(57)【要約】【課題】排気管の内部に取り付けられた排気管取り付け部品に対して、凝縮水を付着させ難くしながら、排気ガスを当てることができる排気管取り付け部品の被水低減機構を提供する。【解決手段】本開示の一態様は、排気管１１の内部に取り付けられたＡ／Ｆセンサ１２の被水を低減するためのＡ／Ｆセンサの被水低減機構１において、排気管１１の内部におけるＡ／Ｆセンサ１２よりも上流側の位置に設けられ、排気ガスＧを通過させる一方で凝縮水Ｗを通過させない整流板１３を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管の内部に取り付けられた排気管取り付け部品への被水を低減するための排気管取り付け部品の被水低減機構において、
前記排気管の内部における前記排気管取り付け部品よりも上流側の位置に設けられ、気体を通過させる一方で液体を通過させない気液分離部材を有すること、
を特徴とする排気管取り付け部品の被水低減機構。
【請求項２】
請求項１の排気管取り付け部品の被水低減機構において、
前記気液分離部材は、複数の段差部と前記段差部同士を接続する接続部とを備える階段型の板であり、前記接続部を段差方向に貫通した貫通穴を備えていること、
を特徴とする排気管取り付け部品の被水低減機構。
【請求項３】
請求項１または２の排気管取り付け部品の被水低減機構において、
前記気液分離部材を駆動する駆動部と、
前記気液分離部材を使用しないときには、前記駆動部により前記気液分離部材を排気ガスの流れに対する抵抗が低減する位置へ駆動させる制御部と、を有すること、
を特徴とする排気管取り付け部品の被水低減機構。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つの排気管取り付け部品の被水低減機構において、
前記排気管の内部に設けられ前記気液分離部材により分離された気体を通すための気体用経路と、
前記排気管の内部に設けられ前記気液分離部材により分離された液体を通すための液体用経路と、を有し、
前記排気管取り付け部品は、前記気体用経路に設けられていること、
を特徴とする排気管取り付け部品の被水低減機構。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つの排気管取り付け部品の被水低減機構において、
前記排気管取り付け部品は、Ａ／Ｆセンサであること、
を特徴とする排気管取り付け部品の被水低減機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、排気管の内部に取り付けられた排気管取り付け部品への被水を低減するための排気管取り付け部品の被水低減機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンから排気ポートを介して排気管に排出される排気ガス中には水蒸気が含まれているので、エンジン始動直後において冷えた状態の排気ポートに排気ガスが接触すると凝縮水が発生する。ここで、排気管の内部に取り付けられたＡ／Ｆセンサについては、早期に正常な出力が得られるようにするため、センサ素子をヒータで加熱して早期に活性化させることがなされている。すると、このとき、前記のように発生した凝縮水の水滴がＡ／Ｆセンサに付くと、水滴がヒータの熱により突沸して、センサ素子が割れるおそれがある。
【０００３】
そこで、特許文献１には、排気管においてＡ／Ｆセンサの上流側に排気ガスの一部をＡ／Ｆセンサに対して鋭角に（下向きに）整流する整流板を取り付けて、凝縮水がＡ／Ｆセンサに付着する確率を低減させようとする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２１５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、Ａ／Ｆセンサの上流側に特許文献１に開示されるような整流板を取り付けると、Ａ／Ｆセンサに本来の検出対象である排気ガスが当たり難くなってしまうので、Ａ／Ｆセンサによる正確なセンシング（空燃比の検出）ができないおそれがある。また、高温の排気ガスがＡ／Ｆセンサに当たり難くなることで、Ａ／Ｆセンサのセンサ素子の活性化が遅くなるおそれがある。さらに、整流板が排気ガスの流れの抵抗となるので、排気ガスの圧力損失が増加して、エンジンの出力性能が低下するおそれがある。
【０００６】
そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、排気管の内部に取り付けられた排気管取り付け部品に対して、凝縮水を付着させ難くしながら、排気ガスを当てることができる排気管取り付け部品の被水低減機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、排気管の内部に取り付けられた排気管取り付け部品への被水を低減するための排気管取り付け部品の被水低減機構において、前記排気管の内部における前記排気管取り付け部品よりも上流側の位置に設けられ、気体を通過させる一方で液体を通過させない気液分離部材を有すること、を特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、排気管取り付け部品よりも上流側の位置に気液分離部材を設けることにより、排気管取り付け部品に対して凝縮水を付着させ難くしながら排気ガスを当てることができる。また、排気ガスは気液分離部材を通過して排気管の下流側に流れることができるので、排気ガスの圧力損失を抑制してエンジンの出力性能の低下を抑制できる。
【０００９】
上記の態様においては、前記気液分離部材は、複数の段差部と前記段差部同士を接続する接続部とを備える階段型の板であり、前記接続部を段差方向に貫通した貫通穴を備えていること、が好ましい。
【００１０】
この態様によれば、凝縮水は段差部に当たって落ちるので貫通穴を通らない一方で、排気ガスは貫通穴を通って気液分離部材の下流側に流れて排気管取り付け部品に向かう。そのため、より効果的に、排気管取り付け部品に対して凝縮水を付着させ難くしながら排気ガスを当てることができる。
【００１１】
上記の態様においては、前記気液分離部材を駆動する駆動部と、前記気液分離部材を使用しないときには、前記駆動部により前記気液分離部材を排気ガスの流れに対する抵抗が低減する位置へ駆動させる制御部と、を有すること、が好ましい。
【００１２】
この態様によれば、気液分離部材が排気ガスの流れに対する抵抗とならないようにできるので、排気ガスの圧力損失を低減でき、エンジンの出力性能を維持できる。
【００１３】
上記の態様においては、前記排気管の内部に設けられ前記気液分離部材により分離された気体を通すための気体用経路と、前記排気管の内部に設けられ前記気液分離部材により分離された液体を通すための液体用経路と、を有し、前記排気管取り付け部品は、前記気体用経路に設けられていること、が好ましい。
【００１４】
この態様によれば、凝縮水が流れる経路を排気ガスが流れる経路とは別にすることで、気液分離部材により分離させた凝縮水が排気ガスにより噴き上げられて排気管取り付け部品に付着することがないようにできる。そのため、排気管取り付け部品に凝縮水が付着する可能性をさらに減少できる。
【００１５】
上記の態様においては、前記排気管取り付け部品は、Ａ／Ｆセンサであること、が好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本開示の排気管取り付け部品の被水低減機構によれば、排気管の内部に取り付けられた排気管取り付け部品に対して、凝縮水を付着させ難くしながら、排気ガスを当てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態におけるＡ／Ｆセンサの被水低減機構の概略構成図である。
【図２】整流板の断面図である。
【図３】整流板の一部についての外観斜視図である。
【図４】第２実施形態におけるＡ／Ｆセンサの被水低減機構の概略構成図である。
【図５】第３実施形態におけるＡ／Ｆセンサの被水低減機構の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示の排気管取り付け部品の被水低減機構の一例であるＡ／Ｆセンサの被水低減機構について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
〔第１実施形態〕
図１に示すように、排気管１１の内部に、排気ガスＧにおける空気と燃料の比を検出するＡ／Ｆセンサ１２（「排気管取り付け部品」の一例）が取り付けられている。そして、本実施形態では、Ａ／Ｆセンサ１２への被水（Ａ／Ｆセンサ１２へ凝縮水が付着すること）を低減するために、Ａ／Ｆセンサの被水低減機構１が設けられている。このＡ／Ｆセンサの被水低減機構１は、整流板１３を有する。整流板１３は、排気管１１の内部におけるＡ／Ｆセンサ１２よりも（排気ガスＧの流れ方向についての）上流側（図１の左側）の位置に設けられている。なお、整流板１３は、Ａ／Ｆセンサ１２と同様に、排気管１１の上部（図１の上側部分）に設けられている。
【００２０】
本実施形態の整流板１３は、気体を通過させる一方で液体を通過させない気液分離部材であり、本実施形態では排気ガスＧを通過させる一方で凝縮水Ｗを通過させないように作用する。具体的には、図１に示すように、整流板１３は、排気管１１の内壁に取り付けられており、排気ガスＧの流れ方向の下流側（図１の右側）に向かうに連れて、排気管１１の内壁から内側（図１の下側、重力が作用する側）へ徐々に突出するように配置されている。そして、詳しくは、図２と図３に示すように、整流板１３は、上穴２３の空いた階段型の板として形成されている。すなわち、整流板１３は、複数の段差部２１と、段違いに配置される隣り合う段差部２１同士を接続する接続部２２とを備えるようにして、階段形状に形成されている。さらに、整流板１３は、接続部２２を段差方向（図２や図３の上下方向）に貫通した上穴２３（「貫通穴」の一例）を備えている。
【００２１】
なお、図１は説明の便宜上整流板１３の形状を簡略化して示しており、図２は整流板１３を側面方向（図１の紙面手前方向）から見たときの断面図であり、図３は整流板１３の一部における外観斜視図である。
【００２２】
そして、このように形成される整流板１３に排気ガスＧと凝縮水Ｗが当たると、整流板１３において慣性力による気液分離作用が働く。すなわち、凝縮水Ｗは段差部２１に当たって重力により下側（図２の下側）に落ちて上穴２３を通過しないが、排気ガスＧは上穴２３を通過して上側（図２の上側）に流れる。このようにして整流板１３は排気ガスＧを通過させる一方で凝縮水Ｗを通過させないので、Ａ／Ｆセンサ１２には排気ガスＧが当たる一方で凝縮水Ｗは当たらない。そのため、Ａ／Ｆセンサ１２に凝縮水Ｗが付着する可能性が減少し、かつ、Ａ／Ｆセンサ１２には凝縮水Ｗを含まない排気ガスＧが当たる。
【００２３】
以上のように本実施形態のＡ／Ｆセンサの被水低減機構１は、排気管１１の内部におけるＡ／Ｆセンサ１２よりも上流側の位置に設けられ、排気ガスＧを通過させる一方で凝縮水Ｗを通過させない整流板１３を有する。
【００２４】
このようにしてＡ／Ｆセンサ１２よりも上流側の位置に気液分離作用のある整流板１３を設けることにより、Ａ／Ｆセンサ１２に対して凝縮水Ｗが付着し難くなる一方で排気ガスＧが当たる。そのため、Ａ／Ｆセンサ１２に凝縮水Ｗの水滴が付き難くなるので、Ａ／Ｆセンサ１２のセンサ素子の割れが発生し難くなる。また、Ａ／Ｆセンサ１２に排気ガスＧを当てることができるので、確実にＡ／Ｆセンサ１２により空燃比を検出することができる。
【００２５】
また、Ａ／Ｆセンサ１２に高温の排気ガスＧを当てることができるので、Ａ／Ｆセンサ１２のセンサ素子を早期に活性化させることができる。そのため、Ａ／Ｆセンサ１２から直ちに正常な出力を得ることができるので、Ａ／Ｆセンサ１２の検出結果をもとに空燃比を制御することで、エミッションを含む排出ガスの低減にも寄与する。
【００２６】
さらに、排気ガスＧは整流板１３の上穴２３を通過して排気管１１の下流側に流れることができるので、排気ガスＧの圧力損失を抑制してエンジンの出力性能の低下を抑制できる。
【００２７】
また、本実施形態の整流板１３は、複数の段差部２１と、隣り合う段差部２１同士を接続する接続部２２とを備える階段型の板であり、接続部２２を段差方向に貫通した上穴２３を備えている。これにより、凝縮水Ｗは段差部２１に当たって下側に落ちるので上穴２３を通らない一方で、排気ガスＧは上穴２３を通って整流板１３の下流側に流れてＡ／Ｆセンサ１２に向かう。そのため、より効果的に、Ａ／Ｆセンサ１２に対して凝縮水Ｗが付着し難くなる一方で排気ガスＧが当たる。
【００２８】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。本実施形態のＡ／Ｆセンサの被水低減機構２においては、スロットルバルブのような構造を設けて、整流板１３を可変式にしている。すなわち、図４に示すように、本実施形態では、整流板１３を駆動する駆動部１４と、この駆動部１４を制御する制御部１５とが設けられている。また、駆動部１４は、回転軸３１を備えており、この回転軸３１に整流板１３が取り付けられている。そして、駆動部１４は、回転軸３１をその中心軸を中心に回転させることにより、整流板１３を回転軸３１の中心軸を中心にして回動させることができる。
【００２９】
そして、本実施形態では、このように整流板１３を可変式とすることで、排気管１１の内部の温度が凝縮水Ｗが発生しない温度（例えば、０℃以上）になると、整流板１３が排気ガスＧの流れの邪魔をしないようになっている。すなわち、制御部１５は、排気管１１の内部の温度が凝縮水Ｗが発生しない温度になったため整流板１３を使用しないときには、駆動部１４により整流板１３を排気ガスＧの流れに対する抵抗が低減される位置へ駆動させる。具体的には、駆動部１４により整流板１３を回転軸３１の中心軸を中心にして回動させて、整流板１３を排気管１１の内壁と接触する位置（図４にて点線で示す位置）または排気管１１の内壁に接近した位置に配置させる。なお、排気管１１には、排気管１１の内部の温度を測定する排気温センサが設けられていてもよい。
【００３０】
これにより、整流板１３が排気ガスＧの流れに対する抵抗とならないようにして、排気ガスＧの圧力損失を低減して、エンジンの出力性能を維持できる。なお、「整流板１３を使用しないとき」としては、排気管１１の内部の温度が凝縮水Ｗが発生しない温度になったとき以外に、例えば、車両の加速時においてエンジンの出力性能を確保するために排気ガスＧの排出量が所定量よりも多くなったときなどが考えられる。
【００３１】
以上のように本実施形態のＡ／Ｆセンサの被水低減機構２は整流板１３を駆動する駆動部１４を有している。そして、制御部１５は、整流板１３を使用しないときには、駆動部１４により整流板１３を排気ガスＧの流れに対する抵抗が低減する位置へ駆動させる。
【００３２】
これにより、整流板１３が排気ガスＧの流れに対する抵抗とならないようにできるので、排気ガスＧの圧力損失を低減でき、エンジンの出力性能を維持できる。
【００３３】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態について説明するが、第１，２実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。本実施形態のＡ／Ｆセンサの被水低減機構３は、図５に示すように、排気管１１の内部において、整流板１３により分離された排気ガスＧを流す排気ガス用通路１６ａ（「気体用経路」の一例）と、整流板１３により分離された凝縮水Ｗを流す凝縮水用通路１６ｂ（「液体用経路」の一例）と、を有する。そして、Ａ／Ｆセンサ１２は、排気ガス用通路１６ａに設けられている。
【００３４】
すなわち、排気管１１の内部の排気通路１６が、整流板１３の位置で一旦排気ガス用通路１６ａと凝縮水用通路１６ｂに分岐し、Ａ／Ｆセンサ１２よりも下流側の位置で排気ガス用通路１６ａと凝縮水用通路１６ｂとが合流している。これにより、本実施形態では、整流板１３の上穴２３（図２と図３参照）を通過した排気ガスＧは排気ガス用通路１６ａを流れる一方で、整流板１３により下側に落とされた凝縮水Ｗは凝縮水用通路１６ｂを流れる。
【００３５】
このようにして本実施形態では、凝縮水Ｗが流れる経路を排気ガスＧとは別経路とすることで、整流板１３により下側に落として排気ガスＧと分離させた凝縮水Ｗが排気ガスＧにより噴き上げられてＡ／Ｆセンサ１２に付着することがないようにできる。そのため、Ａ／Ｆセンサ１２に凝縮水Ｗが付着する可能性をさらに減少できる。
【００３６】
なお、第３実施形態のＡ／Ｆセンサの被水低減機構３としては、図５に示すように第２実施形態のＡ／Ｆセンサの被水低減機構２に対して排気ガス用通路１６ａと凝縮水用通路１６ｂとを追加した例以外にも、その他、第１実施形態のＡ／Ｆセンサの被水低減機構１に対して排気ガス用通路１６ａと凝縮水用通路１６ｂとを追加した例も考えられる。
【００３７】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
【００３８】
整流板１３は、図２と図３に示す例では複数の接続部２２を備えているが、これに限定されず、１つの接続部２２のみを備えるとしてもよい。また、接続部２２は、必ずしも排気ガスの流れ方向に沿って平行に形成されている必要はなく、排気ガスの流れ方向に対して傾斜するように形成されていてもよい。また、整流板１３の段差部２１は、排気ガスの流れ方向に対して交わるよう形成されていればよく、必ずしも排気ガスの流れ方向に対して直交するように形成されている必要はない。また、上穴２３は、複数の接続部２２のうちの少なくともいずれか１つの接続部２２に形成されていればよい。
【００３９】
本開示における排気管取り付け部品は、Ａ／Ｆセンサ１２に限定されず、排気管１１の内部に取り付けられる部品であれば何でもよい。例えば、本開示における排気管取り付け部品は、Ａ／Ｆセンサ１２の他に、Ｏ２センサや排気温センサや排気圧センサや排気流量センサなどの排気ガスに関する各種検出項目を検出するためのセンサであってもよい。
【００４０】
本開示における気液分離部材は、整流板１３に限定されず、気体を通過させる一方で液体を通過させない部材であれば何でもよく、例えば、気体を通過させる一方で液体を通過させないフィルタであってもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１，２，３    Ａ／Ｆセンサの被水低減機構
１１  排気管
１２  Ａ／Ｆセンサ
１３  整流板
１４  駆動部
１５  制御部
１６  排気通路
１６ａ  排気ガス用通路
１６ｂ  凝縮水用通路
２１  段差部
２２  接続部
２３  上穴
３１  回転軸
Ｗ  凝縮水
Ｇ  排気ガス
【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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