(57)【要約】【課題】  本発明は、内燃機関の排気通路に配置される酸素センサの上流側に排気シャッタを配置してなる排気ブレーキ装置に関し、排気ブレーキの作動時にセンサ素子部に排気が流通することを確実に防止することを目的とする。【解決手段】  内燃機関の排気通路に配置される酸素センサのセンサ素子部の上流側に排気シャッタを配置してなる排気ブレーキ装置において、前記センサ素子部を、前記排気通路に沿って延存する筒状部材内に配置するとともに、前記筒状部材の排気流入側の開口部に、前記開口部を遮蔽する遮蔽用シャッタを配置してなることを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置される酸素センサのセンサ素子部の上流側に排気シャッタを配置してなる排気ブレーキ装置において、
前記センサ素子部を、前記排気通路に沿って延存する筒状部材内に配置するとともに、前記筒状部材の排気流入側の開口部に、前記開口部を遮蔽する遮蔽用シャッタを配置してなることを特徴とする排気ブレーキ装置。
【請求項２】
請求項１記載の排気ブレーキ装置において、
前記排気シャッタの作動に同期して、前記遮蔽用シャッタを作動することを特徴とする排気ブレーキ装置。
【請求項３】
請求項１記載の排気ブレーキ装置において、
前記センサ素子部の温度を測定する温度センサを備え、前記センサ素子部の温度が所定の温度以下の時に、前記遮蔽用シャッタを作動することを特徴とする排気ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に配置される酸素センサの上流側に排気シャッタを配置してなる排気ブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気性状および燃費の改善を目的として、排気系に介装された酸素センサにより排気中の酸素濃度を検出し、吸入空気と燃料との混合比が適正値になるように燃料供給量を増減する空燃比フィードバック制御が行われている。この酸素センサは、冷却時には排気中に臨むセンサ素子部が不活性となり所定の出力特性が得られないことがあるので、センサ素子部を昇温させるヒータを内部に設け、機関運転状態に基づいてオン／オフ制御したり、あるいは、常時通電することにより、センサ素子部を活性化させるものがある。
【０００３】
しかしながら、例えば、排気系に介装された排気シャッタにより機関の内部抵抗を増大して制動力を生み出す排気ブレーキを備える車両では、排気ブレーキを作動させたときは、機関への燃料供給量は皆無かあるいは微量となる。すなわち、排気ブレーキ作動時には混合気が殆ど燃焼していない状態となるので、排気温度が低下してしまう。かかる状態が長時間持続すると、酸素センサのセンサ素子部を昇温させる内蔵ヒータの発熱量以上にセンサ素子部が冷却され、酸素センサの起電力が正確な値より小さくなり、酸素濃度の誤検出を行うおそれがある。
【０００４】
このため、例えば、酸素センサの起電力特性がリッチからリーンになるにつれて単純増加するものであったならば、起電力が小さい信号は空燃比がリッチであるという信号となり、かかる信号に基づいて空燃比フィードバック制御を行うと、燃料供給系の故障診断を行っている場合には故障と診断されることも考えられる。
従来、このような問題を解決したものとして、例えば、特開平９−３２９０４３号公報に開示される酸素センサを備える内燃機関が知られている。
【０００５】
この酸素センサを備える内燃機関では、排気中に臨むセンサ素子部の周囲に中空円筒形状の遮蔽部材を配設し、排気通路の上流側および下流側に面する周壁に夫々開口部を開設したので、例えば、排気ブレーキの作動により排気温度が低下しても、遮蔽部材によって排気がセンサ素子部に直接接触することがなくなり、遮蔽部材の上流側の開口部から流入した排気のみがセンサ素子部に接触するようになる。従って、センサ素子部に接触する排気が制限され、センサ素子部が冷却される度合いが低減し、センサ素子部の温度低下を抑制することができる。その結果、酸素センサの起電力の低下、すなわち、誤検出を防止することができる。
【特許文献１】特開平９−３２９０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した酸素センサを備える内燃機関では、排気中に臨むセンサ素子部の周囲に中空円筒形状の遮蔽部材を配設し、排気通路の上流側および下流側に面する周壁に夫々開口部を開設しているため、遮蔽部材の上流側の開口部から流入した排気がセンサ素子部に接触し、センサ素子部の温度低下を引き起こすおそれがある。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、排気ブレーキの作動時にセンサ素子部に排気が流通することを確実に防止することができる排気ブレーキ装置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】
第１の発明の排気ブレーキ装置は、内燃機関の排気通路に配置される酸素センサのセンサ素子部の上流側に排気シャッタを配置してなる排気ブレーキ装置において、前記センサ素子部を、前記排気通路に沿って延存する筒状部材内に配置するとともに、前記筒状部材の排気流入側の開口部に、前記開口部を遮蔽する遮蔽用シャッタを配置してなることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明の排気ブレーキ装置は、第１の発明の排気ブレーキ装置において、前記排気シャッタの作動に同期して、前記遮蔽用シャッタを作動することを特徴とする。
第３の発明の排気ブレーキ装置は、第１の発明の排気ブレーキ装置において、前記センサ素子部の温度を測定する温度センサを備え、前記センサ素子部の温度が所定の温度以下の時に、前記遮蔽用シャッタを作動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明の排気ブレーキ装置では、センサ素子部を、排気通路に沿って延存する筒状部材内に配置し、筒状部材の排気流入側の開口部に、開口部を遮蔽する遮蔽用シャッタを配置したので、排気ブレーキの作動時にセンサ素子部に排気が流通することを確実に防止することができる。
第２の発明の排気ブレーキ装置では、排気シャッタの作動に同期して、遮蔽用シャッタを作動するようにしたので、遮蔽用シャッタの制御を容易に行うことができる。
【００１０】
第３の発明の排気ブレーキ装置では、センサ素子部の温度が所定の温度以下の時に、遮蔽用シャッタを作動するようにしたので、センサ素子部の温度が低下した時にのみ遮蔽用シャッタを確実に閉じることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１は、本発明の排気ブレーキ装置の第１の実施形態が適用される圧縮天然ガス（以下ＣＮＧという）エンジンを示している。このＣＮＧエンジン（以下エンジンという）１には、エアクリーナ２、吸気ダクト３、ミキサ４、スロットル弁５および吸気マニホールド６を介して空気が流入される。
【００１２】
また、エンジン出力を向上させるために、吸気ダクト３には、過給機としての排気ターボチャージャ（以下ターボチャージャという）７の吸気側タービン７ａおよび吸気温度を低下させるインタークーラ８が介装されている。
エンジン１からの排気は、排気マニホールド９および排気ダクト１０を介してマフラ１１から大気中に排出される。この排気ダクト１０には、その上流側から、ターボチャージャ７の排気側タービン７ｂ、排気通路を閉じることでエンジン１の内部抵抗を増大して制動効果を奏する排気ブレーキを構成する排気シャッタ１２、および、排気性状と機関出力を向上する空燃比フィードバック制御のために排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ１３が介装されている。
【００１３】
排気シャッタ１２はエアシリンダ１４によって開閉駆動され、このエアシリンダ１４にはマイクロコンピュータ内蔵のコントロールユニット１５からの駆動信号により駆動される排気ブレーキバルブ１６を介して図示しないエアリザーバからエアが供給される。
ミキサ４には、吸気通路面積を絞ることで負圧を発生させるベンチュリ１７と、デューティ制御されるフィードバックソレノイドにより駆動制御される電子燃料制御弁１８と、導入燃料流量を調整するオリフィス１９とが設けられている。
【００１４】
そして、ボンベ２０に気体で貯蔵されているＣＮＧが、ボンベ２０から押し出され、主止弁２１、燃料パイプ２２、ソレノイドバルブ２３を経て、レギュレータ２４ａ，２４ｂに供給される。
レギュレータ２４ａ，２４ｂ内に供給されたＣＮＧは、エンジン冷却水で加熱され略大気圧のガスとなり、ミキサ４を通過する吸入空気流量に応じてベンチュリ負圧により吸引され、吸入空気と混合し、エンジン１に供給される。さらに、レギュレータ２４ａ，２４ｂとミキサ４とを連通する燃料パイプ２５には、ＣＮＧの供給および遮断の応答性を向上させるために燃料カット弁２６が介装されている。
【００１５】
なお、図１において、符号２７は、空気とＣＮＧとの混合気に火花点火を行う点火栓、符号２８は、点火栓２７に高圧電圧を供給するイグニッションコイルである。
図２は、図１のエンジン１に配置される排気ブレーキ装置の詳細を示している。なお、図１には、この排気ブレーキ装置が模式的に示されている。
図２において、符号１０は排気ダクトを示している。この排気ダクト１０には、酸素センサ１３が配置されている。酸素センサ１３の上流には、排気シャッタ１２が配置されている。この排気シャッタ１２は、開閉機構３１を介してエアシリンダ１４により開閉可能とされている。エアシリンダ１４は、排気ブレーキバルブ１６を介してエアリザーバ３２に接続されている。
【００１６】
排気ダクト１０の排気シャッタ１２の下流には、酸素センサ１３のセンサ素子部１３ａが配置されている。このセンサ素子部１３ａは、先端が開口する遮蔽部材３３内に配置されている。遮蔽部材３３は、排気ダクト１０に沿って延存する筒状部材３４内に配置されている。この筒状部材３４は、図３に示すように、円筒状をしており、両端に開口部３４ａ，３４ｂが形成されている。筒状部材３４の排気流入側の開口部３４ａには、開口部３４ａを遮蔽する遮蔽用シャッタ３５が配置されている。この遮蔽用シャッタ３５は、開閉機構３６を介してエアシリンダ３７により開閉可能とされている。エアシリンダ３７は、遮蔽用バルブ３８を介してエアリザーバ３２に接続されている。
【００１７】
図２において符号１５は、コントロールユニットを示している。このコントロールユニット１５は、後述するように、排気ブレーキバルブ１６および遮蔽用バルブ３８を開閉する。排気ブレーキバルブ１６を開くと、エアリザーバ３２からのエアがエアシリンダ１４に供給され、排気シャッタ１２が閉じられる。また、遮蔽用バルブ３８を開くと、エアリザーバ３２からのエアがエアシリンダ３７に供給され、遮蔽用シャッタ３５が閉じられる。この実施形態では、排気シャッタ１２の作動に同期して、遮蔽用シャッタ３５が作動される。
【００１８】
図４は、上述した排気ブレーキ装置の動作を示す説明図である。
先ず、ステップＳ１において、運転席の近傍に配置される排気ブレーキの手元スイッチ(不図示)がオンされたか否かが判断される。
オンされた場合には、ステップＳ２において、排気ブレーキの作動条件が満たされているか否かが判断される。この作動条件には、少なくとも、クラッチが繋がっていること、トランスミッションのギヤーがニュートラル位置にないこと、アクセルペダルが踏まれていないことが挙げられる。コントロールユニット１５は、車両側から入力されている種々の信号Ｓに基づいてこの作動条件を判断する。
【００１９】
排気ブレーキの作動条件を満たしている場合には、ステップＳ３において、排気ブレーキバルブ１６および遮蔽用バルブ３８が同時に開かれる。そして、これにより、排気シャッタ１２および遮蔽用シャッタ３５が同時に閉じられる。
上述した排気ブレーキ装置では、センサ素子部１３ａを、排気ダクト１０に沿って延存する筒状部材３４内に配置し、筒状部材３４の排気流入側の開口部３４ａに、開口部３４ａを遮蔽する遮蔽用シャッタ３５を配置したので、排気ブレーキの作動時にセンサ素子部１３ａに排気が流通することを確実に防止することができる。従って、排気ブレーキの作動時に、センサ素子部１３ａの温度低下を引き起こすおそれがなくなる。これにより、酸素センサ１３の起電力の減少により故障と診断されるおそれがなくなり、また、排気ブレーキが自動的に解除されるおそれを無くすことができる。
【００２０】
また、排気シャッタ１２の作動に同期して、遮蔽用シャッタ３５を作動するようにしたので、遮蔽用シャッタ３５の制御を容易に行うことができる。
(第２の実施形態)
この実施形態では、図５に示すように、酸素センサ１３のセンサ素子部１３ａには、センサ素子部１３ａの温度を測定する温度センサ４１が配置されている。そして、コントロールユニット１５は、温度センサ４１から入力される温度が所定の温度以下の時に、遮蔽用シャッタ３５を作動する。
【００２１】
図６は、この実施形態の排気ブレーキ装置の動作を示す説明図である。
先ず、ステップＳ１において、運転席の近傍に配置される排気ブレーキの手元スイッチ(不図示)がオンされたか否かが判断される。
オンされた場合には、ステップＳ２において、前述した排気ブレーキの作動条件が満たされているか否かが判断される。
【００２２】
排気ブレーキの作動条件を満たしている場合には、ステップＳ３において、排気ブレーキバルブ１６が開かれる。これにより、排気シャッタ１２が閉じられる。
次に、ステップＳ４において、温度センサ４１から入力される温度が所定の温度(例えば６５０℃)以下か否かが判断される。
所定の温度以下の場合には、ステップＳ５において、遮蔽用バルブ３８が開かれる。これにより、遮蔽用シャッタ３５が閉じられる。
【００２３】
この実施形態の排気ブレーキ装置では、センサ素子部１３ａの温度が所定の温度以下の時に、遮蔽用シャッタ３５を作動するようにしたので、センサ素子部１３ａの温度が低下した時にのみ遮蔽用シャッタ３５を確実に閉じることができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。
【００２４】
(１)上述した実施形態では、ＣＮＧエンジンを前提として説明したが、本発明に係る酸素センサ１３をガソリンエンジン等に使用してもよく、この場合も同様な効果を奏することができる。
(２)上述した実施形態において、酸素センサ１３にヒータを設け、排気ブレーキの作動時にヒータをオンするようにしても良い。
【００２５】
(３)上述した実施形態では、筒状部材３４を断面円形状にした例について説明したが、例えば、断面矩形状等にしても良い。
(４)上述した実施形態では、センサ素子部１３ａを遮蔽部材３３内に収容した例について説明したが、必ずしも遮蔽部材内に収容しなくても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の排気ブレーキ装置の実施形態が適用されるＣＮＧエンジンを示す説明図である。
【図２】本発明の排気ブレーキ装置の第１の実施形態を示す説明図である。
【図３】図２の酸素センサおよび遮蔽部材の詳細を示す説明図である。
【図４】図２の排気ブレーキ装置の動作を示す説明図である。
【図５】本発明の排気ブレーキ装置の第２の実施形態の要部を示す説明図である。
【図６】第２の実施形態の排気ブレーキ装置の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０：排気ダクト、１２：排気シャッタ、１３：酸素センサ、１３ａ：センサ素子部、３４：筒状部材、３４ａ：開口部、３５：遮蔽用シャッタ、４１：温度センサ。
【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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