(57)【要約】【課題】コストの上昇を抑えつつ成分検出センサの検出精度を向上させることができる内燃機関の排気装置を提供する。【解決手段】内燃機関の排気装置１０は、排気に含まれる成分を検出する成分検出センサとしてＡ／Ｆセンサ２４を備えている。排気管１１には、差圧センサ２０の下流センサ２２及び温度センサ２３が排気管１１内に突出するように設けられている。Ａ／Ｆセンサ２４は、下流センサ２２及び温度センサ２３より排気流れ方向下流に配設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気に含まれる成分を検出する成分検出センサを備えた内燃機関の排気装置であって、
前記成分検出センサは、排気管内に突出するように設けられている別のセンサより排気流れ方向下流に配設されている
ことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の内燃機関の排気装置は、排気管に空燃比等、排気に含まれる成分を検出する成分検出センサを備えている。そして、排気管における成分検出センサより排気流れ上流には、排気流れを横切る方向に延びる棒状部材が挿入されている。こうした特許文献１に記載の内燃機関の排気装置では、排気管における棒状部材の配設位置を排気が通過する際に、同棒状部材によって排気流れが乱されて排気が撹拌される。こうして排気が撹拌されることにより、排気管における棒状部材の配設位置より排気流れ下流においては、排気に含まれる成分の分布のばらつきが小さくなる。そして、こうして成分の分布のばらつきが小さくなった排気が成分検出センサに到達することとなるため、成分検出センサによる検出精度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０７７６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関の排気装置では、排気流れを乱す目的のみで棒状部材を配設しており、棒状部材の配設に係るコストが発生し、この点で改善の余地があった。
【０００５】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストの上昇を抑えつつ成分検出センサの検出精度を向上させることができる内燃機関の排気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための内燃機関の排気装置は、排気に含まれる成分を検出する成分検出センサを備えている。そして、成分検出センサは、排気管内に突出するように設けられている別のセンサより排気流れ方向下流に配設されている。
【０００７】
排気管には、成分検出センサの他にも、成分検出センサとは別のセンサが設けられている。上記構成では、こうした別のセンサより排気流れ下流に成分検出センサを設けるようにしている。なお、別のセンサとしては、例えば排気の温度を検出するセンサや、排気の圧力を検出するセンサ等がある。
【０００８】
上記構成によれば、成分検出センサより排気流れ上流に配設されている別のセンサの配設位置を排気が通過する際に、同センサによって排気流れが乱されて排気が撹拌される。このため、排気管における同センサの配設位置より排気流れ下流においては、排気に含まれる成分の分布のばらつきが小さくなる。そして、こうして成分の分布のばらつきが小さくなった排気が成分検出センサに到達することとなるため、成分検出センサによる検出精度を向上させることができる。
【０００９】
また、上記構成によれば、成分検出センサより排気流れ上流に配設されているセンサに検出値の出力といった本来の役割に加えて、排気流れを乱す役割を担わせることができる。このため、排気流れを乱すために棒状部材等を別途設ける必要がないため、コストの発生を抑えることができる。
【００１０】
したがって、コストの上昇を抑えつつ成分検出センサの検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】内燃機関の排気装置の一実施形態を示す模式図。
【図２】図１の２−２線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、内燃機関の排気装置の一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関の排気装置１０の排気管１１に、排気流れ上流側から順に、排気中の炭化水素（ＨＣ）を酸化処理する触媒が担持された酸化触媒１３と、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ１４と、が設けられている。また、排気管１１は湾曲した形状をなしている。
【００１３】
また、排気管１１には、各種センサが取り付けられている。例えば、排気管１１におけるフィルタ１４より排気流れ上流には、上流センサ２１が取り付けられており、フィルタ１４より排気流れ下流には、下流センサ２２が取り付けられている。そしてこれら上流センサ２１と下流センサ２２とを組み合わせて差圧センサ２０が構成されている。上流センサ２１及び下流センサ２２は、検出素子に作用する圧力に応じた信号を出力する。そして、差圧センサ２０は、上流センサ２１及び下流センサ２２の検出値に基づいて、フィルタ１４の排気流れ上流と排気流れ下流との排気圧の差を検出する。また、排気管１１における下流センサ２２より排気流れ下流には、排気流れ上流側から順に、排気の温度を検出する温度センサ２３と、排気に含まれる酸素の量に応じた検出値を出力するＡ／Ｆセンサ２４とが取り付けられている。
【００１４】
上流センサ２１、下流センサ２２、温度センサ２３、及びＡ／Ｆセンサ２４は、排気管１１の壁部に形成された挿入孔１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄからそれぞれ排気管１１の内部に挿入されている。なお、本実施形態では、Ａ／Ｆセンサ２４が、排気に含まれる成分を検出する成分検出センサに相当する。また、内燃機関の排気装置１０は、こうした上流センサ２１及び下流センサ２２からなる差圧センサ２０と、温度センサ２３と、Ａ／Ｆセンサ２４とを含んで構成されている。
【００１５】
図２に示すように、下流センサ２２、温度センサ２３、及びＡ／Ｆセンサ２４は、排気管１１内に突出するように設けられている。なお、図示はされていないものの、上流センサ２１も排気管１１内に突出するように設けられている。また、本実施形態では、下流センサ２２、温度センサ２３、及びＡ／Ｆセンサ２４が、排気管１１の中心軸の延伸方向に沿って、すなわち排気流れ方向に沿って直線状に並んでいる。
【００１６】
図１に示すように、各種センサからの出力は制御装置３０に入力される。この制御装置３０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムや演算マップなどを予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果などを一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、出・入力インターフェースなどを備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。
【００１７】
そして、制御装置３０により、フィルタ再生制御などの内燃機関の各種制御が行われる。フィルタ再生制御は、差圧センサ２０による検出値や温度センサ２３による検出値に基づいて実行される制御であり、酸化触媒１３より排気流れ上流において燃料噴射弁によって排気中に燃料を添加するものである。こうしたフィルタ再生制御を実行することにより、排気に添加された燃料が酸化触媒１３で酸化して同酸化触媒１３から流出する排気の温度が高くなり、酸化触媒１３より排気流れ下流に配置されたフィルタ１４の温度が高くなる。フィルタ１４が高温になると、フィルタ１４に堆積したＰＭが燃焼してフィルタ１４から除去される。本実施形態の内燃機関の排気装置１０は、こうした制御装置３０を含んで構成されている。
【００１８】
次に、本実施形態の作用及びその作用によって得られる効果について説明する。
排気管１１には、Ａ／Ｆセンサ２４の他にも、差圧センサ２０や温度センサ２３といったＡ／Ｆセンサ２４とは別のセンサが設けられている。本実施形態では、こうした別のセンサより排気流れ下流にＡ／Ｆセンサ２４を設けるようにしている。
【００１９】
本実施形態によれば、Ａ／Ｆセンサ２４より排気流れ上流に配設されている下流センサ２２や温度センサ２３の配設位置を排気が通過する際に、これら下流センサ２２や温度センサ２３によって排気流れが乱されて排気が撹拌される。このため、排気管１１における下流センサ２２や温度センサ２３の配設位置より排気流れ下流においては、排気に含まれる成分の分布のばらつきが小さくなる。そして、こうして成分の分布のばらつきが小さくなった排気がＡ／Ｆセンサ２４に到達することとなるため、Ａ／Ｆセンサ２４による検出精度を向上させることができる。
【００２０】
また、上記内燃機関の排気装置１０によれば、以下に示す効果も奏することができる。
（１）Ａ／Ｆセンサ２４より排気流れ上流に配設されている下流センサ２２や温度センサ２３に、検出値の出力といった本来の役割に加えて、排気流れを乱す役割を担わせることができる。このため、排気流れを乱すために棒状部材等を別途設ける必要がないため、コストの発生を抑えることができる。したがって、コストの上昇を抑えつつＡ／Ｆセンサ２４の検出精度を向上させることができる。
【００２１】
（２）本実施形態のように湾曲した形状をなす排気管１１では、排気が排気管１１の湾曲部分を流れることで、排気管１１における湾曲部分より排気流れ下流の一部分に排気が集中して流れ込みやすい。このため、排気管１１を流れる排気中で成分の分布のばらつきが生じやすく、Ａ／Ｆセンサ２４による検出精度の低下といった問題が生じやすい。本実施形態では、排気管１１が上記のように排気中での成分の分布のばらつきを生じさせやすい形状であっても、Ａ／Ｆセンサ２４の検出精度を向上させることができる。
【００２２】
（３）Ａ／Ｆセンサ２４より排気流れ上流に、下流センサ２２及び温度センサ２３といった２つのセンサが配設されている。このため、Ａ／Ｆセンサ２４より排気流れ上流に１つのセンサが配設されている場合と比較して、排気がＡ／Ｆセンサ２４に到達するまでに多くのセンサの配設位置を通過することとなり、排気がより撹拌される。したがって、Ａ／Ｆセンサ２４に到達する排気に含まれる成分の分布のばらつきがより小さくなり、Ａ／Ｆセンサ２４による検出精度をより向上させることができる。
【００２３】
（４）上流センサ２１及び下流センサ２２においては、検出素子に作用する圧力の向きが揃っていることが好ましい。したがって、差圧センサ２０の検出精度を向上させるためには、同差圧センサ２０の下流センサ２２に到達するときの排気の流れ方向が揃っていることが望ましい。本実施形態では、Ａ／Ｆセンサ２４より排気流れ上流に配設されている下流センサ２２及び温度センサ２３のうち、下流センサ２２を温度センサ２３より排気流れ上流に配設している。このため、センサ等によって流れが乱される前の排気を下流センサ２２に到達させることができ、差圧センサ２０の検出精度を向上させることができる。一方、温度センサ２３には、下流センサ２２によって流れが乱された排気が到達することとなる。しかしながら、温度センサ２３の検出精度は、同温度センサ２３に到達する排気の流れ方向による影響を受けにくい。このため、上記のように下流センサ２２より排気流れ下流に温度センサ２３を配設したとしても、温度センサ２３の検出精度は確保することができる。
【００２４】
なお、上述の実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・下流センサ２２、温度センサ２３、及びＡ／Ｆセンサ２４は、排気管１１の排気流れ方向に沿って直線状に並んでいなくともよい。例えば、各センサ２２，２３，２４のうち、Ａ／Ｆセンサ２４を排気流れ方向の最下流に配設させた状態で、排気管１１の周方向の配設位置を互いにずらして各センサ２２，２３，２４を配設してもよい。
【００２５】
・他のセンサよりも排気流れ下流にＡ／Ｆセンサ２４が配設されていれば、他のセンサの配設位置を通過して乱れが生じ、撹拌された排気がＡ／Ｆセンサ２４に到達するようになる。したがって、Ａ／Ｆセンサ２４より排気流れ上流に、必ずしも複数のセンサを配設する必要はない。例えば、下流センサ２２及び温度センサ２３のいずれか一方を配設するようにしてもよい。
【００２６】
・成分検出センサとしてＡ／Ｆセンサ２４を備える排気装置１０を例に説明したが、排気に含まれる成分を検出する成分検出センサを備える排気装置においては、上記実施形態が解決している課題と同様の課題が生じ得る。したがって、Ａ／Ｆセンサ２４にかえて排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を検出するＮＯｘセンサ等、他の成分検出センサを採用してもよい。こうした排気装置においても、上記実施形態と同様に成分検出センサによる検出精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０…内燃機関の排気装置、１１…排気管、２０…差圧センサ、２１…上流センサ、２２…下流センサ、２３…温度センサ、２４…Ａ／Ｆセンサ、３０…制御装置。
【図１】
2017186926.tif 000003
【図２】
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