のＣＯ及びＨＣを酸化させてＣＯ２及びＨ２Ｏに変換させるとともに、排気中のＮＯを酸化させてＮＯ２を生成する機能を有するディーゼル酸化触媒（以下、ＤＯＣという）１９、ＤＯＣ１９の温度を検出する排気温度センサ２５及び排気中の黒鉛を主成分とする微粒子状物資を捕集し燃焼させるＤＰＦ２６が設けられている。
【００２３】
図２及び３に示すように、ＤＯＣ１９は、金属製のケース（本発明の排気管に該当する）２０、触媒担体（排気浄化手段）２１、当該触媒担体２１の外周に巻き回され当該触媒担体２１を保持する担体保持材２２、樹脂スペーサ（位置決め手段）２３及び排気温度センサ（状態検出手段）２５の取付部である金属製のセンサ取付ボス２４で構成されている。詳細な構成は後述する。
【００２４】
また、温度センサ２５は、先端が棒状に突出し、この先端に温度を検出する温度検出部が備えられている。
次にＤＯＣ１９を構成する構成部品の説明をする。
ケース２０は、排気流れ上流から下流方向に向かうにつれ内径が大きくなるテーパ形状の図示しない上流側コーン部が形成されている。また、当該上流側コーン部の下流には円筒形状の円筒部２０ａが形成されている。図２に示すように、円筒部２０ａの下流端には内径が小さくなる突当部２０ｃが形成され、当該突当部２０ｃには、ケース２０の内部方向に突出するように爪部２０ｅが当該突当部２０ｃの左右に設けられている。更に当該突当部２０ｃの下流には排気流れ下流方向に向かうにつれ内径が小さくなるテーパ形状の下流側コーン部２０ｂが形成されている。また、当該コーン部２０ｂには、排気温度センサ２５を挿入する挿入孔２０ｄが形成されている。
【００２５】
触媒担体２１は、円筒形状に形成されている多孔質の壁にプラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒貴金属を担持して形成されている。
図３及び図４に示すように、樹脂スペーサ２３は、可燃性の樹脂材（例えば、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ））で略円盤形状に形成されている。また、当該樹脂スペーサ２３の外周部２３ａには、当該樹脂スペーサ２３の周方向の位置決めを行うケース２０の爪部２０ｅに対応する溝部２３ｂが形成されている。また、当該樹脂スペーサ２３の中心部には、排気下流方向に突出するように円筒形状の突出部２３ｃが形成されている。また、当該突出部２３ｃには、ＤＯＣ１９を組み立てた時に、コーン部２０ｂの挿入口２０ｄより挿入される排気温度センサ２５が触媒担体２１の温度を検出したい位置となるように位置決め穴（空孔）２３ｄが排気下流側端面２３ｅより温度検出位置２３ｆに向けて形成されている。また、樹脂スペーサ２３には上流と下流に連通し、排気を流通するように複数の略扇形状の流通孔（排気流通部）２３ｇが形成されている。
【００２６】
次にＤＯＣ１９の詳細な構成を説明する。
図２に示すように、ケース２０内には、当該ケース２０の爪部２０ｅと樹脂スペーサ２３の溝部２３ｂとの位置を合わせ、更にコーン部２０ｂの挿入口２０ｄと当該樹脂スペーサ２３の位置決め穴２３ｄとの位置を合わせた状態で、樹脂スペーサ２３が当該ケース２０の突当部２０ｃに突き当たるまで排気流れ上流から下流方向に向けて圧入されている。
【００２７】
また、樹脂スペーサ２３が圧入されたケース２０内には、排気流れ上流から下流方向に向けて樹脂スペーサ２３に突き当たるまで触媒担体２１が圧入されている。
また、このように触媒担体２１及び樹脂スペーサ２３が圧入されているケース２０には、コーン部２０ｂの挿入口２０ｄより排気温度センサ３５と螺合したセンサ取付ボス２４が挿入されるとともに、排気温度センサ２５の先端が樹脂スペーサ２３の位置決め穴２３ｄに挿入される。そして、センサ取付ボス２４は、排気温度センサ２５の先端が樹脂スペーサ２３の位置決め穴２３ｄに挿入された状態で、センサ取付ボス２４の外周を排気が漏れないようにケース２０のコーン部２０ｂに溶接し固定されている。
【００２８】
このように、本実施形態では、ケース２０内に排気流れ上流から下流方向に向けて可燃性の樹脂材で形成された樹脂スペーサ２３と触媒担体２１とを当該ケース２０の突当部２０ｃ或いは樹脂スペーサ２３に突き当たるまで圧入している。これにより、ケース２０に対して樹脂スペーサ２３及び触媒担体２１の排気流れ方向の位置が正確に設定される。
また、センサ取付ボス２４を取り付けた排気温度センサ２５の先端を樹脂スペーサ２３の突出部２３ｃに形成される位置決め穴２３ｄに挿入することで、排気温度センサ２５の先端の温度検出部が正確に位置決めされる。そして、このように樹脂スペーサ２３により排気温度センサ２５の先端を位置決めした状態で、センサ取付ボス２４をケース２０のコーン部２０ｂに溶接して固定することで、排気温度センサ２５の位置決めが行なわれる。従って、溶接時にセンサ取付ボス２４の傾きや位置ズレが抑えられ、ケース２０内の触媒担体２１に対する排気温度センサ２５の温度検出部の位置を正確に設定することが可能となる。
【００２９】
以上のようにして、排気温度センサ２５の温度検出部は、樹脂スペーサ２３を介して、触媒担体２１に対する位置が正確に設定されるので、排気温度センサ２５による触媒担体２１の温度測定の精度を向上させることができる。
また、排気温度センサ２５と触媒担体２１との間に樹脂スペーサ２３が有する状態で、排気温度センサ２５が固定されるので、排気温度センサ２５と触媒担体２１との接触を防止することができる。
【００３０】
更に、排気温度センサ２５は、先端の温度検出部が樹脂スペーサ２３の中央部、即ち触媒担体２１を通過した排気の主流部に位置するので、触媒担体２１の温度をより正確に検出することが可能となる。
また、樹脂スペーサ２３は、可燃性の物質で形成されているので、エンジン１の始動後に排気温度が上昇することで燃焼し、ケース２０内から除去される。よって、ケース２０内に樹脂スペーサ２３を設けることによる排気抵抗の増加をエンジン１始動時に解消することができる。
【００３１】
また、樹脂スペーサ２３には、流通孔２３ｇが設けられているので、樹脂スペーサ２３が燃焼し除去される以前でも、排気を樹脂スペーサ２３の下流に流すことができるので排気圧力の上昇を抑制することができる。
また、ケース２０には爪部２０ｅが形成されるとともに、樹脂スペーサ２３には溝部２３ｂが形成され、この爪部２０ｅと溝部２３ｂとの位置を合わせて樹脂スペーサ２３をケース２０内に圧入するので、樹脂スペーサ２３の周方向の位置を正確に設定することができる。よって、樹脂スペーサ２３に設けられた位置決め穴２３ｄをより正確に位置決めすることができる。
【００３２】
また、位置決め穴２３ｄは樹脂スペーサ２３の中心部の排気下流方向に突出する突出部２３ｃに設けられているので、挿入孔２０ｄと位置決め穴２３ｄとの距離が比較的近くなり、排気温度センサ２５の先端を挿入孔２０ｄに挿入し易くなる。
従って、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、
（１）排気温度センサ２５と触媒担体２１との間に樹脂スペーサ２３を有する状態で排気温度センサ２５を固定し、更に排気温度センサ２５の先端を樹脂スペーサ２３の位置決め穴２３ｄに挿入して排気温度センサ２５を精度良く位置決めしている。よって、触媒担体２１と排気温度センサ２５が接触することがないので触媒担体２１の破損を予防することができる。
（２）ケース２０の爪部２０ｅと樹脂スペーサ２３の溝部２３ｂにより樹脂スペーサ２３の周方向の位置を正確に位置決めし、排気温度センサ２５の先端を樹脂スペーサ２３の位置決め穴２３ｄに挿入して排気温度センサ２５の先端が排気の主流に位置するようにしているので、排気温度センサ２５の位置を精度良く位置決めすることができる。よって、触媒担体２１の温度測定の精度を向上させることができる。
（３）樹脂スペーサ２３は可燃性の樹脂材で形成され、更に排気を下流に流す流通孔２３ｇが設けられており、エンジン１の排気温度の上昇に伴い樹脂スペーサ２３は燃焼除去され、樹脂スペーサ２３が燃焼除去される以前までは流通孔２３ｇより排気を下流に流すことができるので排気圧力の上昇を抑制することができる。よって、燃費の悪化を防止することができる。
（４）樹脂スペーサ２３の位置決め穴２３ｄを排気下流方向に突出する突出部２３ｃに設けているので、排気温度センサ２５の先端を樹脂スペーサ２３の位置決め穴２３ｄに挿入し易くできる。
【００３３】
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、排気温度センサ２５を用いた触媒担体２１の温度測定を例に説明したが、これに限定されるものではなく、排気温度センサ２５の変わりに空燃比センサ、酸素濃度センサ、ＮＯｘセンサ或いは圧力センサ等が備えられた排気浄化装置に適用しても良い。この場合であっても、各種センサの位置ズレが抑制されるので検出部の位置精度が向上し、触媒担体２１の状態を精度良く検出することができる。
【００３４】
また、上記実施形態では、温度センサ２５が樹脂スペーサ２３の位置決め穴２３ｄに挿入された状態でセンサ取付ボス２４をケース２０に溶接し固定するようにしているが、これに限定されるものではなく、排気温度センサ２５の変わりに例えば排気温度センサ２５と同様な形状の例えば金属の削り出し等のダミー品を一時的に挿入し、センサ取付ボス２４の溶接後に温度センサ２５へ挿し変えても良い。この場合、排気温度センサ２５がセンサ取付ボス２４の溶接による熱での破損を防止することができる。即ち、最終的に温度センサ２５が位置ズレなくケース２０に固定されればよく、温度センサ２５の固定にあたってダミー品を用いた仮組みや仮固定等を行っても良いことは言うまでもない。
【００３５】
また、上記実施形態では、排気浄化手段をＤＯＣ１９の触媒担体２１としているが、これに限定されるものではなく、ＤＰＦ２６やＮＯｘ吸蔵還元触媒等のフィルタや触媒担体であっても良い。この場合においても上記実施形態と同様にＤＰＦ２６ではフィルタの破損を、ＮＯｘ吸蔵還元触媒等であれば触媒担体の破損を予防しつつ、精度良くフィルタ或いは触媒担体の温度を検出することができる。
【００３６】
また、エンジン１をコモンレール式直列多気筒のディーゼルエンジンとしているが、これに限定されるものではなく、直列多気筒のガソリンエンジンであっても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１  エンジン（内燃機関）
１３  排気パイプ（排気管）
１９  ＤＯＣ
２０  ケース（排気管）
２１  触媒担体（排気浄化手段）
２３  樹脂スペーサ（位置決め手段）
２４  センサ取付ボス
２５  排気温度センサ（状態検出手段）
２６  ＤＰＦ
【図１】
0005382366.tif 000002
【図２】
0005382366.tif 000003
【図３】
0005382366.tif 000004
【図４】
0005382366.tif 000005