JP2020143649A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine.
特許文献1には、従来の内燃機関として、導電性基材の温度を間接的に検出するための温度センサが、導電性基材の排気流れ方向下流側に配置された絶縁性基材に形成された収容穴の内部に配置されるように、当該温度センサを触媒コンバータに取り付けたものが開示されている。
In
しかしながら、前述した従来の内燃機関では、温度センサが導電性基材の外部に配置されていたため、導電性基材の温度の検出精度が低下するおそれがある。これに対して、温度センサを導電性基材の内部に配置することが考えられるが、前述した従来の内燃機関では、温度センサが排気の流れ方向に対して直交するように触媒コンバータに取り付けられていた。そのため、温度センサを導電性基材の内部に配置すると、温度センサが導電性基材の途中に排気の流れを遮るように配置されることになる。その結果、導電性基材の内部に排気が流れにくくなり、導電性基材が排気から受ける単位時間当たりの熱量が少なくなって導電性基材の昇温速度が低下するおそれがある。 However, in the conventional internal combustion engine described above, since the temperature sensor is arranged outside the conductive base material, the temperature detection accuracy of the conductive base material may decrease. On the other hand, it is conceivable to arrange the temperature sensor inside the conductive base material, but in the above-mentioned conventional internal combustion engine, the temperature sensor is attached to the catalytic converter so as to be orthogonal to the flow direction of the exhaust gas. Was there. Therefore, when the temperature sensor is arranged inside the conductive base material, the temperature sensor is arranged in the middle of the conductive base material so as to block the flow of exhaust gas. As a result, it becomes difficult for the exhaust to flow inside the conductive base material, the amount of heat received from the exhaust by the conductive base material per unit time is reduced, and the rate of temperature rise of the conductive base material may decrease.
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、排気の流れが温度センサによって遮られるのを抑制しつつ、温度センサによって導電性基材の内部の温度を検出することを目的とする。 The present invention has been made by paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to detect the temperature inside the conductive base material by the temperature sensor while suppressing the flow of the exhaust gas from being blocked by the temperature sensor. And.
上記課題を解決するために、本発明のある態様による内燃機関は、外筒と、外筒に対して電気的に絶縁された状態で外筒内に設けられ、通電されることによって発熱する導電性基材に触媒を担持させた第1触媒装置と、第1触媒装置の排気流れ方向下流側に第1触媒装置と一定の距離を空けて隣接するように外筒内に設けられ、絶縁性基材に触媒を担持させた第2触媒装置と、導電性基材の温度を検出するための温度センサと、を備える触媒コンバータを、排気経路に備える。温度センサは、絶縁性基材よりも排気流れ方向下流側の前記外筒に取り付けられる基端部と、基端部から外筒の内部に延びると共に、先端が導電性基材の内部に位置するように、絶縁性基材の排気流れ方向下流側の端部から絶縁性基材の内部に挿入され、絶縁性基材の内部を通って導電性基材の排気流れ方向下流側の端部から導電性基材の内部に挿入される感温部と、を備え、感温部は、導電性基材及び絶縁性基材の内部において排気流れ方向と略平行に配置されている。 In order to solve the above problems, the internal combustion engine according to a certain aspect of the present invention is provided in the outer cylinder in a state of being electrically insulated from the outer cylinder and is electrically electrically insulated to generate heat. The first catalyst device in which the catalyst is supported on the sex substrate and the first catalyst device are provided in the outer cylinder so as to be adjacent to the first catalyst device at a certain distance on the downstream side in the exhaust flow direction of the first catalyst device, and have insulating properties. The exhaust path is provided with a catalyst converter including a second catalyst device in which a catalyst is supported on the base material and a temperature sensor for detecting the temperature of the conductive base material. The temperature sensor has a base end portion attached to the outer cylinder on the downstream side in the exhaust flow direction from the insulating base material, and extends from the base end portion to the inside of the outer cylinder, and the tip is located inside the conductive base material. As such, it is inserted into the inside of the insulating base material from the end on the downstream side in the exhaust flow direction of the insulating base material, passes through the inside of the insulating base material, and from the end on the downstream side in the exhaust flow direction of the conductive base material. A temperature-sensitive portion inserted inside the conductive base material is provided, and the temperature-sensitive portion is arranged inside the conductive base material and the insulating base material substantially parallel to the exhaust flow direction.
本発明のこの態様によれば、排気の流れが温度センサによって遮られるのを抑制しつつ、温度センサによって導電性基材の内部の温度を検出することができる。 According to this aspect of the present invention, the temperature inside the conductive base material can be detected by the temperature sensor while suppressing the flow of the exhaust gas from being blocked by the temperature sensor.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, similar components are given the same reference number.
図1は、本発明の一実施形態による内燃機関100及び内燃機関100を制御する電子制御ユニット200の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
内燃機関100は、内部で燃料を圧縮自己着火燃焼させて、例えば車両などを駆動するための動力を発生させる機関本体1を備える。機関本体1は、各気筒に形成される燃焼室2と、各燃焼室2内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式の燃料噴射弁3と、各燃焼室2内に吸入空気を導入するための吸気マニホールド4と、各燃焼室2内から排気を排出するための排気マニホールド5と、を含む。
The
各燃料噴射弁3は、燃料供給管15を介してコモンレール16に連結される。コモンレール16は、吐出量の変更が可能な電子制御式の燃料ポンプ17を介して燃料タンク18に連結される。燃料タンク18内に貯蔵されている燃料は、燃料ポンプ17によってコモンレール16内に供給される。コモンレール16内に供給された燃料は、各燃料供給管15を介して燃料噴射弁3に供給される。
Each fuel injection valve 3 is connected to the
吸気マニホールド4は、吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結される。コンプレッサ7aの入口は、吸気管8を介してエアクリーナ9に連結される。吸気管8には、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ211が設けられる。吸気ダクト6内には、ステップモータにより駆動される電気制御式のスロットル弁10が配置される。吸気ダクト6の周りには、吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。
The intake manifold 4 is connected to the outlet of the
排気マニホールド5は、排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの入口に連結される。排気タービン7bの出口は、触媒コンバータ20が設けられた排気管19に連結される。排気マニホールド5と吸気マニホールド4とは、排気再循環(Exhaust Gas Recirculation;以下「EGR」という。)を行うためにEGR通路12を介して互いに連結される。EGR通路12内には、電子制御式のEGR制御弁13が配置される。EGR通路12の周りには、EGR通路12内を流れるEGRガスを冷却するためのEGRクーラ14が配置される。
The exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the
触媒コンバータ20は、機関本体1から排出される排気中の有害物質を取り除いた上で排気を外気に排出するための装置であって、外筒30と、第1触媒装置40と、第2触媒装置50と、温度センサ60と、を備える。触媒コンバータ20の各構成部品については、図2を参照して後述する。
The
電子制御ユニット200は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バス201によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)202、RAM(ランダムアクセスメモリ)203、CPU(マイクロプロセッサ)204、入力ポート205及び出力ポート206を備える。
The
入力ポート205には、前述したエアフローメータ211や温度センサ60などの出力信号が、対応する各AD変換器207を介して入力される。また、入力ポート205には、アクセルペダル220の踏み込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ212の出力電圧が、対応するAD変換器207を介して入力される。さらに入力ポート205には、機関回転速度Nを算出するための信号として、機関本体1のクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ213の出力信号が入力される。このように入力ポート205には、内燃機関100を制御するために必要な各種センサの出力信号が入力される。
Output signals from the above-mentioned
出力ポート206には、対応する駆動回路208を介して燃料噴射弁3、スロットル弁10を駆動するステップモータ、EGR制御弁13、燃料ポンプ17などの各制御部品が電気的に接続される。
Each control component such as a fuel injection valve 3, a step motor for driving the
電子制御ユニット200は、入力ポート205に入力された各種センサの出力信号に基づいて、各制御部品を制御するための制御信号を出力ポート206から出力する。
The
図2は、本実施形態による触媒コンバータ20の各構成部品について説明する図である。図3は、図2のIII-III線に沿う触媒コンバータ20の概略断面図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating each component of the
外筒30は、典型的にはステンレス等の金属又はセラミック等の非金属によって構成されたケースであって、収容部30aと、収容部30aよりも排気流れ方向上流側に形成される第1接続部30bと、収容部30aよりも排気流れ方向下流側に形成される第2接続部30cと、を備える。本実施形態では外筒30は、略水平となるように排気管19に接続されている。
The
収容部30aは、その内部に第1触媒装置40及び第2触媒装置50を収容するための部分であって、その内径は排気管19の内径よりも大きくされる。収容部30aの内壁面には、外筒30と後述する第1触媒装置40の導電性基材41とを電気的に絶縁するために、例えばガラス等の電気絶縁性の材料によってコーティングを施すことにより絶縁層31が形成されている。
The
第1接続部30bは、排気流れ方向に沿って徐々にその内径が排気管19の内径から収容部30aの内径に向かって拡がるように形成された部分であって、その前端部が排気管19に接続される。
The
第2接続部30cは、排気流れ方向に沿って徐々にその内径が収容部30aの内径から排気管19の内径に向かって狭くなるように形成された部分であって、その後端部が排気管19に接続される。本実施形態では、この第2接続部30cの重力方向上側、かつ、排気管19よりも径方向外側に位置する部位に、温度センサ60の基端部を取り付けるための挿通孔32が形成されている。この理由については後述する。
The
第1触媒装置40は、電気加熱式の触媒装置(EHC;Electrical Heated Catalyst)であって、導電性基材41と、第1保持マット42と、一対の電極43と、を備える。
The
導電性基材41は、例えば炭化ケイ素(SiC)や二珪化モリブデン(MoSi2)などの通電されることにより発熱する材料によって形成される。図3に示すように、導電性基材41には、排気の流れ方向に沿って、断面形状が格子形状(又はハニカム形状)の複数の通路(以下「単位セル」という。)411が形成されており、各単位セル411の表面に触媒が担持されている。導電性基材41に担持させる触媒は特に限られるものではなく、種々の触媒の中から所望の排気浄化性能を得るために必要な触媒を適宜選択して導電性基材41に担持させることができる。
The
第1保持マット42は、導電性基材41と収容部30aとの間の隙間を埋めるように、導電性基材41と収容部30aとの間に設けられ、導電性基材41を収容部30a内の所定位置に保持するための部品である。第1保持マット42は、例えばアルミナ(Al2O3)などの電気絶縁性の材料によって形成されている。
The
一対の電極43は、導電性基材41に電圧を印加するための部品であり、それぞれ収容部30aに対して電気的に絶縁された状態で、それらの一端が導電性基材41に電気的に接続されている。一対の電極43のうちの一方の電極43aの他端は、例えばバッテリなどの電源44のプラス端子に接続され、他方の電極43bの他端は、電源44のマイナス端子に接続されている。一対の電極43を介して導電性基材41に電圧を印加することで、導電性基材41に電流が流れて導電性基材41が発熱し、導電性基材41に担持された触媒が加熱される。
The pair of
このように第1触媒装置40は、収容部30aに対して電気的に絶縁された状態で収容部30a内に設けられる。
As described above, the
第2触媒装置50は、第1触媒装置40の排気流れ方向下流側に第1触媒装置40と隣接するように収容部30a内に設けられる。第2触媒装置50は、絶縁性基材51と、第2保持マット52と、を備える。
The
絶縁性基材51は、例えばコージェライトなどの電気絶縁性の材料によって形成される。絶縁性基材51にも、導電性基材41と同様に断面形状が格子形状(又はハニカム形状)の単位セル(図示せず)が排気の流れ方向に沿って複数形成されており、各単位セルの表面に触媒が担持されている。絶縁性基材51に担持させる触媒も特に限られるものではなく、種々の触媒の中から所望の排気浄化性能を得るために必要な触媒を適宜選択して絶縁性基材51に担持させることができる。絶縁性基材51に担持させる触媒は、導電性基材41に担持させる触媒と同じものでも良く、異なるものでも良い。
The insulating
第2保持マット52は、絶縁性基材51と収容部30aとの間の隙間を埋めるように、絶縁性基材51と収容部30aとの間に設けられ、絶縁性基材51を収容部30a内の所定位置に保持するための部品である。第2保持マット52も、例えばアルミナ(Al2O3)などの電気絶縁性の材料によって形成されている。
The
温度センサ60は、熱電対61によって導電性基材41の温度を直接的に検出するためのセンサである。この温度センサ60で検出された温度に基づいて、導電性基材41に対する通電制御や、第1触媒装置40の故障判定などが電子制御ユニット200によって行われている。
The
図2示すように、本実施形態による温度センサ60は、その基端部62が、外筒30の第2接続部30cに対して電気的に絶縁された状態で第2接続部30cに取り付けられている。具体的には本実施形態では、温度センサ60の基端部62が、外周面に雄ネジを有する絶縁性のニップルとなっており、このニップルを、雌ネジを有する第2接続部30cの挿通孔32に螺合させることで、第2接続部30cに対して電気的に絶縁された状態で温度センサ60の基端部62が第2接続部30cに取り付けられている。
As shown in FIG. 2, the
そして本実施形態では、このように温度センサ60の基端部62を外筒30の第2接続部30cに取り付けて、熱電対61を導電性基材41及び絶縁性基材51よりも排気流れ方向下流側から外筒30の内部に挿入するようにして、熱電対61を基端部62から排気流れ方向上流側に向かって導電性基材41の内部まで延ばすようにしている。具体的には、熱電対61を絶縁性基材51の排気流れ方向下流側の端部から絶縁性基材51の単位セルに挿入して絶縁性基材51の内部を通した後、その熱電対61をさらに導電性基材41の排気流れ方向下流側の端部から導電性基材41の単位セル411に挿入して(図3参照)、熱電対61の先端61aを導電性基材41の内部の中央部まで延ばすようにしている。そして、熱電対61が排気の流れを阻害することがないように、導電性基材41及び絶縁性基材51の内部において、熱電対61を排気流れ方向と略平行となるように配置している。
Then, in the present embodiment, the
このように本実施形態では、熱電対61を導電性基材41及び絶縁性基材51よりも排気流れ方向下流側から外筒30の内部に挿入するようにしている。以下、その理由について説明する。
As described above, in the present embodiment, the
外筒30に温度センサ60の基端部62を取り付けて基端部62から熱電対61を導電性基材41の内部まで延ばす場合、本実施形態のように第2接続部30cに温度センサ60の基端部62を取り付けて、熱電対61を基端部62から排気流れ方向上流側に向かって導電性基材41の内部まで延ばすようにする方法の他にも、例えば図4Aに示す第1比較例のように、第1接続部30bに温度センサ60の基端部62を取り付け、熱電対61を導電性基材41よりも排気流れ方向上流側から外筒30の内部に挿入するようにして、熱電対61を基端部62から排気流れ方向下流側に向かって導電性基材41の内部まで延ばすようにする方法が考えられる。また図4Bに示す第2比較例のように、収容部30aに温度センサ60の基端部62を取り付け、熱電対61を導電性基材41と絶縁性基材51との間から外筒30の内部に挿入するようにして、熱電対61を基端部62から排気流れ方向上流側に向かって導電性基材41の内部まで延ばすようにする方法が考えられる。
When the
しかしながら、図4Aに示す第1比較例の場合、本実施形態と比較として以下のような問題が生じる。 However, in the case of the first comparative example shown in FIG. 4A, the following problems occur as a comparison with the present embodiment.
すなわち、図4Aに示す第1比較例の場合、熱電対61に、導電性基材41及び絶縁性基材51に流入する前の排気が当たるため、本実施形態と比較して排気脈動の影響を強く受けて熱電対61が振動しやすい。
That is, in the case of the first comparative example shown in FIG. 4A, since the
そのため、熱電対61を劣化させて温度センサ60を故障させるおそれがある。すなわち、温度センサ60の耐久性を悪化させるおそれがある。また、熱電対61が振動することによって熱電対61の位置(測温部位)が変化し、導電性基材41の温度(触媒床温)の検出精度が悪化するおそれがある。またさらに、熱電対61が振動することによって、熱電対61が第1接続部30bの内壁面に接触すると共に、導電性基材41の内部において導電性基材41と接触するおそれがあり、その結果、導電性基材41と外筒30との絶縁性が悪化するおそれがある。
Therefore, the
また、熱電対61に、導電性基材41及び絶縁性基材51に流入する前の排気が当たるため、本実施形態と比較して排気の熱が熱電対61に奪われやすく、導電性基材41及び絶縁性基材51に流入する排気の温度が低下するおそれがある。そのため、導電性基材41及び絶縁性基材51の温度の昇温速度が低下して触媒が活性するまでの時間が長くなり、排気エミッションが悪化するおそれがある。
Further, since the
また図5に示すように、排気流れ方向上流側から収容部30aの内部を見た場合、図4Aに示す第1比較例においては、熱電対61によって導電性基材41に流入する排気の流れが遮られるため、熱電対61の後方(排気流れ方向下流側)に位置する導電性基材41の一部の単位セル411に排気が流入しにくくなる。そうすると、導電性基材41が排気から受ける単位時間当たりの熱量が少なくなるので、導電性基材41の昇温速度が低下して導電性基材41に担持された触媒が活性するまでの時間が長くなり、排気エミッションが悪化するおそれがある。
Further, as shown in FIG. 5, when the inside of the
また、図4Bに示す第2比較例の場合も、本実施形態と比較として以下のような問題が生じる。 Further, also in the case of the second comparative example shown in FIG. 4B, the following problems occur as a comparison with the present embodiment.
すなわち、図4Bに示す第2比較例の場合も、排気流れ方向上流側から収容部30aの内部を見た場合には、熱電対61によって絶縁性基材51に流入する排気の流れが遮られるため、熱電対61の後方に位置する絶縁性基材51の一部の単位セルに排気が流入しにくくなる。その結果、第1比較例と同様に、絶縁性基材51が排気から受ける単位時間当たりの熱量が少なくなるので、絶縁性基材51の昇温速度が低下して絶縁性基材51に担持された触媒が活性するまでの時間が長くなり、排気エミッションが悪化するおそれがある。
That is, also in the case of the second comparative example shown in FIG. 4B, when the inside of the
また、図4Bに示す第2比較例の場合、温度センサ60の基端部62を取り付けるための挿通孔32を、収容部30aの内壁面に形成された絶縁層31にも形成する必要がある。すなわち、温度センサ60の基端部62を、絶縁層31を貫通させて収容部30aに取り付ける必要がある。
Further, in the case of the second comparative example shown in FIG. 4B, it is necessary to form the
そのため、仮にシール等を施したとしても、排気中に含まれる導電性カーボンが、温度センサ60の基端部62と絶縁層31との隙間(すなわち挿通孔32)に侵入、堆積し、導電性カーボンによって導電性基材41と外筒30とを電気的に接続する電流パスが形成されるおそれがある。その結果、導電性基材41と外筒30との絶縁性が悪化するおそれがある。
Therefore, even if a seal or the like is applied, the conductive carbon contained in the exhaust penetrates and accumulates in the gap (that is, the insertion hole 32) between the
これに対し、本実施形態のように、第2接続部30cに温度センサ60の基端部62を取り付けて、熱電対61を基端部62から排気流れ方向上流側に向かって導電性基材41の内部まで延ばすようにすることで、熱電対61に、導電性基材41及び絶縁性基材51に流入する前の排気が当たることがない。そのため、排気脈動によって熱電対61が振動するのを抑制できると共に、熱電対61に熱が奪われるのを抑制できる。
On the other hand, as in the present embodiment, the
したがって、熱電対61が振動することに起因する温度センサ60の耐久性の悪化、導電性基材41の温度の検出精度の悪化、及び導電性基材41と外筒30との絶縁性の悪化を抑制できる。また、熱電対61に熱が奪われることに起因する排気エミッションの悪化を抑制できる。
Therefore, the durability of the
また、熱電対61によって導電性基材41や絶縁性基材51に流入する排気の流れが遮られることもないので、導電性基材41や絶縁性基材51に排気が流入しにくくなって導電性基材41や絶縁性基材51の昇温速度が低下するのを抑制できる。したがって、熱電対61によって導電性基材41や絶縁性基材51に流入する排気の流れが遮られることに起因する排気エミッションの悪化を抑制できる。
Further, since the
また、温度センサ60の基端部62を、絶縁層31を貫通させて収容部30aに取り付ける必要がないので、温度センサ60の基端部62と絶縁層31との隙間(すなわち挿通孔32)に導電性カーボンが侵入、堆積することに起因する導電性基材41と外筒30との絶縁性の悪化を抑制できる。
Further, since it is not necessary to attach the
続いて、第2接続部30cの重力方向上側、かつ、排気管19よりも径方向外側に位置する部位に、温度センサ60の基端部62を取り付けた理由について説明する。
Next, the reason why the
外筒30の内壁面には、排気中の水蒸気が凝縮した液水が溜まる場合がある。液水は、基本的に外筒30の重力方向下側の内壁面に溜まることになる。したがって、温度センサ60の基端部62を、第2接続部30cの重力方向下側に取り付けた場合には、本実施形態のように重力方向上側に取り付けた場合と比較して、液水が挿通孔32に侵入しやすくなる。その結果、外筒30の重力方向下側の内壁面に溜まった液水及び挿通孔32に侵入した液水によって、導電性基材41と外筒30とを電気的に接続する電流パスが形成されるおそれがあり、導電性基材41と外筒30との絶縁性が悪化するおそれがある。
Liquid water in which water vapor in the exhaust is condensed may collect on the inner wall surface of the
したがって、温度センサ60の基端部62を、第2接続部30cの重力方向上側に取り付けことによって、このような液水に起因する導電性基材41と外筒30との絶縁性の悪化を抑制できる。
Therefore, by attaching the
また、図6に示すように、外筒30の内部において、排気管19よりも径方向外側に位置する部位を流れる排気の流速は、その内側を流れる排気の主流の流速と比較して、低下する傾向にある。そのため、温度センサ60の基端部62を、外筒30の、排気管19よりも径方向外側に位置する部位に設けることで、温度センサ60の基端部62が排気の主流に曝されるのを抑制して、基端部62の温度が上昇するのを抑制できる。したがって、例えば外筒30と温度センサ60の基端部62との熱膨張差など起因する温度センサ60の基端部62の劣化を抑制し、温度センサ60の耐久性の悪化を抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 6, the flow velocity of the exhaust gas flowing through the portion of the
したがって、外筒30を排気流れ方向下流側から見た場合には、図7に示すような、第2接続部30cの重力方向上側、かつ、排気管19よりも径方向外側に位置する部位が、温度センサ60の基端部62を取り付ける最適な位置といえる。
Therefore, when the
以上説明した本実施形態による内燃機関100は、外筒30と、外筒30に対して電気的に絶縁された状態で外筒30内に設けられ、通電されることによって発熱する導電性基材41に触媒を担持させた第1触媒装置40と、第1触媒装置40の排気流れ方向下流側に第1触媒装置40と一定の距離を空けて隣接するように外筒30内に設けられ、絶縁性基材51に触媒を担持させた第2触媒装置50と、導電性基材41の温度を検出するための温度センサ60と、を備える触媒コンバータ20を、排気経路に備える。温度センサ60は、絶縁性基材51よりも排気流れ方向下流側の外筒30に取り付けられる基端部62と、基端部62から外筒30の内部に延びると共に、先端が導電性基材41の内部に位置するように、絶縁性基材51の排気流れ方向下流側の端部から絶縁性基材51の内部に挿入され、絶縁性基材51の内部を通って導電性基材41の排気流れ方向下流側の端部から導電性基材41の内部に挿入される熱電対61(感温部)と、を備え、熱電対61は、導電性基材41及び絶縁性基材51の内部において排気流れ方向と略平行に配置されている。
The
これにより、導電性基材41及び絶縁性基材51に流入する前の排気が熱電対61に当たることがなく、また熱電対61が排気流れ方向と略平行にされた状態で導電性基材41及び絶縁性基材51の内部に配置されているため、導電性基材41及び絶縁性基材51に流入する前の排気の流れや、導電性基材41及び絶縁性基材51の内部を通過している途中の排気の流れが、熱電対61によって遮られるのを抑制できる。したがって、導電性基材41及び絶縁性基材51の内部に排気が流入しにくくなって導電性基材41及び絶縁性基材51の昇温速度が低下してしまうのを抑制できるので、熱電対61によって排気の流れが遮られることに起因する排気エミッションの悪化を抑制できる。
As a result, the exhaust before flowing into the
また、導電性基材41及び絶縁性基材51に流入する前の排気が熱電対61に当たることがないので、排気脈動によって熱電対61が振動するのを抑制できると共に、熱電対61に熱が奪われるのを抑制できる。したがって、熱電対61が振動することに起因する温度センサ60の耐久性の悪化、導電性基材41と外筒30との絶縁性の悪化、及び導電性基材41の温度の検出精度の悪化を抑制できる。また、熱電対61に熱が奪われることに起因する排気エミッションの悪化を抑制できる。
Further, since the exhaust before flowing into the
また、温度センサ60の基端部62を、絶縁層31を貫通させて外筒30に取り付ける必要がないので、温度センサ60の基端部62と絶縁層31との隙間(すなわち挿通孔32)に導電性カーボンが侵入、堆積することに起因する導電性基材41と外筒30との絶縁性の悪化を抑制できる。
Further, since it is not necessary to attach the
さらに、熱電対61が導電性基材41の内部に配置されているため、導電性基材41及び絶縁性基材51の温度を精度良く検出することができる。
Further, since the
また本実施形態では、外筒30は、略水平となるように排気管19(排気通路)に設けられており、温度センサ60の基端部62は、外筒30の重力方向上側の部位に取り付けられている。そのため、温度センサ60の基端部62を外筒30に取り付けるための挿通孔32に、排気中の水蒸気が凝縮した液水が侵入するのを抑制できる。したがって、液水によって導電性基材41と外筒30とを電気的に接続する電流パスが形成されるのを抑制でき、導電性基材41と外筒30との絶縁性が悪化するのを抑制できる。
Further, in the present embodiment, the
また本実施形態では、外筒は、その内径が排気管19(排気通路)の内径よりも大きい部位を有し、温度センサ60の基端部62は、外筒30の、排気管19よりも径方向外側に位置する、排気管19の内径よりも大きい部位に取り付けられている。
Further, in the present embodiment, the outer cylinder has a portion whose inner diameter is larger than the inner diameter of the exhaust pipe 19 (exhaust passage), and the
外筒30の内部において、排気管19よりも径方向外側に位置する部位を流れる排気の流速は、その内側を流れる排気の主流と比較して、排気の流速が低下する傾向にある。そのため、温度センサ60の基端部62を、外筒30の、排気管19よりも径方向外側に位置する部位に設けることで、温度センサ60の基端部62の温度上昇を抑制することができる。したがって、例えば外筒30と温度センサ60の基端部62との熱膨張差など起因する温度センサ60の基端部62の劣化を抑制し、温度センサ60の耐久性の悪化を抑制することができる。
Inside the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiments. Absent.
例えば、上記の実施形態では、機関本体1で燃料を圧縮自己着火燃焼させるように内燃機関100を構成していたが、機関本体1で燃料を火花点火燃焼させるように内燃機関100を構成しても良い。また、排気管19に触媒コンバータ20以外の排気浄化装置、例えばパティキュレートフィルタや他の触媒装置などを設けても良い。
For example, in the above embodiment, the
30 外筒
40 第1触媒装置
41 導電性基材
50 第2触媒装置
51 絶縁性基材
60 温度センサ
61 熱電対(感温部)
62 基端部
30
62 base end
Claims (1)
前記外筒に対して電気的に絶縁された状態で当該外筒内に設けられ、通電されることによって発熱する導電性基材に触媒を担持させた第1触媒装置と、
前記第1触媒装置の排気流れ方向下流側に当該第1触媒装置と一定の距離を空けて隣接するように前記外筒内に設けられ、絶縁性基材に触媒を担持させた第2触媒装置と、
前記導電性基材の温度を検出するための温度センサと、
を備える触媒コンバータを、排気経路に備える内燃機関であって、
前記温度センサは、
前記絶縁性基材よりも排気流れ方向下流側の前記外筒に取り付けられる基端部と、
前記基端部から前記外筒の内部に延びると共に、先端が前記導電性基材の内部に位置するように、前記絶縁性基材の排気流れ方向下流側の端部から前記絶縁性基材の内部に挿入され、前記絶縁性基材の内部を通って前記導電性基材の排気流れ方向下流側の端部から前記導電性基材の内部に挿入される感温部と、
を備え、
前記感温部は、前記導電性基材及び前記絶縁性基材の内部において排気流れ方向と略平行に配置されている、
内燃機関。 With the outer cylinder
A first catalyst device provided in the outer cylinder in a state of being electrically insulated from the outer cylinder, and a catalyst is supported on a conductive base material that generates heat when energized.
A second catalyst device provided in the outer cylinder so as to be adjacent to the first catalyst device at a certain distance on the downstream side in the exhaust flow direction of the first catalyst device, and the catalyst is supported on an insulating base material. When,
A temperature sensor for detecting the temperature of the conductive substrate and
An internal combustion engine equipped with a catalytic converter in the exhaust path.
The temperature sensor
A base end portion attached to the outer cylinder on the downstream side in the exhaust flow direction from the insulating base material, and
The insulating base material extends from the base end portion to the inside of the outer cylinder and the end portion of the insulating base material downstream from the end portion in the exhaust flow direction of the insulating base material so that the tip is located inside the conductive base material. A temperature-sensitive portion that is inserted inside, passes through the inside of the insulating base material, and is inserted into the inside of the conductive base material from an end portion on the downstream side in the exhaust flow direction of the conductive base material.
With
The temperature-sensitive portion is arranged inside the conductive base material and the insulating base material substantially parallel to the exhaust flow direction.
Internal combustion engine.
Priority Applications (1)
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JP2019042657A JP2020143649A (en) | 2019-03-08 | 2019-03-08 | Internal combustion engine |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0626331A (en) * | 1990-10-31 | 1994-02-01 | W R Grace & Co | Composite catalytic converter |
JPH084521A (en) * | 1994-06-16 | 1996-01-09 | Ngk Insulators Ltd | Heater unit and catalytic converter |
JP2019000799A (en) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | 株式会社Soken | Catalyst device |
-
2019
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