(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの燃焼室内に連通するガス採取通路を通じて取り出した燃焼ガスの空燃比を空燃比検出センサにより検出するようにしたエンジンの空燃比検出装置において、上記空燃比検出センサの周囲にセンサ冷却ジャケットを設け、該センサ冷却ジャケットとエンジン用冷却水通路のサーモスタット弁より上流側部分とを給水通路で連通接続し、かつ上記センサ冷却ジャケットと上記エンジン用冷却水通路のサーモスタット弁より下流側部分とを排水通路で連通接続したことを特徴とするエンジンの空燃比検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、シリンダから直接取り出した燃焼ガスの空燃比を検出するようにしたエンジンの空燃比検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、４サイクルエンジンでは、排気通路を流れる排気ガスの空燃比を検出し、該空燃比が理論空燃比となるように燃料供給量をフィードバック制御するようにした燃焼制御が行われている。しかし例えば船外機に採用される２サイクルエンジンでは、排気通路内を流れる排気ガスは、燃焼ガスだけでなく新気の吹き抜けガスも含んでおり、従って排気通路内を流れる排気ガスの空燃比を検出しても上述のフィードバック制御を精度良く行うことはできない。
【０００３】
そこで従来、２サイクルエンジンでは、燃焼ガスを排気通路を介することなくシリンダ内から直接取り出し、この新気の吹き抜けガスをほとんど含まない燃焼ガスの空燃比を検出し、この検出値に基づいて上述のフィードバック制御を行う場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記燃焼ガスをシリンダから直接取り出す方法の場合、新気の混入を避けるために、膨張行程初期において膨張が十分に行われる前の、つまり高温の燃焼ガスを取り出すようにしている。従って、空燃比検出センサに導入される燃焼ガスの温度は、エンジンの低速回転域では概ね８００℃であり、中高速回転域では１０００℃以上となる。
【０００５】
ここで、上記空燃比検出センサの耐熱温度は約８００〜９００℃であり、特に中速回転域を越える運転状態では、上記耐熱温度を上回る温度の燃焼ガスが空燃比検出センサ部分に流入するおそれがあり、空燃比検出センサの耐久性が低下するとともに、正確な空燃比を検出できず、正確なエンジンの燃焼制御ができないという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、エンジンの中速域以上においても空燃比を正確に検出できるとともに、空燃比検出センサの耐久性を確保できるエンジンの空燃比検出装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、シリンダの燃焼室内に連通するガス採取通路を通じて取り出した燃焼ガスの空燃比を空燃比検出センサにより検出するようにしたエンジンの空燃比検出装置において、上記空燃比検出センサの周囲にセンサ冷却ジャケットを設け、該センサ冷却ジャケットとエンジン用冷却水通路のサーモスタット弁より上流側部分とを給水通路で連通接続し、かつ上記センサ冷却ジャケットと上記エンジン用冷却水通路のサーモスタット弁より下流側部分とを排水通路で連通接続したことを特徴としている。
【０００９】
【作用】
請求項１の発明のエンジンの空燃比検出装置によれば、空燃比検出センサの周囲にセンサ冷却ジャケットを設け、該センサ冷却ジャケットとエンジン用冷却水通路とを連通接続したので、上記センサをエンジン用冷却水で冷却することができ、空燃比検出センサの耐久性を確保できるとともに、空燃比を正確に検出でき、エンジンの燃焼制御を正確に行うことが可能である。
【００１０】
また、センサ冷却ジャケットへの給水通路をエンジン用冷却水通路のサーモスタット弁より上流側に接続し、排水通路を上記冷却水通路のサーモスタット弁より下流側に接続したので、エンジンの暖機運転中でサーモスタット弁が閉じている場合にも、冷却水をセンサ冷却ジャケットに確実に導くことができる。
【００１１】
ちなみに、エンジンの始動直後でも空燃比検出センサには高温の燃焼ガスが流入するが、暖機運転完了前においてはサーモスタット弁が閉じているので、エンジン用冷却水通路では冷却水の流れはほとんど無い。従ってセンサ冷却ジャケットの給水通路，排水通路の経路の如何によってはセンサ冷却ジャケットに高温ガスが流入するにもかかわらず冷却水を循環させることはできない。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１ないし図３は請求項１の発明の一実施例によるエンジンの空燃比検出装置を説明するための図であり、図１は本実施例エンジンの左側面図、図２は該エンジンンの背面図、図３は該エンジンの要部断面側面図である。
【００１３】
図において、１は船外機用クランク軸縦置き３気筒２サイクルエンジンを示しており、これはシリンダブロック２の図示左側の合面にシリンダヘッド３を、右側の合面にクランクケース４をそれぞれ接続し、該クランクケース４に吸気系５を接続し、上記シリンダブロック２のシリンダボア２ａ内に配置されたピストン７ａをコンロッド７ｂでクランク軸７ｃに連結した構造のものである。
【００１４】
上記シリンダヘッド３は、燃焼室８が凹設されたヘッド本体３ａと、該ヘッド本体３ａに装着され、該ヘッド本体３ａとで冷却ジャケット９を形成するヘッドカバー３ｂとで構成されており、上記燃焼室８内に点火プラグ６が螺挿されている。
【００１５】
上記冷却ジャケット９は、ヘッド本体３ａとヘッドカバー３ｂとの合面間に配設されたガスケット１０により、上記燃焼室８を囲む内側ジャケット９ａと、外側ジャケット９ｂとに画成されている。そして上記内側ジャケット９ａには、シリンダブロック２側のシリンダボア２ａを囲むように形成されたライナジャケットが連通孔９ｃを介して連通している。なお、９ｄは冷却水がライナジャケット内全体を均等に流れるようにするための絞りである。
【００１６】
上記ヘッドカバー３ｂの上端部にはサーモスタット弁１１が配設されている。このサーモスタット弁１１は、弁体１１ａをワックス１１ｂの膨張収縮により進退させるようになっており、上記内側ジャケット９ａと外側ジャケット９ｂとの連通孔９ｅを上記弁体１１ａにより、冷却水が所定温度以下の期間は閉じ、所定温度を越えると開くように構成されている。
【００１７】
そして上記ヘッドカバー３ｂの上端気筒用点火プラグ６に隣接する部分に、燃焼室８で発生した燃焼ガスを直接採取し、その空燃比を検出する空燃比検出装置１２が装着されている。該検出装置１２は、上記ヘッドカバー３ｂにボルト締め固定されたセンサケース１３と、該センサケース１３に螺挿されたＯ２  センサ１４とを備えている。
【００１８】
上記センサケース１３は矩形筒状を成しており、内部のガス採取室１３ａ内に上記Ｏ２  センサ１４の検知部１４ａが突出している。また上記ガス採取室１３ａには、上記燃焼室８がガス採取通路１５により連通している。このガス採取通路１５は、上記ヘッド本体３ａ，ヘッドカバー３ｂの壁面内を貫通するように形成されている。
【００１９】
上記センサケース１３には、上記ガス採取室１３ａの周囲を囲むようにセンサ冷却ジャケット１３ｂが形成されている。このセンサ冷却ジャケット１３ｂの下部は、上記ヘッドカバー３ｂ，ガスケット１０に貫通形成された給水通路１６ａにより上記サーモスタット弁１１より上流側に位置する内側ジャケット９ａに連通している。また上記サンサ冷却ジャケット１３ｂの上部は上記ヘッドカバー３ｂに形成された排水通路１６ｂにより上記サーモスタット弁１１より下流側に位置する外側ジャケット９ｂに連通している。
【００２０】
次に本実施例の作用効果について説明する。
本実施例エンジン１が始動すると、燃焼室８内で発生した燃焼ガスの一部がガス採取通路１５を通ってガス採取室１３ａ内に導入され、Ｏ２  センサ１４により上記燃焼ガスの空燃比が検出され、該検出値が信号ケーブル１４ｂを介して図示しないＥＣＵに出力される。この場合、燃焼室８内の新気のほとんど混じっていない燃焼ガスがガス採取室１３ａに供給されるので、正確な空燃比が検出可能である。
【００２１】
またエンジン１の暖機運転時においては、サーモスタット弁１１が連通路９ｅを閉じているので、内側ジャケット９ａ，外側ジャケット９ｂ間での冷却水の流れは発生しない。一方、上記センサ冷却ジャケット１３ｂは、サーモスタット弁１１の上流側（高圧側）に給水通路１６ａにより連通し、かつ排水通路１６ｂによりサーモスタット弁１１の下流側（低圧側）に連通している。従って、サーモスタット弁１１が閉じている期間においても、冷却水の一部は、上記内側ジャケット９ａ（高圧側）からセンサ冷却ジャケット１３ｂ内を通って上記外側ジャケット９ｂ（低圧側）に流れることとなる（図３の破線の矢印ａ参照）。
【００２２】
一方、暖機運転完了によりサーモスタット弁１１が連通孔９ｅを開くと、冷却水は図３に矢印ｂで示すように、内側ジャケット９ａから連通孔９ｅを通って外側ジャケット９ｂに流入する。この場合にも、上述の高圧，低圧の関係に変化はないので、暖機運転時と同様に冷却水の一部はセンサ冷却ジャケット１３ｂ内を流れることとなる。
【００２３】
このように、本実施例では、Ｏ２  センサ１４の検知部１４ａを囲むようにセンサ冷却ジャケット１３ｂを設けたので、ガス採取室１３ａ内に高温の燃焼ガスが導入されても検知部１４ａが異常高温となることを回避でき、Ｏ２  センサ１４の耐久性低下を回避できるとともに、空燃比を正確に検出可能である。
【００２４】
そして上記センサ冷却ジャケット１３ｂへの給水通路，排水通路を形成するに当たって、給水通路１６ａをサーモスタット弁１１より上流側に、排水通路１６ｂを下流側にそれぞれ連通接続したので、サーモスタット弁１１が閉じている暖機運転時においても、センサ冷却ジャケット１３ｂに冷却水を供給することができ、この点からもセンサの耐久性を向上できるとともに、空燃比検出精度を向上できる。
【００２５】
センサケース１３をヘッドカバー３ｂに取り付けているので、上記センサ冷却ジャケット１３ｂをサーモスタット弁１１の上流側及び下流側に連通する連通路の構造が簡単である。また上記サーモスタット弁１１の上流側に位置する内側ジャケット９ａと、下流側に位置する外側ジャケット９ｂとを隣接配置したので、センサケース１３を隣接する気筒の点火プラグ６，６間に配置しながら、該センサケース１３と上記上流側，下流側とを連通させるための給水通路１６ａ，及び排水通路１６ｂの構造が極めて簡単である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明に係るエンジンの空燃比検出装置によれば、空燃比検出センサの周囲にセンサ冷却ジャケットを設け、該センサ冷却ジャケットとエンジン用冷却水通路とを連通接続したので、上記センサをエンジン用冷却水で冷却することができ、空燃比検出センサの耐久性を確保できるとともに、空燃比を正確に検出でき、燃焼制御を正確に行うことができる効果がある。
【００２７】
また、センサ冷却ジャケットへの給水通路をエンジン用冷却水通路のサーモスタット弁より上流側に接続し、排水通路を上記冷却水通路のサーモスタット弁より下流側に接続したので、エンジンの暖機運転中でサーモスタット弁が閉じている場合にも、冷却水をセンサ冷却ジャケットに確実に導くことができ、センサの耐久性，空燃比検出精度をより一層向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による空燃比検出装置が適用されたエンジンの左側面図である。
【図２】上記実施例エンジンの背面図である。
【図３】上記実施例装置を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１  エンジン
８  燃焼室
９ａ  内側ジャケット（上流側部分）
９ｂ  外側ジャケット（下流側部分）
１１  サーモスタット弁
１２  空燃比検出装置
１３ｂ  センサ冷却ジャケット
１４  Ｏ２  センサ（空燃比検出センサ）
１６ａ  給水通路
１６ｂ  排水通路
【図１】
0003560658.tif 000002
【図２】
0003560658.tif 000003
【図３】
0003560658.tif 000004