(57)【要約】【課題】特定の制御構造を備えた自動車に発生していた排気品質の低下を解決するための、既存自動車に対する排気ガスの改善方法を提案する。【解決手段】自動車エンジンの排気マニホールドの排気流路２２に凹所６を形成して、当該凹所にＯ２センサの検出端を臨ませ、当該Ｏ２センサの検出値を用いて前記エンジンの運転状態を制御している自動車において、前記凹所の壁に設けられている検出端装着用のねじ孔を閉鎖し、前記排気マニホールドの下流側に設けられている触媒室の上流側の位置に前記検出端を取付けることにより、従来原因及び解決策が解明されていなかった、上記のようなＯ２センサ検出端の取付構造を備えた自動車における排気ガスの品質低下の問題を解決した。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車エンジン（１）の排気マニホールド（２）の排気流路（２２）に凹所（６）を形成して、当該凹所にＯ２センサの検出端（５）を臨ませ、当該Ｏ２センサの検出値を用いて前記エンジンの運転状態を制御している自動車において、前記凹所の壁に設けられている検出端装着用のねじ孔（６２）を閉鎖し、前記排気マニホールドの下流側に設けられている触媒室（４２）の上流側の位置に前記検出端を取付けることを特徴とする、自動車エンジンの排気ガス改質方法。
【請求項２】
前記凹所の壁に設けられているねじ孔（６２）を盲ボルト（６３）によって閉鎖し、前記触媒室の直前の位置でフロントチューブ（４）の周壁に貫通孔（４６）を穿設し、当該貫通孔を塞ぐようにナット（４３）を溶接し、当該ナットのねじ孔に前記検出端をねじ込んで固定することを特徴とする、請求項１記載の自動車エンジンの排気ガス改質方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、自動車エンジンの排気ガスの改質方法に関するもので、エンジンからの排気ガス流路に設けたＯ２センサの検出信号を入力信号の１つとして用いることにより、エンジンの最適運転状態を制御している自動車エンジンにおける、排気ガスの改質方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｏ２センサで検出された排気ガス中の酸素ガス濃度をフィードバック信号の１つとして制御器に入力し、制御器はこれらのフィードバック信号と予め登録された設定値及びアクセル開度などの入力信号に基づいて、排気ガスの品質規制やエンジン温度などの制限をクリアしつつ、エンジンの最適運転状態が維持されるように、給気量や空燃比を制御することが行われている。
【０００３】
上記の運転制御のためには、排気ガス中の酸素ガス濃度を検出することが必要であり、これを検出するためにＯ２センサの検出端をエンジンからの排気ガス流路に臨ませて装着する必要がある。
【０００４】
自動車エンジンの排気は、排気マニホールド、フロントチューブ及びエキゾーストパイプと呼ばれる流路を順に通って排出されるのが一般的である。エンジンの複数のシリンダに１本ずつ接続されている排気パイプは、排気マニホールド及びフロントチューブの前半部分でまとめられ、フロントチューブの中間部に配置されている触媒を通過し、エキゾーストパイプで排気音が抑えられて排出される。一般的な乗用車では、触媒室やエキゾーストパイプは１本であり、エンジンのシリンダ毎に設けられる排気管は、触媒室の上流側で１本にまとめられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなエンジンの運転制御システムを備えた乗用車の一部において、排気ガスの品質が所定の品質に維持できなくなるという問題が発生していた。即ち、設計段階及び試験運転の段階では、自動車エンジンの最適な運転状態が維持されて排気ガスの品質も定められた品質基準をクリアするが、販売されて使用に供された後で、排気ガスの品質が悪化し、規制値より低い品質の排気ガスが排出されるという問題が生じていた。そこで、この問題の発生原因の究明や改善策が種々検討されたが、原因が解明されず、有効な対策を見出すこともできなかった。
【０００６】
この発明は、ある特定の制御構造を備えた自動車エンジンにおける、上述した排気品質の低下を解決するための、既存自動車に対する実用的な改善方法とを提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明者らが、エンジンの排気品質が悪化するという問題が生じた車両の改修の際に、当該エンジンの排気マニホールド２に取付けられているＯ２センサの検出端５を取り外したところ、当該検出端にカーボンが多量に付着しているのが認められた。上記のような排気品質の劣化問題を生じていない車両のＯ２センサの検出端を取り外してみたが、そのようなカーボンの堆積は認められなかった。Ｏ２センサの検出端にカーボンが堆積する自動車の当該検出端の取付位置を調査したところ、検出端にカーボンが堆積していた車両は、排気マニホールドとフロントチューブの繋ぎ目近くの位置に、図４に示すように、排気流路２２に連通する副室と呼ばれる凹所６を設けて、当該凹所にＯ２センサの検出端５が取付けられている構造であった。
【０００８】
そこで、排気マニホールド２からフロントチューブ４を取り外して内部を観察したところ、当該凹所６内にもカーボンが堆積しているのが認められた。そこでこのような構造を備えている車両のＯ２センサの検出端５をフロントチューブ４の触媒室４２の上流の位置に移動したところ、エンジンは正常に制御され、排出ガスの品質の低下は起こらず、またＯ２センサの検出端５へのカーボンの堆積も生じなかった。
【０００９】
この発明は、以上の知見に基づいて為されたものである。即ち、本願発明は、自動車エンジン１の排気マニホールド２の排気流路２２に凹所６を形成して、当該凹所にＯ２センサの検出端５を臨ませ、当該Ｏ２センサの検出値を用いて前記エンジンの運転状態を制御している自動車において、前記凹所の壁に設けられている検出端装着用のねじ孔６２を閉鎖し、前記排気マニホールドの下流側に設けられている触媒室４２の上流側の位置に前記検出端を取付けることにより、従来原因及び解決策が解明されていなかった、上記のようなＯ２センサ検出端５の取付構造を備えた自動車における排気ガスの品質低下の問題を解決したものである。
【００１０】
今後新たに製造される車両は、排気マニホールドのフロントチューブとの接続部に前述したような凹所６を設けないこととし、Ｏ２センサの検出端５の装着位置をフロントチューブ４の触媒室４２の直前の位置にしてやればよい。この改造後の構造は、従来公知の構造である。
【００１１】
即ち、この発明の要点は、排気ガスのＯ２センサの検出端をある特定の構造で取付けた自動車について、排気ガスの品質の低下の問題が生ずる原因を解明し、それを改善するための方法を提供したことである。
【００１２】
そして、この発明の方法を請求項２記載の方法、即ち、前記凹所の壁に設けられているねじ孔６２を盲ボルト６３によって閉鎖し、前記触媒室の直前の位置でフロントチューブ４の周壁に貫通孔４６を穿設し、当該貫通孔を塞ぐようにナット４３を溶接し、当該ナットのねじ孔に前記検出端をねじ込んで固定するという方法で実施することにより、一般的な自動車の修理工場やディーラー付属の工場において実施可能な方法で、自動車の排出ガスの品質低下の問題を回避することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態を具体的に説明する。図１ないし４は、ある種の乗用車における従来のＯ２センサの検出端の取付状態を示した図である。図１はエンジンを車軸方向から見た図で、１はエンジン本体、２は排気マニホールド、３は排気マニホールドと図８に示されたフロントチューブ４の上流端４１とを接続する接続フランジ、５はＯ２センサの検出端である。
【００１４】
図２は排気マニホールド２を上方から見た図、図３は同下方から見た図、図４は図３のＡ−Ａ部分の断面図である。図２に示すように、４気筒エンジンの各シリンダに繋がる４本の排気管２１は、第１シリンダと第４シリンダのものがまとめられ、第２シリンダと第３シリンダのものがまとめられて、接続フランジ３部分において２本の流路２２になってフロントチューブ４へと接続されている。Ｏ２センサの検出端５は、接続フランジ３部分の、２本の排気ガス流路２２、２２の間の位置に設けた凹所６に装着されている。即ち、排気マニホールド２のフロントチューブ４との接続フランジ３に、通路６１、６１で２本の排気ガス流路２２、２２に連通する凹所６が形成され、この凹所の壁に設けたねじ孔６２にＯ２センサの検出端５が螺着されている。
【００１５】
本願発明者らが排気ガスの品質が悪化した車両の上記構造で装着されているＯ２センサの検出端５を取り外し、副室と呼ばれる凹所６を調べたところ、検出端５及び副室６内にカーボンが付着していた。本願発明者らは、検出端５のカーボンの付着によってＯ２センサの検出値に誤差が生じ、その誤った検出値に基づいてエンジンの運転状態が制御されていたために、排気ガスの品質の悪化が生じたものと考え、以下に述べるような処置を行った。
【００１６】
まず、Ｏ２センサの検出端５を副室６部分から取り外し、副室６の壁のねじ孔６２に、図５、６に示すように、盲ボルト６３を取付けて、当該ねじ孔から排気が漏出しないように、副室６を閉鎖した。そして、図７ないし図１０に示すように、フロントチューブ４の中間部に設けられている触媒室４２の直前の位置に、フロントチューブ４の側面に貫通孔４６を設け、当該貫通孔にナット４３を溶接した。そして、図１０に詳細を示すように、副室６から取り外したＯ２センサの検出端５を当該ナット４３にねじ込んで固定して、触媒室４２の直前部分を通過する排気ガスの酸素ガス濃度を検出するようにした。
【００１７】
なお、図に示した形式の乗用車では、前述した排気マニホールドの接続フランジ３の２本の排気ガス流路２２、２２にそれぞれ接続される２本のチューブ４４が触媒室４２の上流部分で１本にまとめられている。触媒室４２の下流側のチューブ４５は、図示しないエキゾーストパイプに接続されている。
【００１８】
上記のような改修を行ったところ、Ｏ２センサの検出端へのカーボンの付着はなくなり、排気ガスの品質も正常値に戻って、以後は排気ガスの劣化現象は生じなかった。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したこの発明により、排気ガス流路の周壁の一部に凹所を形成して、当該凹所にＯ２センサの検出端を取付けた自動車に生ずる排気ガスの劣化現象を防止することができるという効果がある。即ち、ある種の自動車において、使用後に排気ガスの品質低下が生ずるという現象が見られ、その原因と対処方法が見出されていなかったため、排気ガスが劣化した車両の排気ガス品質を向上させる適切な手段を講ずることができなかった。これに対してこの発明によれば、そのような車両の排気ガスの品質をディーラーの工場や小規模の自動車修理工場ででも可能な手段により改善することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｏ２センサの検出端を排気マニホールドに取付けた自動車のエンジンの例を示す正面図
【図２】図１のエンジンの排気マニホールドの上面図
【図３】図１のエンジンの排気マニホールドの下面図
【図４】Ｏ２センサの検出端の装着構造を図３のＡ−Ａ線断面で示す図
【図５】本発明方法を実施した後の排気マニホールドの上面図
【図６】本発明の方法を実施した後の図３のＡ−Ａ線断面に相当する図
【図７】本発明の方法でＯ２センサの検出端の取付部を設けたフロントチューブの上面図
【図８】図７のフロントチューブの側面図
【図９】Ｏ２センサの検出端を取付けたフロントチューブの上面図
【図１０】図９の検出端の取付部の詳細を示す部分断面図
【符号の説明】
１  自動車エンジン
２  排気マニホールド
４  フロントチューブ
５  Ｏ２センサの検出端
６  凹所
２２  排気流路
４２  触媒室
４３  ナット
４６  貫通孔
６２  検出端装着用のねじ孔
６３  盲ボルト
【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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