(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の排気管が集合する集合部近傍にＯ2 センサが設けられ、該Ｏ2 センサの下流に触媒が配置されてなる排気経路において、前記触媒の上流端面に、前記Ｏ2 センサとの間に所定の距離を確保するために下流側へ凹んだ凹部が形成されていることを特徴とする排気経路構造。
【請求項２】
前記触媒の下流端面に、下流側へ突出した凸部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の排気経路構造。
【請求項３】
前記触媒の凹部及び／または凸部が、触媒の外周面から球面状あるいは円錐状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気経路構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、内燃機関の排気経路の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
従来、内燃機関の排気経路は図７に分解図で示すような部材で構成されており、４気筒エンジンでは、それぞれの気筒用に４本の排気管２，２，２，２が備えられて、この４本の排気管２，２，２，２が下流側で集合部３を形成し、また、その下流側にはスロート部４が形成されて排気マニホールド１が構成されており、排気マニホールド１の下流側には、触媒６を内装した触媒ケース５がガスケット７を介在させてボルト８，８で連結固定されており、図８の連結状態の断面構成図で示すように、前記排気マニホールド１の集合部３付近にはＯ2 センサ１０が装着されている。
【０００３】
このＯ2 センサ１０は、図９の断面拡大図で示すように、集合部３へ螺合される取付ネジ部１１の先端にセンサ部１２が設けられて、その外周には、複数の小孔１３ａ，１３ａを有するカバー１３が覆設されたものとなっており、このカバー１３とセンサ部１２間に、排気ガスＧ中の凝縮水が溜まると、Ｏ2 センサ１０の出力が狂ってしまうために、凝縮水が溜まらないようにＯ2 センサ１０は図１０の拡大図で示すように下向きに装着されたものとなっている。
なお、Ｏ2 センサ１０は、各気筒の燃焼状態を排気ガスＧ中の酸素濃度を検出して知るために設けられており、このＯ2 センサ１０の検出値に基づいて、燃料の混合比が制御されて、エンジンの各気筒への燃料供給量が制御されるものである。
【０００４】
１個のＯ2 センサ１０で各気筒の燃焼状態を計測するためには、４本の排気管２，２，２，２からの排気ガスＧが均等にＯ2 センサ１０の小孔１３ａを通してセンサ部１２に当たるように、Ｏ2 センサ１０のセンサ部１２の位置は、排気ガスＧが十分に混合された位置、即ち図８のＬ０で示す位置に配置されている。
また、排気ガスを触媒６の外周側に導くように、集合部３からスロート部４の下端までの距離Ｌ１が確保されており、また、排気ガスＧが触媒６の上流端面に当たり跳ね返されて、この跳ね返された排気ガスＧをＯ2 センサ１０が検知しないように、Ｏ2 センサ１０と触媒６の上流端面間の距離Ｌ２は３０mm以上となるように設定されている。
【０００５】
このように従来においては、Ｏ2 センサ１０の検知精度を良好に確保して精度良く制御するために、前記Ｌ０及びＬ２を十分な距離に設定し、Ｏ2 センサ１０を最適位置に設置する必要があり、触媒６の上流端までの距離が長くなってしまうという問題点があった。
また、触媒６の浄化能力を高めるために触媒６の径を大きくしようとすると、スロート部４の長さを大きくする必要があり、車両への搭載性から、ある径以上に触媒６を大きくすることができないという問題点があり、長さ方向で大きい触媒６を設計せねばならず、車両への搭載性から、例えば図１１に示すように、触媒６を、第１触媒６１と第２触媒６２に分けて排気経路内に配置するという方法が取られている。なお、図１１中、Ｒはエンジンルームであり、Ｅはエンジンである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、Ｏ2 センサの検知性能を損なうことなく大きな触媒の搭載が可能となり、全体長さを短く設定できるコンパクトな排気経路構造を提供せんことを目的とし、その第１の要旨は、２以上の排気管が集合する集合部近傍にＯ2 センサが設けられ、該Ｏ2 センサの下流に触媒が配置されてなる排気経路において、前記触媒の上流端面に、前記Ｏ2 センサとの間に所定の距離を確保するために下流側へ凹んだ凹部が形成されていることである。
また、第２の要旨は、前記触媒の下流端面に、下流側へ突出した凸部を形成したことである。
また、第３の要旨は、前記触媒の凹部及び／または凸部が、触媒の外周面から球面状あるいは円錐状に形成されていることである。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、内燃機関の排気マニホールド１と触媒ケース５の連結状態の断面構成図であり、図２は、その要部拡大構成図である。
なお、前記図７，図８，図９，図１０に従来例で示した部材と同一部材については同一符号を付して説明する。
【０００８】
４気筒エンジンの各気筒に連通される４本の排気管２，２，２，２を有する排気マニホールド１は、フランジ部９を介してエンジンに取り付けられ、下流側には４本の排気管２，２，２，２が集合した集合部３が形成されており、さらに集合部３の下流側には、ラッパ状に拡径したスロート部４が連続状に形成されており、集合部３付近にはＯ2 センサ１０が下向きに装着されている。
排気マニホールド１の下流に連結された触媒ケース５内に設けられる触媒６の上流端面の中央部には、下流側へ向かって球面状に凹んで上端凹部６ａが形成されており、また、触媒６の下流端面の中央部には、下流側へ球面状に突出した下端凸部６ｂが一体形成されたものとなっている。この下端凸部６ｂは触媒ケース５の下流部位の下流スロート部５ａ内に収まるように突出形成されたものである。
【０００９】
図２に示すように、上端凹部６ａは、Ｏ2 センサ１０のセンサ部１２の先端の真下（直下流）の触媒６の中心部を下流側に向かって凹ませたものであり、Ｏ2 センサの下端と、この上端凹部６ａの底との距離が３０mm以上となるように設定されており、排気ガスが触媒６の上端凹部６ａに当たって上流側に跳ね返された場合でも、排気ガスをＯ2 センサ１０が検知することのないような距離が確保されている。
【００１０】
なお、この上端凹部６ａは、球面状をなすＡ−Ａのような形状の他に、Ｂ−Ｂ、あるいはＣ−Ｃに想像線で示すような形状に凹ませたものであっても良く、Ｏ2 センサ１０の下端との距離を十分に確保できるものであれば良い。
なお、触媒６の下流端に突出形成された下端凸部６ｂは、触媒６全体の体積及び表面積を確保するために、上端凹部６ａの凹み分に対応して下流側へ突出形成されたものであり、本例では、球面状に形成されているが、触媒６の外周側から円錐形状に形成したものであっても良い。
【００１１】
このように本例では、上端凹部６ａが触媒６に形成されているため、触媒６の上流端面をＯ2 センサ１０側に寄せても良く、即ちＯ2 センサ１０と触媒６の上流端との距離Ｌ２を極めて短くすることができるものとなり、その分、全体長さＬ３を従来よりも短くコンパクトにすることができるものとなる。
しかも、Ｏ2 センサ１０の検知性能を損なうことはなく、良好に燃料供給量を制御できるものとなる。従って、コンパクトに排気経路を形成して車両への搭載性を良好に確保できるものとなり、従来よりも大きな触媒６を内装させることも可能となる。
【００１２】
なお、前記触媒６の製造方法を図３に示すと、先ず、長い円筒状のハニカム担体６０を形成しておき、ハニカム担体６０に回転を与え、また、椀型カッター２０を回転させる等して、椀型カッター２０を用いてハニカム担体６０を所定寸法に切断して、図４に示すように、上流端に外周側から球面状をなす球面状上端凹部６ａと、下流端に球面状下端凸部６ｂを形成させることができるものである。
【００１３】
なお、径の大きい触媒６においては、図５に示すように、ハニカム担体６０に対しカッター２１を用いて、カッター２１を斜めにして円錐状に切り込んで、図６に示すように、円錐状の上端凹部６ａと円錐状の下端凸部６ｂを有する触媒６を容易に製造することができ、無駄なくハニカム担体６０を切断して、複数の触媒６を製造することができる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は、２以上の排気管が集合する集合部近傍にＯ2 センサが設けられ、Ｏ2 センサの下流に触媒が配置されてなる排気経路において、触媒の上流端面に、Ｏ2 センサとの間に所定の距離を確保するために下流側へ凹んだ凹部が形成されていることにより、Ｏ2 センサの検知性能を損なうことなく排気経路の全長を短くすることができ、大きな触媒を搭載することも可能となり、安価でコンパクトな構造とし得る効果を有する。
【００１５】
また、触媒の下流端面に、下流側へ突出した凸部を形成したことにより、下流に凸部を形成すれば触媒全体の体積及び表面積を従来と同様なものに確保することができ、十分な排気ガス浄化性能が得られるものとなる。
【００１６】
また、触媒の凹部及び／または凸部が、触媒の外周面から球面状あるいは円錐状に形成されていることにより、椀状等のカッターを用いて触媒を所定寸法に容易に切断して形成することができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】排気マニホールドと触媒ケースの接合状態の断面構成図である。
【図２】図１の要部拡大断面構成図である。
【図３】椀型カッターを用いて触媒を形成する作業説明図である。
【図４】球面状に凹部及び凸部が形成された触媒の斜視構成図である。
【図５】カッターを用いて円錐状に切断する状態の作業説明図である。
【図６】円錐状の凹部と凸部を形成した触媒の斜視構成図である。
【図７】従来の排気経路部材の分解斜視図である。
【図８】従来の排気マニホールドと触媒ケースの接続状態の断面構成図である。
【図９】Ｏ2 センサの断面構成図である。
【図１０】Ｏ2 センサと触媒との位置関係を示す要部拡大構成図である。
【図１１】２つの触媒を備えた排気経路を有するエンジンの車両への搭載状態の概略構成図である。
【符号の説明】
１  排気マニホールド
２  排気管
３  集合部
４  スロート部
５  触媒ケース
５ａ  下流スロート部
６  触媒
６ａ  上端凹部
６ｂ  下端凸部
１０  Ｏ2 センサ
１２  センサ部
１３  カバー
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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