JP2013044311A - センサ配置構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】吸気装置12の吸気通路は、上流側に設けられた吸気配管17と、この吸気配管17の下流側に設けられるとともにエンジン本体11の側方に位置する吸気チャンバ22と、この吸気チャンバ22からエンジン本体11の各気筒11A、11B、11C、11Dに吸気を導く吸気管28とから構成され、吸気配管17が、エンジン本体11の長手方向のいずれかの側より吸気チャンバ22に流入するように配置され、吸気管28を構成する各気筒毎の分岐管24〜27のうち、吸気配管17に近い側の分岐管24に対して酸素センサ30が配置されることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
なお、排気系に取付けられる酸素センサについては、高温の排ガスに晒されるため酸素センサ設置部位の温度が高くなり、排気ガス中の水分の凝縮が少ないため、上記のような課題は発生しにくい。
排気装置103は、排気マニホールド111を備える。そして、排気マニホールド111と吸気配管107とを接続するEGR通路113が設けられている。
更に、酸素濃度センサ30は、吸気通路14に水平に取付けられているため、例えば、吸気通路14の内壁面を伝わって重力により落ちてくる水滴が酸素濃度センサ30の検出素子に付着しやすくなる。
従って、前記図11で説明した場合と同様に、サージタンク内に配置した空燃比センサに付着する水滴量が多くなる問題があるため、特許文献2に開示の環状凸部50だけでは十分な対策効果が得られ難い。
従って、例えば、酸素センサを吸気通路の前記一方側に配置することで水滴が酸素センサに付着するのを抑えることができる。その結果、水滴の付着によるセンサの故障を防止し、センサが使用される吸気量制御システム等の信頼性を向上できる。
なお、吸気とは、新気のみまたは新気にEGRガスが付加された両方を意味する。
つまり、水滴は、屈曲部ではその慣性で直進しようとするので、分岐通路の外周側内壁に当たりやすくなり、分岐通路の内周側へは進行しにくいため、内周側にオフセットして設置したセンサには水滴が当たりにくくなる。
かかる構成によれば、吸気通路を流れる水滴は、吸気通路各部で内壁に付着するため、吸気通路の最も下流である分岐通路の末端部では水滴がほとんど無くなり、センサが水滴の影響をほとんど受けなくなる。
また、末端部は吸気通路内でエンジンの燃焼室に最も近いため、エンジンの燃焼を制御する上で有効なデータを検出できる。
かかる構成によれば、吸気ガス中の水分が凝縮して発生した水滴は、吸気管の1段目の分岐通路の壁面に付着し、2段目以降の分岐通路では水滴が減少し、センサに付着しにくくすることができる。
かかる構成によれば、吸気管内の主流は慣性で直進しようとするため、分岐部から分岐通路配列方向の中心側への分岐通路へは進行し難くなるため、主流とともに流れる水滴が減少し、センサへの付着を一層低減できる。
主流は慣性で直進する方向に流れるため、センサ位置には回り込むようにして流れてくる関係になり、吸気に含まれる水滴は途中で吸気通路内壁に付着し前記分岐通路配列方向の一方側に位置する分岐通路には到達しにくい状態になる。
従って、例えば、酸素センサを吸気通路の前記一方側に配置することで水滴が酸素センサに付着するのを抑えて酸素センサの内部素子の被水割れを防止でき、その結果、センサの故障を防止し、センサが使用される吸気量制御システム等の信頼性を向上できる。
図1に示すように、エンジン10は、シリンダブロック、シリンダヘッド等からなるエンジン本体11と、このエンジン本体11のシリンダヘッド一側面に接続された吸気装置12と、エンジン本体11のシリンダヘッド他側面に接続された排気装置13とを備える直列4気筒ディーゼルエンジンである。
吸気装置12は、エアクリーナ、インタクーラ等からなる吸気入口部16と、この吸気入口部16に接続されてエンジン本体11の長手方向とほぼ平行に延びる吸気配管17と、この吸気配管17に一端部が接続されるとともに他端部がエンジン本体11に接続された吸気マニホールド18とからなる。
これらの分岐管24〜27は、4本で吸気管28を構成している。
なお、「吸気」とは、既に説明したように、エンジン10に吸入されるガスをいい、新気のみ、又は新気にEGRにより戻されたガスを加えたものを言う。
4本の分岐管24〜27のうち、吸気配管17に近い側の第1気筒11Aの分岐管24に、吸気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ(リニアA/Fセンサ)30が取付けられている。このように、分岐管24に酸素センサ30を取付ける主な理由の一つは、分岐管24が吸気配管17に対して最も遠い位置であり、吸気装置12内の吸気通路を流れる吸気ガスが最も遠回りする位置だからである。
上流側直管部24aと屈曲管部24bと下流側直管部24cとからなる分岐管24は、全体として、吸気チャンバ22からエンジン本体11に向かってエンジン長手方向のエンジン外側に張り出すように屈曲する屈曲部が形成された形状になっている。
酸素センサ30の分岐管24への取付けは、例えば、酸素センサ30のボディ30aの外周面に形成されたおねじと分岐管24に形成されためねじとのねじ結合による。
図4(b)のように、分岐管24に代えて角パイプ状の分岐管25であってもよい。
略鉛直方向に上から下に向かって酸素センサ30が配置されるので、酸素センサ30の内部素子に伝わった水滴は酸素センサ30に留まることなく分岐管24の底に落下する。また、水滴は、酸素センサ30の近くに形成されている分岐管24の内壁面に沿って流下するため酸素センサ30の内部素子に伝わりにくい。
図5(a)に示すように、分岐管24内を吸気ガスが流れるときには、上流側直管部24aでは、吸気ガスは、矢印で示すように管内を一様な流れとなって直進するが、屈曲管部24bでは、吸気ガスの慣性の影響で上流側直管部24aでの流れがそのまま維持される。
以上の事より、酸素センサ30は、水滴の影響をほとんど受けなくなる。
分岐管24の屈曲の程度が大きければ、図5(a),(b)に示したように、酸素センサ30に水滴45がより付着しにくくなり、酸素センサ30の安定な酸素濃度検出を長期に亘って確保することができる。
以下に説明する第2実施形態については、図1に示した第1実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
図6に示すように、エンジン50は、エンジン本体11のシリンダヘッド一側面に接続された吸気装置52を備える4気筒ディーゼルエンジンである。
吸気マニホールド58は、接続端部21と、吸気チャンバ22と、この吸気チャンバ22からエンジン本体11に延びてエンジン本体11の各気筒11A、11B、11C、11Dに吸気ガスを供給する吸気管60とからなる一体成形品である。
吸気管60には、エンジン本体11に近い位置に且つ吸気配管17に近い側の第2気筒11Bに対応する位置に酸素センサ30が取付けられている。
エンジンの低速回転時に開閉バルブ66を閉じると、連通管64内の吸気ガスの流通が遮断され、スロットルバルブ(不図示)から吸気管60のエンジン本体11側の端部までの吸気管有効長さが長くなるので、低速回転時に発生する吸気ガスの脈動を利用して圧力波に同調させて吸気ガス量を増加させることができ、エンジンの低速トルクを向上させることができる。
図8において、矢印Aで示すように、吸気ガスは、吸気チャンバ22から吸気管60の主通路60Aに流入すると、矢印B、Cで示すように、第1分岐部61で2つに分岐し、上流枝管61a、61bに分かれて流れる。
これは、図8で説明したように、吸気ガス中の水滴の多くが第1分岐部61直後の上流枝管61a、61bの内側壁61c、61dや外側壁61e、61fに付着するため、図9に示した第2分岐部62での吸気ガスに残る水滴が少なくなっていて、水滴が酸素センサ30に付着しにくいからである。
以下に説明する第3実施形態については、図1に示した第1実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
図10に示すように、エンジン80は、シリンダブロック、シリンダヘッド等からなるエンジン本体81と、このエンジン本体81のシリンダヘッド一側面に接続された吸気装置82と、エンジン本体81のシリンダヘッド他側面に接続された排気装置83とを備える直列6気筒ディーゼルエンジンである。
エンジン本体81は、第1気筒81A、第2気筒81B、第3気筒81C、第4気筒81D、第5気筒81E及び第6気筒81Fが設けられている。
吸気管90には、エンジン本体81に近い位置に且つ吸気配管17に近い側の第3気筒81C(又は第1気筒)に対応する位置に酸素センサ30が取付けられている。
11、81 エンジン本体
17 吸気配管
22 吸気チャンバ(集合部)
24、25 分岐管(分岐通路)
24b 屈曲部(屈曲管部)
24d 軸線
28、60、90 吸気管
30 酸素センサ
61、62、63 分岐部(第1分岐部、第2分岐部、第3分岐部)
62a、62b、92a、92c 枝管(下流枝管)
91、92、93 分岐部(第1分岐部、第2分岐部、第3分岐部)
e 酸素センサのオフセット量
Claims (6)
- エンジンの吸気通路に吸気中の空燃比を測定するセンサが配置されたセンサ配置構造において、
前記吸気通路は、上流側に設けられた吸気配管と、この吸気配管の下流側に設けられるとともに、前記エンジンの各吸気ポートと連通して分岐通路を形成する複数の分岐管と各分岐管が接続された集合部を有する吸気マニホールドから構成され、
前記吸気配管が、前記分岐通路配列方向の一方側より前記集合部に接続するように配置され、
前記吸気配管よりも下流のうち、前記一方側の吸気通路にセンサが配置されていることを特徴とするセンサ配置構造。 - 各分岐通路のうち、前記一方側の分岐通路にセンサが配置されていることを特徴とする請求項1記載のセンサ配置構造。
- 前記一方側の分岐通路は、前記集合部から前記エンジンに向かって前記分岐通路配列方向の外側に張り出すように屈曲する屈曲部が形成され、前記センサは、分岐通路の中心を通る軸線よりも前記屈曲部の内周側にオフセットして配置されていることを特徴とする請求項1又は2記載のセンサ配置構造。
- 前記センサは、各分岐通路のうち、前記エンジン寄りの末端部に配置されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載のセンサ配置構造。
- 複数の分岐通路からなる吸気管には分岐部が複数段設けられ、前記センサは、前記吸気管の上流側から2段目以降の分岐部に配置されていることを特徴とする請求項1又は2記載のセンサ配置構造。
- 前記センサは、前記2段目以降の分岐部から分岐した分岐管であって前記分岐通路配列方向の中心側の分枝管に配置されていることを特徴とする請求項5記載のセンサ配置構造。
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