(57)【要約】【課題】センサに排気ガス中の凝縮水が付着するのを低減すること。【解決手段】ほぼ水平方向に延びる排気管１０に取り付けられたセンサ１２に排気ガス中の凝縮水１３が付着するのを低減するために、排気管１０の内部におけるセンサ１２の上流側に、排気ガスの一部を当該センサ１２に対して鋭角θに整流するための整流板１４を備えた。整流板１４により、排気ガスの一部が当該センサ１２に対して鋭角に整流されるため、凝縮水１３が当該センサ１２に付着する確率が低減する。付着した凝縮水１３は、落下が促され、センサ１２から早期に離脱し易くなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ水平方向に延びる排気管に取り付けられたセンサに排気ガス中の水分が付着するのを低減するための排気管取り付けセンサの被水低減構造であって、
前記排気管の内部における前記センサの上流側には、前記排気ガスの一部を当該センサに対して鋭角に整流する整流板を備えたことを特徴とする排気管取り付けセンサの被水低減構造。
【請求項２】
前記整流板は、当該整流板に付着した前記水分を捕捉収集し前記排気管の径方向に導いて落下させる導水路部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の排気管取り付けセンサの被水低減構造。
【請求項３】
ほぼ水平方向に延びる排気管に取り付けられたセンサに排気ガス中の水分が付着するのを低減するための排気管取り付けセンサの被水低減構造であって、
前記センサは、その取り付け軸が前記排気管の中心軸に対して鋭角をなすように当該排気管に取り付けられていることを特徴とする排気管取り付けセンサの被水低減構造。
【請求項４】
ほぼ水平方向に延びる排気管に取り付けられたセンサに排気ガス中の水分が付着するのを低減するための排気管取り付けセンサの被水低減構造であって、
前記排気管における前記センサの上流側には、前記排気ガスの一部を当該センサに対して鋭角に整流する絞り部を備えたことを特徴とする排気管取り付けセンサの被水低減構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排気管取り付けセンサの被水低減構造に関し、更に詳しくは、排気ガス中の凝縮水が溜まり易いほぼ水平方向に延びた排気管であっても、センサに水分（凝縮水）が付着するのを低減することができ、センサの損傷を抑制することができる排気管取り付けセンサの被水低減構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用エンジン等の排気管に取りつけられ、排気ガス（被測定ガス）中の特定ガス成分を検出するセンサが知られている。このようなセンサとしては、たとえば、ジルコニアなどの固体電解質からなるガス検出素子を用い酸素濃度を検出するガスセンサ（酸素センサ）や酸化窒素ガス濃度を検出するＮＯｘセンサ等が公知である。
【０００３】
これらのセンサのガス検出素子は、排気ガスに曝されるガス接触部を有しており、ヒータを用いてこのガス検出素子を高温加熱して活性化することにより排気ガス中の特定ガス成分を検出できるように構成されている。
【０００４】
これらのセンサの排気管への取り付け構造は、センサを正確に作動させるためのみならず、耐久性やメンテナンス性といった点からも重要である。特に、エンジン停止後、排気系に存在した水蒸気が凝縮して溜まる凝縮水への対策が重要である。
【０００５】
動作条件を高温とするためにヒータ加熱される上記センサでは、排気管中の凝縮水がセンサに付着すると、センサの温度が低下して測定結果に影響を及ぼすほか、凝縮水によりセンサが急冷された場合には、素子に損傷を生じる虞もある。
【０００６】
すなわち、上記センサのガス検出素子は、熱衝撃に対して脆いセラミックから形成されていることが多いため、高温に加熱された当該ガス検出素子に排気ガス中の水分（凝縮水）が付着すると、クラックが発生して破損する虞があった。
【０００７】
このため、凝縮水が直接センサに触れないように、センサは排気管の上側に配置されるのが一般的であった。
【０００８】
このようなセンサの排気管への取り付け構造として、たとえば、センサの取り付け軸方向を被測定ガスの流れる方向に対して傾斜させる技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００９】
また、その他の関連する技術として、排気ガスブランチ管からの排気ガスがセンサに均等に当たるように整流板を設けたもの(特許文献２参照)や、排気ガスブランチ管側に整流板を設けてセンサへの排気の当たりを調整するもの(特許文献参３照)や、エンジン空吹かしによる排気凝縮水がセンサに付着するのを抑制するもの(特許文献４参照)等が公知である。
【００１０】
また、排気管内部の凝縮水がセンサに付着するのを低減するために、排気管の一部を、上流側より低く形成し、その低く形成された排気管の床部より高い位置にセンサを取り付け、排気管の床部より低い位置に貯留部を設け、貯留部と排気管とをセンサ取付位置の上流側と下流側の２箇所で連通したセンサの取付構造が公知である(特許文献５参照)
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−９３３３７号公報
【特許文献２】特開２００２−２３５５３９号公報
【特許文献３】特開２００３−８３０６１号公報
【特許文献４】特開平１１−２１２０号公報
【特許文献５】特開２００４−１２４７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記のような従来手段を採用しても、エンジンの再始動時に排気管内を流れる高圧排気ガスにより、上記凝縮水が飛散してセンサに付着し、検出精度を低下させたり、耐久性を悪化させるという課題があった。
【００１３】
また、排気ガス中の凝縮水が溜まり易いほぼ水平方向に延びた排気管を備えたエンジンにあっては、エンジンの運転に伴い、排気ガスが排気管内を高速かつ圧力の変化を伴って流れる。
【００１４】
このため、排気管底部に溜まった凝縮水は巻き上げられ、排気管上部に設置されたセンサに付着する虞もあった。したがって、センサの取り付け位置を排気管の上側にする程度の対応では、かかる課題を解決することができなかった。
【００１５】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、排気ガス中の凝縮水が溜まり易いほぼ水平方向に延びた排気管であっても、センサに水分（凝縮水）が付着するのを低減することができ、センサの損傷を抑制することができる排気管取り付けセンサの被水低減構造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】
【００１６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項１に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造は、ほぼ水平方向に延びる排気管に取り付けられたセンサに排気ガス中の水分が付着するのを低減するための排気管取り付けセンサの被水低減構造であって、前記排気管の内部における前記センサの上流側には、前記排気ガスの一部を当該センサに対して鋭角に整流する整流板を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
したがって、この発明によれば、整流板によって排気ガスの一部がセンサに対して鋭角に整流されるため、排気ガス中の水分（凝縮水）が当該センサに付着する確率が低減する。
【００１８】
また、排気管の底部に溜まった凝縮水がガスの流れによって一旦巻き上げられても、整流板によって整流された下向きの排気ガスによって下向きに流されるので、センサに付着する確率が低減する。
【００１９】
更に、凝縮水がセンサに付着したとしても、センサに対して鋭角に当たるガス流動により、付着した凝縮水の落下が促され、センサから早期に離脱し易くなる。
【００２０】
また、この発明の請求項２に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造は、請求項１に記載の発明において、前記整流板は、当該整流板に付着した前記水分を捕捉収集し前記排気管の径方向に導いて落下させる導水路部を備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
したがって、この発明によれば、捕捉収集された凝縮水が排気管の径方向に導かれて排出されるので、凝縮水がセンサに付着するのを更に低減することができる。
【００２２】
また、この発明の請求項３に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造は、ほぼ水平方向に延びる排気管に取り付けられたセンサに排気ガス中の水分が付着するのを低減するための排気管取り付けセンサの被水低減構造であって、前記センサは、その取り付け軸が前記排気管の中心軸に対して鋭角をなすように当該排気管に取り付けられていることを特徴とするものである。
【００２３】
したがって、この発明によれば、センサの取り付け軸が排気管の中心軸に対して鋭角をなすように当該排気管に取り付けられているので、排気管の中心軸に沿って流れる排気ガスの一部が当該センサに対して鋭角に当たることとなるため、排気ガス中の凝縮水が当該センサに付着する確率が低減する。
【００２４】
また、排気管の底部に溜まった凝縮水がガスの流れによって一旦巻き上げられてガスの主流に乗った場合も、上記の場合と同様にセンサに対して鋭角に当たることとなるため、センサに付着する確率が低減する。
【００２５】
更に、凝縮水がセンサに付着したとしても、センサに対して鋭角に当たるガス流動により、付着した凝縮水の落下が促され、センサから早期に離脱し易くなる。
【００２６】
また、この発明の請求項４に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造は、ほぼ水平方向に延びる排気管に取り付けられたセンサに排気ガス中の水分が付着するのを低減するための排気管取り付けセンサの被水低減構造であって、前記排気管における前記センサの上流側には、前記排気ガスの一部を当該センサに対して鋭角に整流する絞り部を備えたことを特徴とするものである。
【００２７】
したがって、この発明によれば、排気管の中心軸に沿って流れる排気ガスの一部が絞り部によって絞られ、センサに対して鋭角に当たることとなるため、排気ガス中の凝縮水が当該センサに付着する確率が低減する。
【００２８】
また、排気管の底部に溜まった凝縮水がガスの流れによって一旦巻き上げられてガスの主流に乗った場合も、上記の場合と同様にセンサに対して鋭角に当たることとなるため、センサに付着する確率が低減する。
【００２９】
更に、凝縮水がセンサに付着したとしても、絞り部によってセンサに対して鋭角に当たるガス流動により、付着した凝縮水の落下が促され、センサから早期に離脱し易くなる。
【発明の効果】
【００３０】
この発明に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造（請求項１）によれば、排気ガスの一部をセンサに対して鋭角に整流する整流板を設けたことにより、センサに水分（凝縮水）が付着するのを低減することができ、センサの損傷を抑制することができる。したがって、センサの制御性を向上することができ、空燃比等の測定対象を正確に制御することができる。
【００３１】
また、この発明に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造（請求項２）によれば、整流板に導水路部を設けたことにより、凝縮水がセンサに付着するのを更に低減することができるので、センサの制御性を更に向上することができ、空燃比を正確に制御することができる。
【００３２】
また、この発明に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造（請求項３）によれば、センサの取り付け軸が排気管の中心軸に対して鋭角をなすように設けたことにより、センサに凝縮水が付着するのを低減することができ、センサの損傷を抑制することができる。
【００３３】
また、この発明に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造（請求項４）によれば、排気ガスの一部をセンサに対して鋭角に整流する絞り部を設けたことにより、センサに凝縮水が付着するのを低減することができ、センサの損傷を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、この発明に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。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。
【実施例１】
【００３５】
図１は、この発明の実施例１に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造を示す側面断面図、図２は、排気管取り付けセンサの被水低減構造を示す正面図、図３は、整流板を設けていない場合に凝縮水がセンサに当たる様子を示す模式図、図４は、整流板を設けた場合に凝縮水がセンサに当たる様子を示す模式図である。
【００３６】
図１および図２に示すように、たとえば排気ガス中の酸素濃度を検知するセンサ１２は、ほぼ水平方向に延びる排気管１０の上部にほぼ垂直に取り付けられている。そして、排気管１０の内部におけるセンサ１２の上流側には、排気ガスの一部を当該センサ１２に対して鋭角に整流するための整流板１４が設けられている。
【００３７】
すなわち、この整流板１４の取り付け軸Ｊとセンサ１２の取り付け軸Ｃとのなす角度θが鋭角をなすように設けられている。なお、図１において、上記取り付け軸Ｊは、説明の便宜上、整流板１４から若干離してこれと平行に記載してある。
【００３８】
つぎに、ガス流れによる凝縮水１３の挙動について説明する。図３に示すように、排気管１０に整流板１４を設けていない従来の場合には、排気ガスの流れはセンサ１２に対してほぼ直角に当たるので、排気ガス中の凝縮水１３はセンサ１２に直角に当たり、当該センサ１２に付着し易い。
【００３９】
センサ１２に付着した凝縮水１３は、センサ１２のガス取り入れ孔（図示せず）からセンサ１２内に進入したり、あるいはガスの流れおよび自重によって所定時間の滞留（付着）を経て排気管１０の底部へと落下する。すなわち、凝縮水１３の付着頻度が高まり、付着時間が長くなるため、センサ１２に熱衝撃を与え、素子割れを起こさせる可能性も高くなり易い。
【００４０】
一方、図１および図４に示すように、排気管１０に整流板１４を設けた本実施例１の場合には、排気ガスの一部が当該センサ１２に対して鋭角に整流（下向きに整流）されるため、排気ガス中の凝縮水１３が当該センサ１２に付着する確率が低減する。
【００４１】
また、図１に示すように、排気管１０の底部に溜まった凝縮水１３がガスの流れによって一旦巻き上げられても、上記整流板１４によって整流された下向きの排気ガスによって下向きに流されるので、センサ１２に付着する確率が低減する。
【００４２】
更に、図４に示すように、凝縮水１３がセンサ１２に付着したとしても、センサ１２に対して鋭角に当たるガス流動により、付着した凝縮水１３の落下が促され、センサ１２から早期に離脱し易くなる。
【００４３】
以上のように、この実施例１に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造によれば、センサ１２に凝縮水１３が付着するのを低減することができ、センサ１２の損傷を抑制することができるので、センサ１２の制御性を向上することができ、空燃比を正確に制御することができる。
【実施例２】
【００４４】
図５は、この発明の実施例２に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造を示す側面断面図、図６は、排気管取り付けセンサの被水低減構造を示す正面図、図７は、整流板を示す拡大正面図、図８は、整流板の導水路部を示す断面図である。なお、以下の説明において、すでに説明した部材と同一もしくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略または簡略化する。
【００４５】
図５〜図８に示すように、本実施例２では、上記実施例１で示した整流板１４の先端部に、当該整流板１４に付着した凝縮水１３を捕捉収集し、排気管１０の径方向に導いて落下させる導水路部１４ａを備えたものである。この導水路部１４ａには、排気管１０の径方向に向けて所定の水勾配が設けられている。
【００４６】
このように構成された導水路部１４ａからは、図７中の破線で示すように、捕捉収集された凝縮水１３が排気管１０の径方向に導かれて排出されるので、凝縮水１３がセンサ１２に付着するのを更に低減することができる。
【００４７】
以上のように、この実施例２に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造によれば、整流板１４に導水路部１４ａを設けたことにより、凝縮水１３がセンサ１２に付着するのを更に低減することができるので、センサ１２の制御性を更に向上することができ、空燃比を正確に制御することができる。
【実施例３】
【００４８】
図９は、この発明の実施例３に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造を示す側面断面図である。図９に示すように、本実施例３に係るセンサ１２は、その取り付け軸Ｃが排気管１０の中心軸Ｋに対して鋭角θ１をなすように、排気管１２の傾斜取り付け部１５に取り付けられている。
【００４９】
センサ１２が上記のように下流側に向けて下向きとなるように取り付けられているので、排気管１０の中心軸Ｋに沿って流れる排気ガスの一部が当該センサ１２に対して鋭角に当たることとなるため、排気ガス中の凝縮水１３が当該センサ１２に付着する確率が低減する。
【００５０】
また、排気管１０の底部に溜まった凝縮水１３がガスの流れによって一旦巻き上げられてガスの主流に乗った場合も、上記の場合と同様にセンサ１２に対して鋭角に当たることとなるため、センサ１２に付着する確率が低減する。
【００５１】
更に、凝縮水１３がセンサ１２に付着したとしても、センサ１２に対して鋭角に当たるガス流動により、付着した凝縮水１３の落下が促され、センサ１２から早期に離脱し易くなる。
【００５２】
以上のように、この実施例３に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造によれば、センサ１２を排気管１０の中心軸Ｋに対して鋭角に設けたことにより、センサ１２に凝縮水１３が付着するのを低減することができ、センサ１２の損傷を抑制することができるので、センサ１２の制御性を向上することができ、空燃比を正確に制御することができる。
【実施例４】
【００５３】
図１０は、この発明の実施例４に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造を示す側面断面図である。図１０に示すように、本実施例４は、排気管１０におけるセンサ１２の上流側に、排気ガスの一部を当該センサ１２に対して鋭角θ２に整流する絞り部１６を設けたものである。すなわち、この絞り部１６は、その形成面Ｌとセンサ１２の取り付け軸Ｃとが鋭角θ２をなすように設けられている。
【００５４】
絞り部１６が上記のように設けられているので、排気管１０の中心軸に沿って流れる排気ガスの一部が絞り部１６によって絞られ、センサ１２に対して鋭角に当たることとなるため、排気ガス中の凝縮水１３が当該センサ１２に付着する確率が低減する。
【００５５】
また、排気管１０の底部に溜まった凝縮水１３がガスの流れによって一旦巻き上げられてガスの主流に乗った場合も、上記の場合と同様にセンサ１２に対して鋭角に当たることとなるため、センサ１２に付着する確率が低減する。
【００５６】
更に、凝縮水１３がセンサ１２に付着したとしても、絞り部１６によってセンサ１２に対して鋭角に当たるガス流動により、付着した凝縮水１３の落下が促され、センサ１２から早期に離脱し易くなる。
【００５７】
以上のように、この実施例４に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造によれば、排気管１０に上記絞り部１６を設けたことにより、センサ１２に凝縮水１３が付着するのを低減することができ、センサ１２の損傷を抑制することができるので、センサ１２の制御性を向上することができ、空燃比を正確に制御することができる。
【００５８】
なお、上記実施例１〜４においては、センサ１２として酸素濃度センサを例にして説明したが、これに限定されず、たとえば、ＮＯｘ濃度センサ、炭化水素濃度センサ、一酸化炭素濃度センサ等、その他のセンサであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、この発明に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造は、排気ガス（被測定ガス）に曝した状態で用いられるセンサを備えたエンジン用の排気管に有用であり、特に、センサに排気ガス中の凝縮水が付着するのを低減することを目指すエンジンに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施例１に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造を示す側面断面図である。
【図２】排気管取り付けセンサの被水低減構造を示す正面図である。
【図３】整流板を設けていない場合に凝縮水がセンサに当たる様子を示す模式図である。
【図４】整流板を設けた場合に凝縮水がセンサに当たる様子を示す模式図である。
【図５】この発明の実施例２に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造を示す側面断面である。
【図６】排気管取り付けセンサの被水低減構造を示す正面図である。
【図７】整流板を示す拡大正面図である。
【図８】整流板の導水路部を示す断面図である。
【図９】この発明の実施例３に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造を示す側面断面図である。
【図１０】この発明の実施例４に係る排気管取り付けセンサの被水低減構造を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  排気管
１２  センサ
１３  凝縮水（水分）
１４  整流板
１４ａ  導水路部
１５  傾斜取り付け部
１６  絞り部
θ、θ１、θ２  鋭角
【図１】
2007321593.tif 000003
【図２】
2007321593.tif 000004
【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】
2007321593.tif 000009
【図８】
2007321593.tif 000010
【図９】
2007321593.tif 000011
【図１０】
2007321593.tif 000012