(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに吸気を導く吸気通路と、
エンジンから排気を導く排気通路と、
排気通路と吸気通路とを結ぶＥＧＲ通路と、
排気通路に臨むセンサと、
を備えるエンジンの排気浄化装置において、
排気通路の各ブランチが集合するドーム状の集合部と、
集合部に対して凹状の窪み空間と、を画成し、
センサの検出部を、窪み空間の天井部を介して排気通路を流れる排気ガスの主流に対して略直交するように排気通路に臨ませ、
窪み空間にＥＧＲ通路へ排気を取り入れるＥＧＲ取り入れ口を接続したことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
前記センサの検出部をＥＧＲ取入口に流入する排気ガスの流れに対して略平行に配置したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
前記センサの検出部をＥＧＲ取入口に流入する排気ガスの流れに対して略直交するように配置したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲ取入口を窪み空間における排気ガスの流れに対してセンサの下流側に配置したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気浄化装置において、センサの取付け構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエンジンの排気浄化装置として、例えば図４に示すようなものがある（実開平５−３８３１６号公報、参照）。
【０００３】
これについて説明すると、エキゾーストマニホールド１の直下に触媒コンバータ２が接続される。エキゾーストマニホールド１は各気筒に連通する複数のブランチ部１１と、各ブランチ部１１を集合する集合部１２と、図示しないＯ２センサに対する取付座１７等を有する。
【０００４】
Ｏ２センサの検出部は集合部１２に臨み、各気筒からの排気ガスが触媒コンバータ２に導入される前に導かれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のエンジンの排気浄化装置にあっては、触媒コンバータ２がエキゾーストマニホールド１の直下に設けられるため、Ｏ２センサの検出部はエキゾーストマニホールドを通過する高温の排気ガスにさらされ、Ｏ２センサに要求される耐熱性が高くなるという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、エンジンの排気浄化装置において、排気通路に設けられるセンサに要求される耐熱性を低くすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置は、
エンジンに吸気を導く吸気通路と、
エンジンから排気を導く排気通路と、
排気通路と吸気通路とを結ぶＥＧＲ通路と、
排気通路に臨むセンサと、
を備えるエンジンの排気浄化装置において、
排気通路の各ブランチが集合するドーム状の集合部と、
集合部に対して凹状の窪み空間と、を画成し、
センサの検出部を、窪み空間の天井部を介して排気通路を流れる排気ガスの主流に対して略直交するように排気通路に臨ませ、
窪み空間にＥＧＲ通路へ排気を取り入れるＥＧＲ取り入れ口を接続する。
【０００８】
請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置は、請求項１に記載の発明において、
前記センサの検出部をＥＧＲ取入口に流入する排気ガスの流れに対して略平行に配置する。
【０００９】
請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置は、請求項１に記載の発明において、
前記センサの検出部をＥＧＲ取入口に流入する排気ガスの流れに対して略直交するように配置する。
【００１０】
請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置は、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明において、
前記ＥＧＲ取入口を窪み空間における排気ガスの流れに対してセンサの下流側に配置する。
【００１１】
【作用】
請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、センサの検出部を、排気通路の各ブランチが集合するドーム状の集合部に対して凹状に画成された窪み空間の天井部を介して排気通路を流れる排気ガスの主流に対して略直交するように排気通路に臨ませる構造により、センサの検出部が排気通路の中心部から離れる。センサの検出部のまわりを流れる排気ガスは、排気通路の中心部から離れ、外気への放熱が促されるため、センサの温度上昇が抑えられる。こうしてセンサの温度上昇が抑えられるため、センサに要求される耐熱性を低くして、生産コストアップを抑えられる。
【００１２】
排気ガス流量の少ない低速低負荷時にＥＧＲ通路が開通してＥＧＲガスが還流されることにより、センサの検出部のまわりで排気ガスの流れが淀むことがない。また、排気ガス流量が増えると、ＥＧＲ通路が閉塞されても、センサの検出部のまわりで排気ガスの流れが淀むことがなく、全ての運転条件にわたって排気ガスの酸素成分もしくは温度等の状態を適確に検出することができる。
【００１３】
請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置において、センサの検出部は、窪み空間を通ってＥＧＲ取入口へと向かう排気ガスの流れに対して略平行に設けられているため、センサの検出部のまわりで排気ガスの流れが淀むことがなく、排気ガスの状態を適確に検出することができる。
【００１４】
請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置において、センサの検出部は、窪み空間を通ってＥＧＲ取入口へと向かう排気ガスの流れに対して略直交して設けられているため、センサの検出部に対して排気ガスが交差して流れ、排気ガスの状態を適確に検出することができる。
【００１５】
請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置において、センサの検出部は、窪み空間を通ってＥＧＲ取入口へと向かう排気ガスの流れに対して下流側に設けられているため、センサの検出部はＥＧＲ取入口へと向かう排気ガスの流れにさらされ、排気ガスの状態を適確に検出することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１において、１はエキゾーストマニホールドである。エキゾーストマニホールド１は図示しないエンジン本体の排気ポートに接続され、各気筒から排出される排気ガスを集めて下流側の排気管へと導く排気通路１０を構成する。
【００１８】
図中２は触媒コンバータである。触媒コンバータ２はエキゾーストマニホールド１の直下に設置され、エキゾーストマニホールド１から導かれる排気中のＨＣ，ＣＯの酸化と、ＮＯｘの還元を促すようになっている。
【００１９】
触媒コンバータ２がエキゾーストマニホールド１の直下に接続されることにより、触媒コンバータ２に導かれる排気ガスの放熱が抑えられ、触媒低温時の活性化を早められる。
【００２０】
排気通路１０の触媒コンバータ２より下流側には、別の触媒コンバータが設置され、触媒コンバータ２を通過した排気ガスの浄化が行われる。
【００２１】
図中３はＯ２センサである。Ｏ２センサ３はその検出部３１が排気通路１０に臨んでおり、排気中の酸素濃度に応じた信号を出力する。
【００２２】
図示しないコントロールユニットは、Ｏ２センサ３からの信号を入力して、混合気が理論空燃比となるように燃料噴射量をフィードバック制御して、触媒コンバータ２における転化効率を維持するようになっている。
【００２３】
図中４はＥＧＲ通路である。ＥＧＲ通路４は、排気通路１０と吸気通路を結び、排気ガスの一部であるＥＧＲガスを気筒内に還流することにより、気筒内の酸素濃度を下げ、燃焼温度を下げてＮＯｘの生成を抑制するようになっている。
【００２４】
コントロールユニットは、エンジン回転数およぴエンジン負荷等の検出信号を入力して、ＥＧＲ通路４の途中に介装された図示しないＥＧＲ弁を開閉する。コントロールユニットは予め設定されたマップに基づいて所定の低速低負荷時にＥＧＲ弁を開弁してＥＧＲガスを還流し、所定の高速高負荷時にＥＧＲ弁を閉弁してＥＧＲガスの還流を停止する。
【００２５】
エキゾーストマニホールド１は各気筒に連通する複数のブランチ部１１と、各ブランチ部１１を集合する集合部１２とを有する。Ｏ２センサ３の検出部３１は集合部１２に臨み、各気筒からの排気ガスが触媒コンバータ２に導入される前に導かれる。
【００２６】
ところで、Ｏ２センサ３は触媒コンバータ２より上流側に設ける必要があり、Ｏ２センサ３の検出部３１はエキゾーストマニホールド１を通過する高温の排気ガスにさらされるため、Ｏ２センサ３に要求される耐熱性が高くなるという問題点があった。
【００２７】
これに対処して本発明は、排気通路１０に対して凹状に窪む窪み空間５を画成し、Ｏ２センサ３の検出部３１を窪み空間５を介して集合部１２に臨ませる。
【００２８】
Ｏ２センサ３の検出部３１は、図中矢印で示すように集合部１２を流れる排気ガスの主流に対して略直交するように配置される。
【００２９】
エキゾーストマニホールド１は、集合部１２を画成するドーム形の天井壁部１３と、天井壁部１３に対して凹状に窪む窪み空間５を画成する箱形の凸壁部１４を有する。エキゾーストマニホールド１はこれらがブランチ部１１と共に鋳造により一体形成される。
【００３０】
Ｏ２センサ３はシール材６を介して凸壁部１４に締結される。Ｏ２センサ３が凸壁部１４に締結された状態で、検出部３１の先端は窪み空間１５から集合部１２へと突出している。
【００３１】
窪み空間５にＥＧＲ取入口４１が開口する。ＥＧＲ弁が開弁する運転条件で、ＥＧＲ取入口４１からＥＧＲ通路４に排気を取り込むようになっている。
【００３２】
この実施形態では、Ｏ２センサ３が窪み空間５の中央部に臨んで取付けられる一方、ＥＧＲ取入口４１が凸壁部１４の上部に開口する一方、Ｏ２センサ３はＥＧＲ取入口４１よりブランチ部１１の集合部１２に対する開口部から離れる位置に開口する。すなわち、ＥＧＲ取入口４１は窪み空間５においてＯ２センサ３より上流側に配置され、窪み空間５においてＥＧＲ取入口４１に流入する排気ガスがＯ２センサ３と略平行に流れるようになっている。
【００３３】
ＥＧＲ取入口４１は窪み空間５においてＯ２センサ３の検出部３１よりエンジン本体に近接し、ＥＧＲ通路４はＯ２センサ３とブランチ部１１の間を通って図示しない吸気通路へと延びている。これにより、高温となるＥＧＲ通路４の配管がエンジン本体から大きく離れることがなく、エンジン整備時等の作業安全性が高められる。
【００３４】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００３５】
Ｏ２センサ３の検出部３１を窪み空間５を介して集合部１２に臨ませる構造により、Ｏ２センサ３の検出部３１が集合部１２の中心部から離れる。Ｏ２センサ３の検出部３１のまわりを流れる排気ガスは、集合部１２の中心部から離れ、外気への放熱が促されるため、Ｏ２センサ３の温度上昇が抑えられる。
【００３６】
図２は、Ｏ２センサ３の取付け位置とＯ２センサ３の温度の関係を示す特性図である。Ｏ２センサ３をエキゾーストマニホールド１の天井壁部１３から離すのにしたがって、Ｏ２センサ３の温度が低下することがわかる。
【００３７】
こうしてＯ２センサ３の温度上昇が抑えられるため、Ｏ２センサ３に要求される耐熱性を低くして、生産コストアップを抑えられる。
【００３８】
排気ガス流量の少ない低速低負荷時にＥＧＲ通路４が開通してＥＧＲガスが還流される。Ｏ２センサ３は、窪み空間５を通ってＥＧＲ取入口４１へと向かう排気ガスの流れに対して略平行に設けられているため、Ｏ２センサ３の検出部３１のまわりで排気ガスの流れが淀むことがなく、排気ガスの酸素濃度を適確に検出することができる。
【００３９】
ＥＧＲ通路４が閉塞される高速高負荷時に、窪み空間５を通ってＥＧＲ取入口４１へと向かう排気ガスの流れが無くなるものの、集合部１２を流れる排気ガス流量が増えるため、Ｏ２センサ３の検出部３１はＥＧＲ取入口４１へと向かう排気ガスの流れにさらされ、排気ガスの酸素濃度を適確に検出することができる。
【００４０】
すなわち、ＥＧＲ通路４の開閉によらず、Ｏ２センサ３の検出部３１はＥＧＲ取入口４１へと向かう排気ガスの流れにさらされ、排気ガスの酸素濃度を適確に検出することができる。
【００４１】
次に、図３に示す実施形態について説明する。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。
【００４２】
この実施形態では、Ｏ２センサ３が窪み空間５の中央部に臨んで取付けられる一方、ＥＧＲ取入口４１が凸壁部１４の側部に開口する。
【００４３】
ＥＧＲ取入口４１はＯ２センサ３よりブランチ部１１の集合部１２に対する開口部から離れる位置に開口する。すなわち、ＥＧＲ取入口４１は窪み空間５においてＯ２センサ３より下流側に配置され、ＥＧＲ取入口４１に流入する排気ガスが窪み空間５においてＯ２センサ３と略直交して流れるようになっている。
【００４４】
ＥＧＲ取入口４１は、窪み空間５においてＯ２センサ３の検出部３１よりエンジン本体に遠い側方に位置し、ＥＧＲ通路４は図示しない吸気通路へと延びている。
【００４５】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００４６】
排気ガス流量の少ない低速低負荷時にＥＧＲ通路４が開通してＥＧＲガスが還流される。Ｏ２センサ３は、窪み空間５を通ってＥＧＲ取入口４１へと向かう排気ガスの流れに対して略直交して設けられているため、Ｏ２センサ３の検出部３１はＥＧＲ取入口４１へと向かう排気ガスの流れにさらされ、排気ガスの酸素濃度を適確に検出することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置は、センサの検出部を排気通路の各ブランチが集合するドーム状の集合部に対して凹状に画成された窪み空間の天井部を介して排気通路を流れる排気ガスの主流に対して略直交するように排気通路に臨ませる構造により、センサが高温の排気ガスによって過熱されることを防止し、センサに要求される耐熱性を低くして、生産コストアップを抑えられる。また、排気ガス流量の少ない低速負荷時にＥＧＲ通路が開通してＥＧＲガスが還流されることにより、センサの検出部のまわりで排気ガスの流れが淀むことがなく、全ての運転条件にわたって排気ガスの酸素成分もしくは温度等の状態を適確に検出することができる。
【００４８】
請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置は、センサの検出部が窪み空間を通ってＥＧＲ取入口へと向かう排気ガスの流れに対して略平行に設けられているため、センサの検出部のまわりで排気ガスの流れが淀むことがなく、排気ガスの状態を適確に検出することができる。
【００４９】
請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置は、センサの検出部が窪み空間を通ってＥＧＲ取入口へと向かう排気ガスの流れに対して略直交して設けられているため、センサの検出部に対して排気ガスが交差して流れ、排気ガスの状態を適確に検出することができる。
【００５０】
請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置は、センサの検出部が窪み空間を通ってＥＧＲ取入口へと向かう排気ガスの流れに対して下流側に設けられているため、センサの検出部がＥＧＲ取入口へと向かう排気ガスの流れにさらされ、排気ガスの状態を適確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図。
【図２】同じくＯ２センサの取付け位置と温度の関係を示す線図。
【図３】他の実施形態を示す断面図。
【図４】従来例を示す側面図。
【符号の説明】
１  エキゾーストマニホールド
２  触媒コンバータ
３  Ｏ２センサ
４  ＥＧＲ通路
５  窪み空間
１０  排気通路
１１  ブランチ部
１２  集合部
１４  凸壁部
１５  取付穴
４１  ＥＧＲ取入口
【図１】
0003627351.tif 000002
【図２】
0003627351.tif 000003
【図３】
0003627351.tif 000004
【図４】
0003627351.tif 000005