JP2021071086A - 排気センサ配設構造 - Google Patents

Abstract

【課題】煤の付着堆積に起因した不具合を回避することができる排気センサ配設構造を提供する。【解決手段】燃焼で生じた排気ガスの圧力を検出する排気センサ５７をエンジンＥに配設する排気センサ配設構造であって、排気通路４０から排気ガスを取り出す開口部５６と、開口部５６から排気ガスを排気センサ５７に供給するダクト部材６０と、ダクト部材６０に流入する排気ガスに含まれた煤をトラップするトラップ室Ｓを備えたトラップ機構Ｔとを有し、トラップ機構Ｔが、エンジン運転時、排気ガス中の煤を集結させるバインダを気化させて集結された煤を粉砕可能な開口部５６の近傍位置に配設されている。【選択図】 図７

Description

本発明は、排気ガスの状態量を検出する排気センサをエンジンに配設する排気センサ配設構造に関する。

従来より、エンジンの状態センサによって検出された圧力、温度等の状態情報に基づき、エンジンの適正制御が実行されている。例えば、エンジンの運転効率や排気ガス対策に関連する排気ガス圧力は、排気通路の途中部に配設された排気圧力センサにより検出されている。このような排気圧力センサは、センサの作動信頼性を確保するため、状態検出部であるセンサ素子を所定温度以上の排気ガスに直接接触させる必要がある一方、センサをエンジンに近接して配置した場合には、エンジンからの輻射熱が排気圧力センサの耐熱限界を超えることがあり、熱害が懸念される。

特許文献１のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、排気上流側に酸化触媒、排気下流側に排気微粒子トラップフィルタを収容した排気浄化コンバータと、カウルパネルに取り付けられた差圧センサと、一端がトラップフィルタよりも上流側位置に接続された上流側パイプと、一端がトラップフィルタよりも下流側位置に接続された下流側パイプとを有し、上流側パイプ及び下流側パイプの他端が、差圧センサに夫々接続されている。差圧センサに対するエンジンからの輻射熱の影響を低減しつつ、上流側パイプ及び下流側パイプの熱条件や振動条件を平均化することで検出精度向上を図っている。

特開２００７−０８５２９２号公報

ディーゼルエンジンは、炭化水素及び一酸化炭素の排出量が低いものの、相対的に、窒素酸化物（ＮＯｘ）及び排気微粒子の排出量が高くなる。
エンジンの排気生成物である煤（排気微粒子）は、ごく微細な球状粒子同士が電子的或いは分子的に成長（凝縮）して凝集体を形成し、これらの煤凝集体が、排気ガス中のバインダ（例えば、未燃燃料、オイル、水等）を媒介として更に集結されるというサイクルで生成される。こうして集結生成により大型化した煤（煤凝集体）は、温度勾配場において低温側に向かう熱泳動により配管等の壁部表面に堆積するという特性を有している。

煤がセンサ素子に付着した場合、センサの検出能力（精度）が低下し、また、煤がパイプ内に堆積して通路を閉塞した場合、センサの検出機能自体維持することができない。
つまり、煤を集結生成しているバインダを除去することにより、大型化した煤を微粒状に粉砕することができ、センサ素子の汚損やパイプの目詰まりを回避することができる。
そこで、本発明者は、煤を集結しているバインダを明らかにするため、シミュレーションを用いて解析実験を行った。この解析実験では、３種類の仕様の異なるディーゼルエンジンＡ〜Ｃを準備し、各エンジンの排気通路に接続されたダクト部材内壁に付着した煤の減少変化量（ｍｇ／ｓｅｃ）を温度に応じて計測した。

図１４に基づき、解析結果を説明する。エンジンＡにおける煤の変化量を実線、エンジンＢにおける煤の変化量を破線、エンジンＣにおける煤の変化量を点線で示す。
図１４に示すように、何れのエンジンＡ〜Ｃについても、４００℃以上の領域で大きな質量減少傾向（第１のピーク）が発生した。これは、ダクト部材の内壁部表面に堆積した煤が燃焼により除去されたことに起因している。尚、エンジンＢは、ダクト部材の内壁部表面に付着している煤がエンジンＡ，Ｃに比べて顕著に少ないことが確認された。

また、エンジンＡ，Ｃは、１００〜２００℃の領域において、質量減少傾向（第２のピーク）を示している。この現象は、煤を集結生成した液相のバインダが気化したことにより生じたものであると推測される。以上の解析結果から、大型化した煤を１００〜２００℃の雰囲気中に滞留させることで、煤を集結しているバインダを煤から除去可能であること、及びバインダの主体成分が未燃燃料（ＨＣ）であることが判明した。
しかし、煤を集結生成するバインダの特性等は解明できたものの、具体的なセンサの配設仕様を確立しなければ、実際の使用に耐え得る排気センサの検出機能を確保することができない。

本発明の目的は、煤の付着に起因した不具合を回避可能な排気センサ配設構造等を提供することである。

請求項１の排気センサ配設構造は、燃焼で生じた排気ガスの状態量を検出する排気センサをエンジンに配設する排気センサ配設構造において、排気通路から排気ガスを取り出す開口部と、前記開口部から排気ガスを前記排気センサに供給するダクト部材と、前記ダクト部材に流入する排気ガスに含まれた煤をトラップするトラップ室を備えたトラップ機構とを有し、前記トラップ機構が前記開口部の近傍位置に配設されたことを特徴としている。

この排気センサ配設構造では、排気通路から排気ガスを取り出す開口部と、前記開口部から排気ガスを前記排気センサに供給するダクト部材と、前記ダクト部材に流入する排気ガスに含まれた煤をトラップするトラップ室を備えたトラップ機構とを有するため、排気センサに対するエンジンからの輻射熱の影響を最小限に抑制することができ、ダクト部材に流入する煤をトラップ室に強制的に残留させることができる。
前記トラップ機構が前記開口部の近傍位置に配設されたため、トラップ室に残留された煤に含有されるバインダを気化することができ、煤の微粒化によって煤の付着堆積を回避することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記トラップ機構は、エンジン運転時、排気ガス中の煤を集結させるバインダを気化させて集結された煤を粉砕可能な温度範囲領域に配置されたことを特徴としている。
この構成によれば、トラップ室に残留された煤に含有されるバインダを排気ガスの熱を用いて確実に気化することができ、微粒化により煤の除去を容易化することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記温度範囲領域が１００〜２００℃であることを特徴としている。
この構成によれば、バインダの主体である未燃燃料を確実に気化することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記開口部が前記エンジン本体の縦壁部に形成され、前記トラップ機構がフランジ部を有するトラップ室形成部材を備え、前記トラップ室形成部材が前記開口部を閉塞すると共に前記フランジ部が前記縦壁部に固定されたことを特徴としている。
この構成によれば、トラップ機構を用いてエンジン本体の縦壁部に形成された開口部を閉塞することができる。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記トラップ機構が、前記トラップ室外方に突出すると共に前記開口部から挿入されて前記トラップ室内方に排気ガスを導入可能な接続部を有し、前記ダクト部材の端部が、前記トラップ室内方に突出していることを特徴としている。
この構成によれば、フランジ部の外面部に付着した煤が接続部に侵入することを簡単な構造で回避することができ、フランジ部の内面部に付着した煤がダクト部材に侵入することを簡単な構造で回避することができる。

請求項６の発明は、請求項４又は５の発明において、前記トラップ機構が、前記トラップ室に導入された排気ガスが衝突する衝突壁部を有し、前記衝突壁部は、前記フランジ部と協働して排気ガス通路を形成すると共にその下端部が開放されていることを特徴としている。
この構成によれば、簡単な構成でトラップ機構に煤の衝突分離機能を付与することができ、分離された煤をトラップ室に残留させることができる。

請求項７の発明は、請求項１〜６の何れか１項の発明において、前記排気センサが排気ガスの圧力を検出する排気圧力センサであることを特徴としている。
この構成によれば、排気圧力センサの検出機能確保と検出能力向上を図ることができる。

本発明の排気センサ配設構造によれば、トラップ室に残留された煤のバインダを気化することにより、煤の付着堆積に起因した不具合を回避することができる。

本発明の排気センサ配設構造が適用されるエンジンの好ましい実施形態を示すシステム図である。 エンジン上部の横断面図である。 シリンダヘッドに装着されたトラップ機構の正面図である。 シリンダヘッドに装着されたトラップ機構の側面図である。 トラップ室形成部材とダクト部材の斜視図である。 トラップ室形成部材の部分破断図である。 図４のVII- VII線断面図である。 図３のVIII- VIII線断面図である。 ダクト部材における煤の到達距離に関する検証実験結果であって、（ａ）は、トラップ機構を装着しないモデル、（ｂ）は、衝突壁部を省略したトラップ機構付きモデル、（ｃ）は、本実施形態１と同様のモデルを示している。 実施形態２に係る図７相当図である。 図８相当図である。 実施形態３に係る図７相当図である。 図８相当図である。 ダクト部材に付着した煤の変化量に係る解析実験結果である。

［エンジンの全体構成］
以下、本発明の好ましい実施形態１について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、実施形態１に係るエンジンＥを示す。このエンジンＥのエンジン本体１は、複数の気筒５が直列に並んだ多気筒エンジンであって、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンである。エンジン本体１は車両のエンジンルームに縦置きに配設されている。つまり、エンジン本体１の気筒列方向が車体前後方向と一致するようになっている。以下、図において、矢印Ｆ方向を前方、矢印Ｌ方向を左方、矢印Ｕ方向を上方として説明する

複数の気筒５（図１において１つのみ図示している）が設けられたシリンダブロック２と、このシリンダブロック２上に配設されたシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の下側に配設され、潤滑油が貯留されたオイルパン４とを有している。このエンジン本体１の各気筒５内には、ピストン６が往復摺動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン６と、シリンダブロック２と、シリンダヘッド３とによって燃焼室が区画されている。ピストン６は、シリンダブロック２内においてコンロッド７を介してクランクシャフト８と連結されている。

シリンダヘッド３には、気筒５毎に、吸気ポート１１及び排気ポート２１が形成されている。これら吸気ポート１１及び排気ポート２１には、上記燃焼室側の開口を開閉する吸気弁１２及び排気弁２２が夫々配設されている。各吸気ポート１１及び各排気ポート２１は夫々車幅方向に延びている。本実施形態では、エンジンＥが上記車両に搭載された状態において、各吸気ポート１１はシリンダヘッド３における車体左側に夫々位置し、各排気ポート２１はシリンダヘッド３における車体右側に夫々位置する。

各吸気弁１２は吸気側カム１３によって開閉され，各排気弁２２は排気側カム２３によって開閉される。吸気側カム１３及び排気側カム２３は、クランクシャフト８の回転と連動して夫々回転駆動される。図示は省略するが、吸気弁１２及び排気弁２２の各々の開閉タイミングや開閉期間を調整するための、例えば油圧作動式の弁可変機構が設けられている。シリンダヘッド３には、気筒５毎に、気筒５内に燃料を直接噴射するインジェクタ１４が取り付けられている。インジェクタ１４は、その噴口が上記燃焼室の天井面の中央部分から、該燃焼室内に臨むように配設されている。

図１，図２に示すように、シリンダヘッド３の左側壁部には、各気筒５の吸気ポート１１に連通するように吸気通路３０が接続されている。一方、シリンダヘッド３の右側壁部には、各気筒５からの排気ガスを排出する排気通路４０が接続されている。
吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。一方、吸気通路３０における下流側近傍には、サージタンク３２が配設されている。このサージタンク３２よりも下流側の吸気通路３０は、気筒５毎に分岐する独立吸気通路とされ、これら各独立吸気通路の下流端が各気筒５の吸気ポート１１に夫々接続されている。
吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３２との間には、上流側から下流側へ向かって順に、ターボ過給機のコンプレッサ３３と、スロットル弁３４と、熱交換器としての水冷式のインタークーラ３５とが配設されている。

上記排気通路４０の上流側の部分は、気筒５毎に分岐して排気ポート２１の外側端に接続された独立排気通路と、該各独立排気通路が集合する集合部とを有する排気マニホールド４１によって構成されている。本実施形態１の排気マニホールド４１は、壁内部に冷却水ジャケット（図示略）を有し、冷却水を循環させて排気マニホールドの高温化を抑制する、所謂水冷排気マニホールドである。

図１に示すように、この排気通路４０における上記排気マニホールド４１よりも下流側には、ターボ過給機のタービン４３と、排気浄化触媒としての酸化触媒４４が配設されている。排気通路４０における酸化触媒４４よりも下流側には、微粒子捕集フィルタとしてのディーゼルパティキュレートフィルタ４５（以下、ＤＰＦ４５という）が配設されている。酸化触媒４４とＤＰＦ４５との間には、酸化触媒４４とＤＰＦ４５とを接続する接続通路が設けられている。排気通路４０におけるＤＰＦ４５よりも下流側には、排気シャッター弁４６が配設されている。

ターボ過給機は、タービン４３に流入する排気ガスの流路断面積を変化させることで、タービン４３に流入する排気ガスの流速を調整可能な可変容量型のターボ過給機として構成されている。排気通路４０には、ターボ過給機をバイパスするための排気側バイパス通路４７が設けられている。この排気側バイパス通路４７には、該排気側バイパス通路４７へ流れる排気ガスの流量を調整するためのウエストゲートバルブ４８が配設されている。

酸化触媒４４は、排気ガス中のＣＯ及びＨＣが酸化されてＣＯ２及びＨ２Ｏが生成される反応を促すものである。ＤＰＦ４５は、エンジンＥの排気ガス中に含まれる煤（スート）等の排気微粒子を捕集するものである。ＤＰＦ４５は、再生可能なフィルタである。ＤＰＦ４５に上記微粒子が所定量捕集されたときには、排気ガスに未燃燃料（未燃ＨＣ）を含ませるようにインジェクタ１４から燃料が噴射される。該未燃燃料は、酸化触媒４４により酸化反応されて、該酸化反応の反応熱によって排気ガスが昇温される。そして、昇温された高温の排気ガスがＤＰＦ４５に流入することで、ＤＰＦ４５に捕集された上記微粒子が燃焼除去されて、ＤＰＦ４５が再生される。

排気シャッター弁４６は、その開度を調整することで、排気通路４０内の排気圧を調整することが可能な弁である。この排気シャッター弁４６は、例えば、後述する低圧ＥＧＲ通路５２によって、排気通路４０を流れる排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させる際に、排気通路４０内の排気圧を高めるために利用される場合がある。
本実施形態１では、吸気通路３０と排気通路４０とに接続され、排気通路４０を流れる排気ガスの一部を吸気通路３０に還流可能な高圧ＥＧＲ通路５１及び低圧ＥＧＲ通路５２が設けられている。

図１，図２に示すように、高圧ＥＧＲ通路５１は、吸気通路３０におけるインタークーラ３５とサージタンク３２との間の部分と、排気通路４０における上記排気マニホールド４１とターボ過給機のタービン４３との間の部分（各独立排気通路が集合する集合部から分岐した分岐部）とに接続されている。高圧ＥＧＲ通路５１内には、該高圧ＥＧＲ通路５１を通って吸気通路３０に還流される排気ガスの流量を調整する電磁式の高圧ＥＧＲ弁５３が設けられている。一方で、低圧ＥＧＲ通路５２は、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とターボ過給機のコンプレッサ３３との間の部分と、排気通路４０におけるＤＰＦ４５と排気シャッター弁４６との間の部分とに接続されている。低圧ＥＧＲ通路５２には、該低圧ＥＧＲ通路５２を通って吸気通路３０に還流される排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ５５と、低圧ＥＧＲ通路５２を通って還流される排気ガスの流量を調整する電磁式の低圧ＥＧＲ弁５４とが設けられている。

［排気センサ］
図１に示すように、排気通路４０には、排気通路４０を流れる排気ガスの圧力を検出する排気センサ５７が設けられている。具体的には、高圧ＥＧＲ通路５１の上流側部分（各独立排気通路が集合する集合部から分岐した分岐部）の排気ガス圧力を金属製パイプ材により構成されたダクト部材６０を介して検出している。排気センサ５７は、センサ素子（図示略）を排気ガスに直接接触させることにより排気ガスの圧力を検出する。この排気センサ５７は、ダクト部材６０の一側端部に相当する上端部に取り付けられ、シリンダヘッド３の右側上方位置に配設されている。

図３，図４に示すように、ダクト部材６０は、下半部がシリンダヘッド３の後端部分から略水平前方に延びると共に上半部が略鉛直上方に延びる略Ｌ字状に形成されている。
このダクト部材６０は、ブラケット６１に接合され、このブラケット６１が、シリンダヘッド３の右側壁部にボルトにより締結固定されている。ダクト部材６０の他側端部と高圧ＥＧＲ通路５１の上流側部分との間には、トラップ機構Ｔが介装されている。

［トラップ機構］
トラップ機構Ｔは、各独立排気通路の集合部から分岐した分岐部に連通され且つシリンダヘッド３の後壁部に形成された開口部５６（図２参照）から導入された排気ガスに含まれた煤を衝突分離機能と熱泳動分離機能により排気ガス中から分離可能に構成されている。
煤を集結生成するバインダの主体成分が液相の未燃燃料である一方、排気マニホールド４１が水冷排気マニホールドであるため、シリンダヘッド３周りの高温領域が狭くなり、未燃燃料が気化される前に排気ガスがダクト部材６０に流入する。この未燃燃料を含む煤が、ダクト部材６０の内壁面部に付着堆積し、成長した煤より目詰まり等の不具合を招く。
そこで、排気ガスがダクト部材６０に流入する前に排気ガスに含まれた大半の未燃燃料を気化させるため、トラップ機構Ｔを設けている。尚、衝突分離機能とは、排気ガスを後述する衝突壁部７４に衝突させて排気ガスから煤を分離する機能であり、熱泳動分離機能とは、排気ガスをトラップ室Ｓ内で熱泳動させることにより煤をトラップ室Ｓの内壁部に付着させて排気ガスから煤を分離する機能である。

図２〜図８に示すように、トラップ機構Ｔは、左右に延びる細長形状のトラップ室Ｓを形成するトラップ室形成部材７０を備えている。このトラップ室形成部材７０は、板状のフランジ部７１と、このフランジ部７１と協働してトラップ室Ｓを形成する桶状の容積部７２とを主な構成要素としている。煤に含まれた未燃燃料を液相状態から気化させるためには１００〜２００℃の熱量が必要である。それ故、トラップ機構Ｔを、シリンダヘッド３の壁部表面から略６０ｍｍ以内の領域に配設している。

フランジ部７１は、右側上部に１つ、下部に左右２つ計３つのボルト穴７１ａが形成され、開口部５６の後側を塞ぐようにシリンダヘッド３の縦壁部の１つである後壁部にボルトにて締結固定される。このフランジ部７１は、トラップ室Ｓと外部とを連通するパイプ状の接続部７３を有している。接続部７３は、トラップ室Ｓ内に排気ガスを導入可能に構成され、フランジ部７１の左側部分において前方に突出するように形成されている。フランジ部７１がシリンダヘッド３の後壁部に固定された際、接続部７３が開口部５６から排気通路４０（各独立排気通路が集合する集合部から分岐した分岐部）内に挿入される。

フランジ部７１の右側部分には、ダクト部材６０の他側端部がトラップ室Ｓ内に突出するように前方から挿入されている。図６に示すように、接続部７３がフランジ部７１から前方に突出形成されているため、フランジ部７１の前面部に付着した煤ｓによるトラップ室Ｓ内への侵入を回避し、ダクト部材６０の他側端部がフランジ部７１を前方から貫通しているため、フランジ部７１の後面部に付着した煤ｓによるダクト部材６０内への侵入を回避している。

図７，図８に示すように、フランジ部７１の後面部には、衝突壁部７４が設けられている。衝突壁部７４は、上下両端部が開放された断面略コ字状の本体部７４ａと、この本体部７４ａの左右両端部から夫々左右両側に延びる１対のフランジ７４ｂとを備えている。
本体部７４ａは、上下に延びるように配置され、接続部７３の前端部に対して僅かに離隔した状態で対向している。１対のフランジ７４ｂは、フランジ部７１の後面部に接合されている。それ故、接続部７３からトラップ室Ｓに導入された排気ガスは、本体部７４ａに１次衝突することにより煤を分離する（図８ 矢印参照）。本体部７４ａに１次衝突後、排気ガスは、本体部７４ａとフランジ部７１が形成する排気ガス通路を通り上方及び下方に流れる（図７，図８ 矢印参照）。

容積部７２は、接続部７３とダクト部材６０（他側端部）とが左右方向に所定距離離隔するようにフランジ部７１と協働してトラップ室Ｓを構成している。それ故、衝突壁部７４から上方に流れた排気ガスは、容積部７２の上壁部に２次衝突し、また、下方に流れた排気ガスは、容積部７２の下壁部に２次衝突する。そして、容積部７２の上壁部及び下壁部に夫々２次衝突した排気ガスは、ダクト部材６０の他側端部に到達するまでの間、トラップ室Ｓ内を熱泳動する。熱泳動中、排気ガスに含まれた煤は、フランジ部７１及び容積部７２の内壁部に付着し、排気ガスから分離される。

図３，図４，図７，図８に示すように、容積部７２は、左側部分に下方に膨出する膨出部７２ａを備えている。膨出部７２ａは、衝突壁部７４の下方位置に対応するように形成されている。衝突壁部７４との１次衝突で排気ガスから分離された煤は、落下して膨出部７２ａに一時的に残留される。この膨出部７２ａに残留された煤は、エンジンの輻射熱及び排気ガス熱によって含有されたバインダ（未燃燃料）が気化し、粉砕されて微粒化される。微粒化された煤は、アクセルペダルの踏戻等のタイミングで排気通路４０側に吸引除去される。

次に、本発明の実施形態による排気センサ配設構造の作用効果について説明する。
作用、効果の説明にあたり、ＣＡＤ（Computer Aided Design）データに基づき計算された三次元ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）モデルＭ１〜Ｍ３を作成し、３種類のダクト部材における煤の到達（付着）距離について検証実験を行った。
尚、モデルＭ１は、トラップ機構Ｔを装着していないダクト部材Ｄ、モデルＭ２は、衝突壁部を省略して熱泳動分離機能のみを備えたトラップ機構Ｔ１付きダクト部材Ｄ、モデルＭ３は、本実施形態１と同様の衝突分離機能と熱泳動分離機能を備えたトラップ機構Ｔ付きダクト部材Ｄである。

図９（ａ）〜図９（ｃ）に基づき、検証結果を説明する。
モデルＭ１は、図９（ａ）に示すように、ダクト部材Ｄの先端（下流端）付近まで煤が到達している。また、ダクト部材Ｄの途中部は、煤によって閉塞され目詰まりを生じている。モデルＭ２は、図９（ｂ）に示すように、モデルＭ１に比べて先端付近に到達する煤の到達量は低減している。しかし、基端（上流端）側部分に到達する煤の到達量は多い。
モデルＭ３は、図９（ｃ）に示すように、煤を粉砕除去することができ、基端側部分に到達する煤の到達量についても低減されることが確認された。

本実施形態１によれば、排気通路４０から排気ガスを取り出す開口部５６と、開口部５６から排気ガスを排気センサ５７に供給するダクト部材６０と、ダクト部材６０に流入する排気ガスに含まれた煤をトラップするトラップ室Ｓを備えたトラップ機構Ｔとを有するため、排気センサ５７に対するエンジンＥからの輻射熱の影響を最小限に抑制することができ、ダクト部材６０に流入する煤をトラップ室Ｓに強制的に残留させることができる。
トラップ機構Ｔが開口部５６の近傍位置に配設されたため、トラップ室Ｓに残留された煤に含有されるバインダを気化することができ、煤の微粒化によって煤による付着堆積を回避することができる。

トラップ機構Ｔは、エンジン運転時、排気ガス中の煤を集結させるバインダを気化させて集結された煤を粉砕可能な温度範囲領域に配置されているため、トラップ室Ｓに残留された煤に含有されたバインダを排気ガスの熱を用いて確実に気化することができ、微粒化により煤の除去を容易化することができる。

温度範囲領域が１００〜２００℃であるため、バインダの主体である未燃燃料を確実に気化することができる。

開口部５６がシリンダヘッド３の後壁部に形成され、トラップ機構Ｔがフランジ部７１を有するトラップ室形成部材７０を備え、トラップ室形成部材７０が開口部５６を閉塞すると共にフランジ部７１が後壁部に固定されたため、トラップ機構Ｔを用いてシリンダヘッド３の後壁部に形成された開口部５６を閉塞することができる。

トラップ機構Ｔが、フランジ部７１の前方に突出すると共に開口部５６から挿入されてトラップ室Ｓ内方に排気ガスを導入可能な接続部７３を有し、ダクト部材６０の端部が、フランジ部７１を貫通してトラップ室Ｓ内方に突出しているため、フランジ部７１の前面部に付着した煤が接続部７３に侵入することを簡単な構造で回避することができ、フランジ部７１の後面部に付着した煤がダクト部材６０に侵入することを簡単な構造で回避することができる。

トラップ機構Ｔが、トラップ室Ｓに導入された排気ガスが衝突する衝突壁部７４を有し、衝突壁部７４は、フランジ部７１と協働して排気ガス通路を形成すると共にその下端部が開放されているため、簡単な構成でトラップ機構Ｔに煤の衝突分離機能を付与することができ、分離された煤をトラップ室Ｓに残留させることができる。

排気センサが排気ガスの圧力を検出する排気圧力センサ５７であるため、排気圧力センサ５７の検出機能確保と検出能力向上を図ることができる。

実施形態２

次に、実施形態２に係るトラップ機構ＴＡの構造について図１０，図１１に基づいて説明する。尚、実施形態１と同様の部材には、同じ符号を付している。
実施形態１では、衝突壁部７４が、接続部７３を通過して衝突壁部７４に１次衝突した排気ガスを容積部７２の上壁部と下壁部に誘導する鉛直通路を形成したのに対し、実施形態２では、接続部７３を通過して衝突壁部７５に１次衝突した排気ガスを容積部７２の左側壁部と下壁部に誘導する排気ガス通路を形成している。

図１０，図１１に示すように、衝突壁部７５は、上端部が閉塞され且つ下端部が開放された断面略コ字状の鉛直本体部７５ａと、右端部が閉塞され且つ左端部が開放された断面略コ字状の水平本体部７５ｂを備えている。鉛直本体部７５ａの上端部と水平本体部７５ｂの右端部は重複され、接続部７３の後端部に対して僅かに離隔した状態で対向している。衝突壁部７５は、鉛直本体部７５ａと水平本体部７５ｂの外周に設けられたフランジ７５ｆがフランジ部７１に接合されることにより固定されている。

接続部７３からトラップ室Ｓに導入された排気ガスは、鉛直本体部７５ａと水平本体部７５ｂとの重複部に１次衝突することにより煤を分離する（図１１ 矢印参照）。そして、左方に流れた排気ガスは、容積部７２の左側壁部に２次衝突し、また、下方に流れた排気ガスは、容積部７２の下壁部（膨出部７２ａ）に２次衝突する（図１０ 矢印参照）。
これにより、容積部７２の左側壁部に２次衝突した排気ガスの熱泳動距離を長くしている。

実施形態３

次に、実施形態３に係るトラップ機構ＴＢの構造について図１２，図１３に基づいて説明する。尚、実施形態１と同様の部材には、同じ符号を付している。
実施形態１では、衝突壁部７４が、接続部７３を通過して衝突壁部７４に１次衝突した排気ガスを上下２方向に誘導したのに対し、実施形態３では、接続部７３を通過して衝突壁部７６に１次衝突した排気ガスを上下左右の４方向に誘導している。

図１２，図１３に示すように、衝突壁部７６は、上端部が閉塞され且つ下端部が開放された断面略コ字状の鉛直本体部７６ａと、この鉛直本体部７６ａの下端部に接続され且つ左右両端部が開放された断面略コ字状の水平本体部７６ｃと、右端部が閉塞され且つ左端部が開放された断面略コ字状の水平本体部７６ｂと、この水平本体部７６ｂの左端部に接続され且つ上下両端部が開放された断面略コ字状の鉛直本体部７６ｄを備えている。
鉛直本体部７６ａの上端部と水平本体部７６ｂの右端部は重複され、接続部７３の後端部に対して僅かに離隔した状態で対向している。衝突壁部７６は、鉛直本体部７６ａ、水平本体部７６ｂ、水平本体部７６ｃ、及び鉛直本体部７６ｄの外周に設けられたフランジ７６ｆがフランジ部７１に接合されることにより固定されている。

接続部７３からトラップ室Ｓに導入された排気ガスは、鉛直本体部７６ａと水平本体部７６ｂとの重複部に１次衝突することにより煤を分離する（図１３ 矢印参照）。
そして、左方に流れた排気ガスは、更に上下に分流して容積部７２の上壁部及び下壁部に２次衝突する。また、下方に流れた排気ガスは、更に左右に分流して膨張部７２ａの左壁部及び右壁部に２次衝突する（図１２ 矢印参照）。これにより、衝突分離機能を一層高めている。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、排気センサが排気圧力を検出する排気圧力センサ５７の例を説明したが、少なくとも、センサ素子が直接排気ガスに接触することによって排気状態量を検出するセンサであれば良く、温度センサ、酸素濃度センサ等何れの状態量センサであっても適用可能である。また、排気センサ５７をシリンダヘッド３の右側上方位置に配置した例を説明したが、雰囲気温度が排気センサ５７の耐熱温度未満であれば、何れの位置に配置しても良い。

２〕前記実施形態においては、金属製パイプ材からなるダクト部材６０の例を説明したが、耐熱性を有する合成樹脂材やゴム材からなるダクト部材を用いても良く、合成樹脂材と金属製パイプ材を併用することも可能である。

３〕前記実施形態においては、トラップ機構Ｔをシリンダヘッド３の後壁部の外側に密着するように配設した例を説明したが、エンジン運転時、排気ガス中の煤を集結させるバインダを気化させて集結された煤を粉砕可能な温度範囲領域に配設できれば良く、シリンダヘッド３の縦壁部から離隔して配設することも可能である。また、スペース的に可能であれば、シリンダヘッド３の縦壁部の内側に配設しても良い。

４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

３ シリンダヘッド
４０ 排気通路
５６ 開口部
５７ 排気センサ
６０ ダクト部材
７０ トラップ室構成部材
７１ フランジ部
７３ 接続部
７４，７５，７６ 衝突壁部
Ｅ エンジン
Ｔ トラップ機構
Ｓ トラップ室

Claims (7)

1. 燃焼で生じた排気ガスの状態量を検出する排気センサをエンジンに配設する排気センサ配設構造において、
   排気通路から排気ガスを取り出す開口部と、
   前記開口部から排気ガスを前記排気センサに供給するダクト部材と、
   前記ダクト部材に流入する排気ガスに含まれた煤をトラップするトラップ室を備えたトラップ機構とを有し、
   前記トラップ機構が前記開口部の近傍位置に配設されたことを特徴とする排気センサ配設構造。
2. 前記トラップ機構は、エンジン運転時、排気ガス中の煤を集結させるバインダを気化させて集結された煤を粉砕可能な温度範囲領域に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の排気センサ配設構造。
3. 前記温度範囲領域が１００〜２００℃であることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気センサ配設構造。
4. 前記開口部が前記エンジン本体の縦壁部に形成され、
   前記トラップ機構がフランジ部を有するトラップ室形成部材を備え、
   前記トラップ室形成部材が前記開口部を閉塞すると共に前記フランジ部が前記縦壁部に固定されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の排気センサ配設構造。
5. 前記トラップ機構が、前記トラップ室外方に突出すると共に前記開口部から挿入されて前記トラップ室内方に排気ガスを導入可能な接続部を有し、
   前記ダクト部材の端部が、前記トラップ室内方に突出していることを特徴とする請求項４に記載の排気センサ配設構造。
6. 前記トラップ機構が、前記トラップ室に導入された排気ガスが衝突する衝突壁部を有し、
   前記衝突壁部は、前記フランジ部と協働して排気ガス通路を形成すると共にその下端部が開放されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の排気センサ配設構造。
7. 前記排気センサが排気ガスの圧力を検出する排気圧力センサであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の排気センサ配設構造。

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