(57)【要約】【課題】エンジンの排気通路に配置されるガスセンサの凝縮水による破損を抑制できる内燃機関を提供すること。【解決手段】この内燃機関は、エンジンの排気通路上にガスセンサ５２を有すると共に、このガスセンサ５２の測定値に基づいてエンジンの空燃比制御を行う。また、このガスセンサ５２は、所定のガス濃度を検出するための検出素子５２１と、この検出素子５２１を覆って設置されると共に排気ガスを内部に導入するための開口部５２３を有するカバー５２２とを有する。また、カバー５２２の開口部５２３には、複数の棒状部材５２４が所定間隔ｔを隔てて格子状に配列されている。【選択図】        図２
2008020252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路上にガスセンサを有すると共に当該ガスセンサの測定値に基づいてエンジンの空燃比制御を行う内燃機関であって、
前記ガスセンサが、所定のガス濃度を検出する検出素子と、前記検出素子を覆って設置されると共に排気ガスを内部に導入するための開口部を有するカバーと、前記カバーの開口部に所定間隔ｔを隔てて配列される複数の棒状部材とを含むことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記カバーの開口部には、排気ガスの流入方向に対して複数列の前記棒状部材群が配置される請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
複数の前記棒状部材が千鳥状に配列されて成る請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
所定のガス濃度を検出する検出素子と、前記検出素子を覆って設置されると共にガスを内部に導入するための開口部を有するカバーと、前記カバーの開口部に所定間隔ｔを隔てて配列される複数の棒状部材とを含むことを特徴とするガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関およびガスセンサに関し、さらに詳しくは、エンジンの排気通路に配置されるガスセンサの凝縮水による破損を抑制できる内燃機関およびガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の内燃機関では、エンジンの排気通路にガスセンサ（例えば、空燃比センサや酸素センサ）が配置され、このガスセンサの測定値を用いた空燃比制御が行われる。ここで、一般的なガスセンサは、所定のガス濃度を検出する検出素子と、この検出素子を覆うカバーとを有する。また、カバーには、排気ガスを導入するための開口部が設けられる。かかるガスセンサでは、エンジンの排気通路に配置されたときに、排気ガス中の凝縮水が開口部から入り込んで検出素子に付着し、検出素子が破損するという課題がある。
【０００３】
かかる課題に関する従来の内燃機関には、特許文献１に記載される技術が知られている。従来の内燃機関（酸素センサのプロテクタ）は、酸素センサの検出素子を覆うプロテクタであって、センサ基端側の固定部から延設される筒状部材と、該筒状部材の端縁部を３方から囲んで水溜まり部を形成するキャップ部材とからなり、前記水溜まり部を介して被検出ガスをプロテクタ内に流入させるよう構成したことを特徴とする。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２９６４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、エンジンの排気通路に配置されるガスセンサの凝縮水による破損を抑制できる内燃機関およびガスセンサ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】
【０００６】
上記目的を達成するため、この発明にかかる内燃機関は、エンジンの排気通路上にガスセンサを有すると共に当該ガスセンサの測定値に基づいてエンジンの空燃比制御を行う内燃機関であって、前記ガスセンサが、所定のガス濃度を検出する検出素子と、前記検出素子を覆って設置されると共に排気ガスを内部に導入するための開口部を有するカバーと、前記カバーの開口部に所定間隔ｔを隔てて配列される複数の棒状部材とを含むことを特徴とする。
【０００７】
この内燃機関では、ガスセンサのカバーの開口部に複数の棒状部材から成る格子が形成されるので、排気ガスがカバー内に導入されるときに、排気ガス中の凝縮水がこれらの棒状部材に付着して除去される。これにより、カバー内への凝縮水の進入が抑制されるので、凝縮水の付着による検出素子の破損が抑制される利点がある。
【０００８】
また、この発明にかかる内燃機関は、前記カバーの開口部には、排気ガスの流入方向に対して複数列の前記棒状部材群が配置される。
【０００９】
この内燃機関では、排気ガスが複数段の棒状部材群によって段階的に除去されるので、カバー内への凝縮水の進入がより効果的に低減される。これにより、凝縮水の付着による検出素子５２１の破損が抑制される利点がある。
【００１０】
また、この発明にかかる内燃機関は、複数の前記棒状部材が千鳥状に配列されて成る。
【００１１】
この内燃機関では、排気ガスが千鳥状に配列された棒状部材群の隙間を縫うように蛇行しつつカバー内に導入されるので、棒状部材が一列かつ直線的に配列されている構成（図示省略）と比較して、排気ガス中の凝縮水が棒状部材に効率的に接触して付着する。これにより、排気ガス中の凝縮水が効果的に除去されてカバー内への凝縮水の進入が低減されるので、凝縮水の付着による検出素子の破損が抑制される利点がある。
【００１２】
また、この発明にかかるガスセンサは、所定のガス濃度を検出する検出素子と、前記検出素子を覆って設置されると共にガスを内部に導入するための開口部を有するカバーと、前記カバーの開口部に所定間隔ｔを隔てて配列される複数の棒状部材とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明にかかる内燃機関では、ガスセンサのカバーの開口部に複数の棒状部材から成る格子が形成されるので、排気ガスがカバー内に導入されるときに、排気ガス中の凝縮水がこれらの棒状部材に付着して除去される。これにより、カバー内への凝縮水の進入が抑制されるので、凝縮水の付着による検出素子の破損が抑制される利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【実施例】
【００１５】
図１は、この発明の実施例にかかる内燃機関を示す構成図である。図２は、図１に記載した内燃機関のガスセンサを示す構成図である。図３および図４は、図２に記載した排ガスセンサの開口部を示すＡ視図（図３）およびＢ−Ｂ視断面図（図４）である。
【００１６】
［内燃機関］
この内燃機関１は、エンジン２と、吸気系統３と、排気系統４と、制御系統５とを有する（図１参照）。
【００１７】
エンジン２は、ピストン２１と、ピストン２１を収容するシリンダ２２と、ピストン２１に連結されるクランクシャフト２３と、シリンダ２２に接続される吸気ポート２４および排気ポート２５と、燃料噴射用のインジェクタ２６と、点火プラグ２７とを有する。このエンジン２では、空気が吸気ポート２４からシリンダ２２内に吸入されて圧縮され、また、インジェクタ２６からシリンダ２２内に燃料が噴射されて混合気が形成される。そして、この混合気が点火プラグ２７により点火されてシリンダ２２（燃焼室）内で燃焼し、その燃焼エネルギーによりピストン２１が駆動されてシリンダ２２内を往復運動する。そして、このピストン２１の往復運動がクランクシャフト２３の回転運動に変換されて動力が発生する。また、シリンダ２２内の燃焼ガスが排気ポート２５を介してシリンダ２２の外部に排出される。
【００１８】
吸気系統３は、吸気通路（吸気管）３１と、この吸気通路３１上に配置されるエアフィルタ３２、スロットルバルブ３３およびサージタンク３４とを有する。吸気通路３１は、吸気マニホールドを介してエンジン２の吸気ポート２４に接続される。エアフィルタ３２は、吸気通路３１の入口部に配置されて吸入空気中のゴミや塵などを除去するフィルタである。スロットルバルブ３３は、吸気通路３１にて空気の流路断面積を調整する流量調整弁である。サージタンク３４は、吸入空気を一時的に溜めて吸気脈動を抑制するタンクである。
【００１９】
排気系統４は、排気通路（排気管）４１と、この排気通路４１上に配置される第一触媒装置４２および第二触媒装置４３とを有する。排気通路４１は、排気マニホールドを介してエンジン２の排気ポート２５に接続される。第一触媒装置４２および第二触媒装置４３は、排気通路４１内を通る有害ガス（ＣＯ、ＣＨ、ＮＯｘ）を無害なガス（ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、Ｎ2）に浄化する機能を有する。
【００２０】
制御系統５は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５１と、一対のガスセンサ（メイン空燃比センサおよびサブ空燃比センサ）５２とを有する。ＥＣＵ５１は、ガスセンサ５２から取得した計測値に基づいて、エンジン２の空燃比制御を行う。ガスセンサ５２は、例えば、空燃比センサ、酸素濃度センサ（Ｏ2センサ）により構成される。この実施例では、一方のガスセンサ５２が空燃比センサにより構成され、排気通路４１上であって第一触媒装置４２の上流側に配置される。また、他方のガスセンサ５２が第二空燃比センサにより構成され、排気通路４１上であって第一触媒装置４２の下流側かつ第二触媒装置４３の上流側に配置される。
【００２１】
この内燃機関１では、エンジン２の稼働時にて、各ガスセンサ５２、５２から取得された計測値に基づいてインジェクタ２６の燃料噴射量が調整され、エンジン２の空燃比制御が行われる。これにより、エンジン２に供給される混合気の空燃比が適正化されるので、第一触媒装置４２および第二触媒装置４３による排気ガスの浄化性能が好適に確保される。
【００２２】
［ガスセンサの破損防止構造］
ここで、ガスセンサ５２は、所定のガス濃度（酸素濃度）を検出する検出素子５２１と、この検出素子５２１を覆って設置されるカバー５２２とを有する（図２〜図４参照）。カバー５２２は、略円筒形状のカップ状部材から成り、その側面に排気ガスを内部に導入するための開口部５２３を有する。また、この開口部５２３には、複数の棒状部材５２４が所定間隔ｔを隔てて格子状に配列される。また、これらの棒状部材５２４は、排気ガスの高温および排気ガス中の凝縮水に耐え得るように、耐熱性および耐食性を有する材料（例えば、ステンレススチール）により構成される。
【００２３】
かかる構成では、ガスセンサ５２のカバー５２２の開口部５２３に複数の棒状部材５２４から成る格子が形成されるので、排気ガスがカバー５２２内に導入されるときに、排気ガス中の凝縮水がこれらの棒状部材５２４に付着して除去される。これにより、カバー５２２内への凝縮水の進入が抑制されるので、凝縮水の付着による検出素子５２１の破損が抑制される利点がある。
【００２４】
なお、格子を構成する棒状部材５２４の間隔ｔは、上記の作用から、排気ガスが通過可能かつ凝縮水が進入し難い間隔に設定される。例えば、この実施例では、断面円形かつ直径０．５［ｍｍ］の棒状部材５２４が０．２［ｍｍ］の間隔ｔを隔てて配列される。ただし、棒状部材５２４の径および間隔ｔは、ガスセンサ５２の設置状況に応じて当業者自明の範囲内にて適宜選択されることが好ましい。
【００２５】
また、カバー５２２は、その側面の一部のみに開口部５２３を有しても良いし（図３および図４参照）、その側面の全周に開口部を有しても良い（図示省略）。前者の構成では、カバー５２２本体の剛性が高いので、高温かつ高圧の排気ガスに対するガスセンサ５２の耐久性能が向上する利点がある。一方、後者の構成では、開口部の開口面積が増加するので、排気ガスがカバー内に効率的に導入されてガスセンサ５２の計測精度が向上する利点がある。
【００２６】
また、この内燃機関１では、カバー５２２の開口部５２３には、排気ガスの流入方向に対して複数列の棒状部材５２４群が配置されることが好ましい（図４参照）。例えば、一列の棒状部材５２４群が開口部５２３の開口幅方向に配列され、この棒状部材５２４群が排気ガスの流入方向に対して複数段に配置される。かかる構成では、排気ガスが複数段の棒状部材５２４群によって段階的に除去されるので、カバー５２２内への凝縮水の進入がより効果的に低減される。これにより、凝縮水の付着による検出素子５２１の破損が抑制される利点がある。
【００２７】
しかし、これに限らず、開口部５２３の格子は、開口部５２３の幅方向に配列された一列の棒状部材５２４群により構成されても良い（図示省略）。すなわち、一列に配列された複数の棒状部材５２４によってスリット状の開口部５２３が形成されても良い。かかる構成としても、排気ガス中の凝縮水が棒状部材５２４に付着して除去されるので、カバー５２２内への凝縮水の進入が低減され得る。
【００２８】
また、この内燃機関１では、開口部５２３の格子は、複数の棒状部材５２４が千鳥状に配列されて成ることが好ましい（図４参照）。かかる構成では、排気ガスが千鳥状に配列された棒状部材５２４群の隙間を縫うように蛇行しつつカバー５２２内に導入されるので、棒状部材が一列かつ直線的に配列されている構成（図示省略）と比較して、排気ガス中の凝縮水が棒状部材５２４に効率的に接触して付着する。これにより、排気ガス中の凝縮水が効果的に除去されてカバー５２２内への凝縮水の進入が低減されるので、凝縮水の付着による検出素子５２１の破損が抑制される利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明にかかる内燃機関およびガスセンサは、エンジンの排気通路に配置されるガスセンサの凝縮水による破損を抑制できる点で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施例にかかる内燃機関を示す構成図である。
【図２】図１に記載した内燃機関のガスセンサを示す構成図である。
【図３】図２に記載した排ガスセンサの開口部を示すＡ視図である。
【図４】図２に記載した排ガスセンサの開口部を示すＢ−Ｂ視断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    内燃機関
２    エンジン
２１  ピストン
２２  シリンダ
２３  クランクシャフト
２４  吸気ポート
２５  排気ポート
２６  インジェクタ
２７  点火プラグ
３    吸気系統
３１  吸気通路
３２  エアフィルタ
３３  スロットルバルブ
３４  サージタンク
４    排気系統
４１  排気通路
４２  第一触媒装置
４３  第二触媒装置
５    制御系統
５１  ＥＣＵ
５２  ガスセンサ
５２１      検出素子
５２２      カバー
５２３      開口部
５２４      棒状部材
【図１】
2008020252.tif 000003
【図２】
2008020252.tif 000004
【図３】
2008020252.tif 000005
【図４】
2008020252.tif 000006