JP2011226824A - 排気センサー - Google Patents

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Abstract

【課題】センサー本体に形成されるガス入口とガス出口との間に適切な圧力差を発生させることにより、センサー本体内部での排気ガスの滞留を抑制する。
【解決手段】排気ガス成分の測定を行う排気センサー１０において、エンジン１の排気管５に挿入される筒状のセンサー本体１１と、センサー本体１１に排気ガス上流側に臨んで開口されたガス入口１２と、センサー本体１１に排気ガス下流側に臨んで開口されたガス出口１３とを備え、ガス入口１２とガス出口１３との圧力差により、排気ガスがガス入口１２からセンサー本体１１内部に取り込まれた後にガス出口１３から排出されるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気ガス成分の測定を行う排気センサーに関する。
排気センサーは、例えば、エンジンの排気管における排ガス後処理装置の排気ガス下流側に配設され、排気ガス成分の測定を行うものである。排ガス後処理装置としては、例えば、排気ガス中に含まれるＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）があり、排気センサーとしては、例えば、ＰＭ（粒子状物質）排出量を検知するＰＭセンサーがある。
国際公開第２００９／１０９６８８号
ところで、排気ガスを排気センサー内部（センシング部）に取り込むために、排気センサーをエンジンの排気管に取り付ける場合、排気センサー（センサー本体）が排気ガス流れに対して直交するように、排気センサーを排気管に外側から挿入することが望ましい。この場合、排気管内に露出するセンサー本体に形成されるガス入口とガス出口との間に適切な圧力差がないとセンサー本体内部に排気ガスが滞留し、排気ガス中の燃焼生成物（煤、炭化物、硫黄酸化物等）がセンサー本体内部に付着し、排気センサーの機能が損なわれる虞がある。
例えば、排気管内に露出するセンサー本体の同一周上にガス出口とガス入口とを設けていると、ガス入口とガス出口との間に圧力差が発生しにくい。
そこで、本発明の目的は、センサー本体に形成されるガス入口とガス出口との間に適切な圧力差を発生させることにより、センサー本体内部での排気ガスの滞留を抑制することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、排気ガス成分の測定を行う排気センサーにおいて、エンジンの排気管に挿入される筒状のセンサー本体と、該センサー本体に排気ガス上流側に臨んで開口されたガス入口と、前記センサー本体に排気ガス下流側に臨んで開口されたガス出口とを備え、前記ガス入口と前記ガス出口との圧力差により、排気ガスが前記ガス入口から前記センサー本体内部に取り込まれた後に前記ガス出口から排出されるようにしたものである。
前記ガス出口の面積を前記ガス入口の面積よりも大きくしても良い。
前記センサー本体の下端部に前記センサー本体内部に連通する液体排出孔を設けても良い。
本発明によれば、センサー本体に形成されるガス入口とガス出口との間に適切な圧力差を発生させることにより、センサー本体内部での排気ガスの滞留を抑制することができるという優れた効果を奏する。
図１は、本発明の一実施形態に係る排気センサーが装着されるエンジンの概略図である。 図２は、図１の要部拡大図である。 図３は、他の実施形態に係る排気センサーが装着されるエンジンの要部拡大図である。
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１中、１はエンジン（本実施形態では、ディーゼルエンジン）、２はエンジン１の吸気ポート１ａに接続された吸気管、３は吸気管２に配設されたエアクリーナー、４はエアクリーナー３よりも吸気下流側の吸気管２に配設されエンジン１に供給する吸気を昇圧するターボコンプレッサー（ターボチャージャーのコンプレッサー）、５はエンジン１の排気ポート１ｂに接続された排気管（テールパイプ）、６は排気管５に配設されターボコンプレッサー４を駆動するタービン、７はタービン６よりも排気ガス下流側の排気管５に配設された排ガス後処理装置である。排ガス後処理装置７は、例えば、排気ガス中に含まれるＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を有する。
本実施形態の排気センサー１０は、ＯＢＤ（On-board diagnostics；自己故障診断）対応を想定した車載可能なセンサーであって、供給されるエアーに電荷をチャージし、電荷の変化量からＰＭ（粒子状物質）排出量を検知するＰＭセンサーである。
図２に示すように、本実施形態の排気センサー１０は、エンジン１の排気管５に挿入される筒状（有底筒状或いは鞘状）のセンサー本体１１と、センサー本体１１の一端部に形成されたガス入口１２と、センサー本体１１の他端部に形成されたガス出口１３と、センサー本体１１内部に収容され先端からエアーを噴出するノズル１４と、エアーに電荷をチャージする電極（図示せず）と、センサー本体１１の他端部側を閉塞するカバー１５とを備えている。
本実施形態では、センサー本体１１が排気管５内部の排気ガス流れに対して直交するように、排気センサー１０が排気管５に外側且つ上方から挿入されている。つまり、本実施形態では、センサー本体１１の長手方向が排気管５の長手方向に対して直交するように、排気センサー１０が排気管５に外側且つ上方から挿入されている。
また、本実施形態では、センサー本体１１とノズル１４とは、互いに同心的に配置されている。さらに、図示はしないが、ノズル１４の基端にはエアーコンプレッサーが接続されており、このエアコンプレッサーによってエアーがノズル１４に供給されるようになっている。
また、本実施形態に係る排気センサー１０は、排気管５内部の排気ガス流れに対して、ガス入口１２が排気管５上流側（排気ガス上流側）へ指向し、ガス出口１３が排気管５下流側（排気ガス下流側）へ指向した構造を有している。つまり、ガス入口１２は排気ガス上流側に臨んでセンサー本体１１に開口されていると共に、ガス出口１３は排気ガス下流側に臨んでセンサー本体１１に開口されており、ガス入口１２とガス出口１３とはセンサー本体１１の周方向に間隔を隔てて配置されている。
本実施形態では、ガス出口１３の面積をガス入口１２の面積よりも大きくしている。図示例では、ガス出口１３及びガス入口１２はそれぞれ、複数の同一面積の孔１３ａ、１２ａからなり、ガス出口１３を構成する孔１３ａの数（図示例では、５個）がガス入口１２を構成する孔１２ａの数（図示例では、３個）よりも多くなるようにしている。
本実施形態の作用を説明する。
本実施形態では、エンジン１の排気管５に挿入される筒状のセンサー本体１１と、センサー本体１１に排気ガス上流側に臨んで開口されたガス入口１２と、センサー本体１１に排気ガス下流側に臨んで開口されたガス出口１３とを備えて排気センサー１０を構成しており、排気管５内部の排気ガス流れに対して、ガス入口１２が排気管５上流側（排気ガス上流側）へ指向し、ガス出口１３が排気管５下流側（排気ガス下流側）へ指向しているので、ガス入口１２とガス出口１３との間に圧力差を発生させやすく、排気ガスがセンサー本体１１内部をスムースに流れるようにすることができ、センサー本体１１内部での排気ガスの滞留を抑制することができる。また、センサー本体１１内部の排気ガス流れがスムースなので、排気センサー１０による効率的なセンシングが可能となる。さらに、センサー本体１１内部での排気ガスの滞留を抑制できるので、排気ガスによる排気センサー１０の劣化を防止することができる。
また、本実施形態によれば、ガス出口１３の面積をガス入口１２の面積よりも大きくしたので、ガス入口１２とガス出口１３との間に圧力差をより発生しやすくでき、センサー本体１１内部へのより効率的な排気ガスの導入が可能となる。
ところで、排気ガスを排気センサー１０内部に取り込むために、排気センサー１０をエンジン１の排気管５に取り付ける場合、エンジン１停止後にセンサー本体１１内部の温度が低下し露点を下回ると、排気ガス中の燃焼生成物（水、硫黄酸化物等）が凝縮水となって、センサー本体１１内部に溜まり、排気センサー１０の機能を損なう虞がある。そこで、図３に示すように、センサー本体１１の下端部に、エンジン１停止後にセンサー本体１１内部に発生する凝縮水等の液体を重力で排出できるように、センサー本体１１内部に連通する液体排出孔１６を設けると良い。図示例では、センサー本体１１の先端（下端）に液体排出孔１６を設けているが、排気管５に対する排気センサー１０（センサー本体１１）の取り付け角度に応じて、液体排出孔１６の位置は適切に設定されるものとする。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。
例えば、排気センサー１０は、ＰＭセンサーに限定はされず、ＰＭ以外の排気ガス成分を測定するセンサーであっても良い。
１ エンジン
２ 吸気管
３ エアクリーナー
４ ターボコンプレッサー
５ 排気管（テールパイプ）
６ タービン
７ 排ガス後処理装置
１０ 排気センサー
１１ センサー本体
１２ ガス入口
１３ ガス出口
１６ 液体排出孔

Claims (3)

  1. 排気ガス成分の測定を行う排気センサーにおいて、
    エンジンの排気管に挿入される筒状のセンサー本体と、該センサー本体に排気ガス上流側に臨んで開口されたガス入口と、前記センサー本体に排気ガス下流側に臨んで開口されたガス出口とを備え、
    前記ガス入口と前記ガス出口との圧力差により、排気ガスが前記ガス入口から前記センサー本体内部に取り込まれた後に前記ガス出口から排出されるようにしたことを特徴とする排気センサー。
  2. 前記ガス出口の面積を前記ガス入口の面積よりも大きくした請求項１に記載の排気センサー。
  3. 前記センサー本体の下端部に前記センサー本体内部に連通する液体排出孔を設けた請求項１又は２に記載の排気センサー。
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