JP3179747U

JP3179747U - 下流側酸素センサーの取付構造

Info

Publication number: JP3179747U
Application number: JP2012005426U
Authority: JP
Inventors: 淳鈴木
Original assignee: 有限会社クエスト
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2022-09-05

Abstract

【課題】下流側酸素センサーの検出結果に基づいて発生されてしまう誤報の警告を回避させる下流側酸素センサーの取付構造を提供する。
【解決手段】下流側酸素センサーには検出部位が備えられ、排気経路に連通する一方の開口と検出部位に連通する他方の開口とを有し、同他方の開口では検出部位に気密的に接続され、同検出部位を前記排気経路に連通させる経路を形成してその経路を包み込む包囲部材と、この包囲部材の連通経路に充填される金属製ウール材と、包囲部材の一方の開口に配設されて、連通は維持しつつ金属製ウール材を内部に保持せしめる脱落防止部材とを備える。
【選択図】図１

Description

本考案は、排気経路に備えられる触媒の装着部位を基準として上流側と下流側の二つの酸素センサーを備え付け、同下流側酸素センサーでの検出結果をエンジンチェックの警告に利用する下流側酸素センサーの取付構造に関する。

従来、エンジンの電子制御の分野では、排気経路に備えられる触媒の装着部位を基準として上流側と下流側の二つの酸素センサーを備え付けている。上流側と下流側の二つの酸素センサーの検出結果をエンジンの燃焼制御に利用したり、同下流側酸素センサーでの検出結果をエンジンチェックの警告に利用している。
モータースポーツの分野においては、通常使用の燃焼制御とは異なる燃焼制御を行うことが多く、触媒の量や形状などもこれに反映させている。むろん、その場合でも排気ガスの成分は法定の制限値に収まるように制御をすることが前提となっている。

上述した従来の下流側酸素センサーの取付構造においては、次のような課題があった。
下流側触媒センサーは、適切な燃焼制御をすることで触媒を通過した排気ガスが所定制限値内となるようにしている。しかし、エンジンの排気経路では圧力変動によって比較的濃度の高い排気ガスが排気経路の一部に滞留する場合がある。この場合、排出される排気ガスは総合的に所定の制限値内に収まっているにもかかわらず、エンジンチェックの警告がオンになってしまうことがある。そして、一度、エンジンチェックの警告がオンになってしまうと、エンジンチェックの警告をオフにするためには、ディーラーを訪れてテスターなどを利用して同警告を解消してもらわないといけない。

本考案は、現実には異常がないにもかかわらず、下流側酸素センサーの検出結果に基づいて発生されてしまう警告を回避させることが可能な下流側酸素センサーの取付構造を提供する。

前記目的を達成するため、請求項１にかかる考案は、排気経路に備えられる触媒の装着部位を基準として上流側と下流側の二つの酸素センサーを備え付け、同下流側酸素センサーでの検出結果をエンジンチェックの警告に利用する下流側酸素センサーの取付構造であって、前記下流側酸素センサーには検出部位が備えられ、前記排気経路に連通する一方の開口と前記検出部位に連通する他方の開口とを有し、同他方の開口では前記検出部位に気密的に接続され、同検出部位を前記排気経路に連通させる経路を形成してその経路を包み込む包囲部材と、この包囲部材の連通経路に充填される金属製ウール材と、前記包囲部材の前記一方の開口に配設されて、連通は維持しつつ前記金属製ウール材を内部に保持せしめる脱落防止部材とを備える構成としてある。

前記のように構成した本考案においては、その前提として、排気経路に備えられる触媒の装着部位を基準として上流側と下流側の二つの酸素センサーを備え付けられている場合に、同下流側酸素センサーでの検出結果をエンジンチェックの警告に利用している。また、前記下流側酸素センサーには検出部位が備えられている。そして、この下流側酸素センサーの取付構造として、包囲部材は、前記排気経路に連通する一方の開口と前記検出部位に連通する他方の開口とを有しており、同他方の開口では前記検出部位に気密的に接続されている。これにより、包囲部材によって、下流側酸素センサーの検出部位を前記排気経路に連通させる経路を形成しつつ、その経路を包み込むので、袋状の空間を同検出部位の周囲に作り出す。

また、の包囲部材が作り出した袋状の連通経路には、金属製ウール材が充填されるとともに、前記包囲部材の前記一方の開口に脱落防止部材が配設されるので、連通は維持しつつ前記金属製ウール材を内部に保持せしめる。すなわち、袋状の連通経路内に金属製ウール材が保持されるので、排気経路内の排気ガスの一部が、当該連通経路内に入り込むが、常時流動するのではなく、滞留することになる。金属製ウール材は排気経路からの熱で所定の温度に暖められ、排気ガスを下流側酸素センサーの検出部位の周囲に排気ガスを滞留させる。この排気ガスは、滞留している状態なので時々刻々と成分が変化するものではないが、概ね排気ガスの成分を反映されており、下流側酸素センサーの検出結果をエンジンチェックの傾向に利用することは全く問題ない。その一方、燃焼状態の変動によって瞬間的に生じる濃い濃度と薄い濃度の排気ガスが生じる場合、総合的には排気ガスの濃度は制限値内であるにも関わらず、僅かな濃い濃度の瞬間的な存在によって異常値と判断してしまうということを防止する。

以上説明したように本考案は、脈動などによって生じる瞬間的な微小な制限値外の排気ガスの存在によってエンジンチェックの警告が点灯してしまうことを防止しつつ、総合的な視点での排気ガスの正常な濃度を検知させることが可能な下流側酸素センサーの取り付け構造を提供できる。

下流側酸素センサーの取付構造の概略構成を示す一部破断平面図である。図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。下流側酸素センサーの取付構造の他の実施の形態を示す一部破断平面図である。下流側酸素センサーの取付構造の他の実施の形態を示す一部破断平面図である。下流側酸素センサーの取付構造の他の実施の形態を示す一部破断平面図である。図５の実施の形態に示す取付部品のみの断面図である。下流側酸素センサーの取付構造の他の実施の形態を示す一部破断平面図である。

以下、図面にもとづいて本考案の実施形態を説明する。
図１は、本考案の一実施形態にかかる下流側酸素センサーの取付構造の概略構成を示す一部破断平面図である。
同図において、触媒装置１０は筒状に形成され、排気経路に介在されている。触媒装置１０は、その内部に図示しない触媒収容しており、排気ガスを浄化する。触媒の具体的な構成は特に限定されるものではない。

触媒装置１０の内部に収容された触媒の装着部位を基準として、上流側と下流側にそれぞれ一つずつ、合計二つの酸素センサー２０ａ，２０ｂが備えられている。上流側酸素センサー２０ａと下流側酸素センサー２０ｂの検出結果を利用してエンジンの燃焼制御を行っている。具体的な制御手法には特に限定されない。また、少なくとも下流側酸素センサー２０ｂの検出結果はエンジンチェックの警告に利用されている。

酸素センサー２０は、棒状に形成され、一方の先端に検出部位２１を有しており、他端から電気信号を出力するためのリード線２２が導出されている。棒状の本体部分２３における前記検出部位２１の側の外周壁面には雄ねじ２４が形成されるとともに、雄ねじ２４の終端部分には外周径が広がるとともに六角の周面を形成するフランジ２５が形成されている。従って、取付穴に形成された雌ねじに対して同雄ねじ２４をねじ込んでいくと、フランジ２５が雌ねじの開口端に当接し、螺合固定されることになる。

触媒装置１０における上流側の排気管３０ａには、上流側酸素センサー２０ａがほぼ垂直に螺合固定されるような取付穴３０ａ１が形成されており、同取付穴３０ａ１に対して上流側酸素センサー２０ａを螺合固定している。同上流側酸素センサー２０ａの検出部位２１は排気管３０ａ内で時々刻々と変化する酸素濃度を正確に検出し、検出結果を電気信号に変換して出力する。

触媒装置１０における下流側の排気管３０ｂでは、本流となる管路３０ｂ１に加え、支流となる管路３０ｂ２が形成されている。この管路３０ｂ２は、管路３０ｂ１の外周面に付着するような形状とされるが、当該管路３０ｂ２における上流側の端部は管路３０ｂ１の壁面に形成された貫通孔３０ｂ１ａに対面して連通している。管路３０ｂ２自体はこの貫通孔３０ｂ１ａだけに連通し、その他の部位では管路３０ｂ１の外周壁面に気密的に溶接固定され、内部には所定の空間が形成される。

当該管路３０ｂ２における下流側の端部は管路３０ｂ１の壁面に対しては貫通路などを有していない。しかし、下流側酸素センサー２０ｂを螺合固定可能な取付穴３０ｂ２ｂが、当該管路３０ｂ２の外周面側に形成されている。この結果、管路３０ｂ２自体は、一方の端部で前記貫通孔３０ｂ１ａに連通し、他方の端部寄りの部位には取付穴３０ｂ２ｂが形成されているので、前記貫通孔３０ｂ１ａを介して管路３０ｂ１である排気経路に連通する一方の開口と前記検出部位２１に連通する他方の開口とを有し、同他方の開口では前記検出部位２１に気密的に接続され、同検出部位２１を前記排気経路に連通させている。言い換えると当該管路３０ｂ２は所定の経路を包み込む包囲部材を構成している。

図２を参照すると、この管路３０ｂ２は、管路３０ｂ１の外面に付着したこぶ状に形成されていることが分かる。このように、本実施形態の場合は、包囲部材が、排気経路から分岐されて支流を形成している。ただし、支流といっても通過する流路ではなく、包囲部材は、前記支流の端部が前記本流と連通しないように連結されて袋状の空間を形成するに過ぎない。また、図１と図２に示す実施形態では、包囲部材は、支流の経路である管路３０ｂ２の一部の壁面が本流である管路３０ｂ１の壁面の外面を兼ねており、この意味でこぶ状に外面に貼り付いたような形状となっている。

包囲部材が、支流としての端部を本流と連通しないように連結されているのは、単に袋状の空間を形成するためだけではない。端部の側で本流である管路３０ｂ１の壁面外周に接することで排気熱を受け取るという機能を実現している。これにより、包囲部材の内部における端部の側の温度を排気ガス温度に近い状態に維持させることが出来る。
この意味では、図３に示すように、包囲部材を形成する支流としての管路１３０ｂ２が、一方の開口で、本流としての管路１３０ｂ１から分岐し、本流から離れた後、端部において再度本流である管路１３０ｂ１に接する形状とすることも可能である。この場合、管路１３０ｂ１の内部には貫通する流路となっておらず、壁面を介して排気ガスの熱を受け取ることになる。

管路３０ｂ２が貫通孔３０ｂ１ａを介して管路３０ｂ１に連通する部分では、管路３０ｂ１に対してできるだけ上流側に対面するような壁面を管路３０ｂ２に形成している。言い換えると、包囲部材は、排気経路の内部では、開口の端部が上流側に向けて対向するように形成されている。排気ガスが排気経路を介して排出される流れを想定すると、包囲部材の開口は、その流れに真っ向に対面するか、その流れによって素直に排気ガスが包囲部材内に入り込みやすくしている。これにより、包囲部材の内部では、排気ガスが通過する一定の流れは生じないものの、新しい排気ガスが順次、内部に導入される。これは時々刻々と変化する排気ガスの平均的なものが包囲部材の内部に常に滞留されるようにする効果があるといえる。

図１と図２の実施例に戻ると、管路３０ｂ２における取付穴３０ｂ２ｂの近辺には、当該包囲部材の連通経路に金属製ウール材３１が充填されている。この実施形態においては、金属製ウール材３１は一種類だけではなく、スチールウール３１ａとステンレスウール３１ｂを備えている。スチールウール３１ａとステンレスウール３１ｂとでは、保温性能が異なる。すなわち、保温性能が異なる異種の複数の金属製ウールを備えていることになる。スチールウール３１ａとステンレスウール３１ｂとでは保温性能が異なるので、これら複数の金属製ウール材（スチールウール３１ａとステンレスウール３１ｂ）の分量を変更すれば保温効果を調整可能となる。

スチールウールの場合は、いわゆる熱しやすく冷めやすい性質があると言え、ステンレスウールの場合は、熱しにくく冷めにくい性質があるといえる。このため、下流側酸素センサー２０ｂにおける検出部位２１の近辺にスチールウール３１ａを配し、それよりも前記貫通孔３０ｂ１ａに近い入り口側にステンレスウール３１ｂを配している。できるだけ、奥側を熱く維持しつつ、冷めにくくするという効果を得られる。なお、両者の分量の調整は各種の要因を考慮してなされている。また、金属製ウールの素材として、スチールウール３１ａとステンレスウール３１ｂ以外の金属を利用しても良いし、複合素材のものを利用したり、表面に異種金属をコーティングするようにして、効果を向上させることが可能である。なお、図３に示す実施形態の場合は、金属製ウールの代わりにハニカム構造の触媒を使用するようにしてもよい。

そして、管路３０ｂ２における貫通孔３０ｂ１ａに対面する入り口部分には、連通は維持しつつ前記金属製ウール材３１を内部に保持せしめる脱落防止部材３２としての網あるいはパンチング材を装着している。連通は維持しているので、排気ガスは包囲部材の内部に進入するが、金属製ウールが管路３０ｂ１の内部に漏れ出てしまうことは防止できる。また、いわゆる編み目の大きさで、熱の伝わり度合いや、排気ガスの進入しやすさを調整することもできる。

金属製ウールの性質によっては、さほど移動しやすいものでなければ、脱落防止部材３２は編み目を有するほどの障害性能は不要であり、単なる爪状のもので形成するということも可能である。また、金属製ウール材３１と一体的に絡めるようにして脱落しないようにするものであっても良い。
上述した実施例では、触媒装置１０に接続される下流側の排気管３０ｂに酸素センサー２０ｂが固定されている。しかし、触媒装置１０の形状によっては、触媒装置１０の外殻を利用することもできる。

図４に示す触媒装置１１０では、排気管３０ｂの径に比べ、より大きな径となっており、かつ、下流側にて排気管１３０ｂに接続する部位には、酸素センサー２０ｂを取り付けるための取付穴１３０ｂ２が形成されている。
本実施例において、排気経路に、内部に触媒１１０ａのユニットが収容される触媒本体１１０ｂを備え、当該触媒本体１１０ｂ内の前記触媒１１０ａよりも下流側には下流側の排気管１３０ｂよりも大径となっている部位を有しており、前記包囲部材は、同部位の壁面を貫通するように配設される。より、具体的には、包囲部材自体が筒状に形成され（筒状部位１３３）、触媒本体１１０ｂの壁面に形成される取付穴１３０ｂ２を取り囲みつつ、気密的に触媒本体１１０ｂの壁面に溶接固定されている。

また、筒状とした内部には上述したように金属製ウール材１３１が収容され、かつ、先端の開口部分を塞ぐように網状の脱落防止部材１３２を備えている。なお、このときの筒状とした先端は斜めにカットされ、カットした開口面は内部での排気ガスの流れに直交して上流側に対向するようにしている。上流側に対向する効果については上述したのと同様の効果を期待できる。このようにすれば、排気管１３０ｂに支流となる管路を形成することなく、比較的簡易な構成で同様の効果を奏する下流側酸素センサーの取付構造を提供できる。

このように、包囲部材は、触媒本体１１０ｂを形成する下流側の外部壁面に配設されるにあたり、同壁面を貫通する筒状に形成された筒状部位１３３を有し、触媒本体１１０ｂの内部で検出部位２１を包囲する空間を形成させ、前記他方の開口は前記壁面よりも触媒本体１１０ｂの内側に位置されることになる。
図４に示すものでは、包囲部材が排気経路としての触媒装置１１０の内側に入り込んだ実施例である。これに対して、図５と図６に示すものでは、同様に下流側酸素センサー２０ｂの先端側を包み込む筒状に形成されつつ、排気管２３０ｂの外部側に取り付けられる形状として形成されており、いわゆるアダプタのような役目を果たす。

この実施例では、下流側酸素センサー２０ｂが上流側酸素センサー２０ａと同様に排気管２３０ｂに対して直に螺合固定される。すなわち、排気管２３０ｂには、下流側酸素センサー２０ｂがほぼ垂直に螺合固定されるような取付穴２３０ｂ１が形成されており、同取付穴２３０ｂ１に対して下流側酸素センサー２０ｂが螺合固定されるようになっている。

このように螺合固定される前提として、下流側酸素センサー２０ｂには先端側の外周面に雄ねじ２４が形成され、取付穴２３０ｂ１の側には雌ねじが形成されている。本実施例では、筒状の包囲部材２３３の一端には同様の雌ねじが形成されるとともに、他端の外周面には同様の雄ねじが形成されている。従って、下流側酸素センサー２０ｂの雄ねじを包囲部材２３３の雌ねじに螺合させ、包囲部材２３３の雄ねじを取付穴２３０ｂ１の雌ねじ螺合させると、あたかも延長部材のような形状となる。

また、包囲部材２３３は排気管２３０ｂの外部で延長させるだけでなく、雄ねじの側の端部をさらに延長させて排気管２３０ｂの内側に突き出る先端筒部２３３ａを有している。図５と図６に示すように、先端筒部２３３ａは斜めにカットされ、開口面は排気管２３０ｂの内部での排気ガスの流れ方向に交差するようになっている。この例では開口面と排気ガスの流れの方向を直交させるまでには至っていないが、斜めにカットすることで排気ガスの流れの一部は確実に先端筒部２３３ａの内壁面に突き当たる。従って、その流れは包囲部材２３３の内側に誘導されるので、排気管２３０ｂ内で時々刻々と変化する酸素濃度の平均的な値として検出できるようになる。
この実施例においても、包囲部材２３３の内側には金属製ウール材２３１が収容され、かつ、脱落防止部材２３２が先端筒部２３３ａの開口を塞いでいる。
さらに、図７に示すように、包囲部材２３４を略Ｌ字形（エルボー形状）としつつ先端筒部２３４ａと一体的に形成し、先端筒部２３４ａの開口面を排気ガスの流れ方向に直交させる形状としても良い。このようにすると、先端筒部２３４ａの開口が排気ガスの流れの方向に対向し、排気ガスが直に先端筒部２３４ａ内に誘導されやすくなる。また、この例では、包囲部材２３４は排気管２３０ｂを貫通する部位にて排気管２３０ｂに対して直に溶接して固定されており、構成が簡素化されている。むろん、構成は簡素でも同様の効果を奏する。
この実施例においても、包囲部材２３４の内側には金属製ウール材２３１が収容され、かつ、脱落防止部材２３２が先端筒部２３４ａの開口を塞いでいる。

このように、下流側酸素センサー２０ｂは、その先端で、検出部位２１を内側に保持しつつ外側に雄ねじ２４を形成されており、前記包囲部材２３３は、筒状に形成される一方の端部に、前記雄ねじ２４が螺合可能な雌ねじが形成され、同筒状に形成される他方の端部に、雄ねじが形成されている。この雌ねじは、前記下流側酸素センサー２０ｂの雄ねじ２４が螺合される前記排気管２３０ｂ（経路）の側の雌ねじに螺合可能なものである。そして、先端筒部２３３ａを含めた当該筒状の包囲部材２３３の内部に前記金属製ウール材２３１を保持しつつ、前記他方の端部の側に前記脱落防止部材２３２が配設されていることになる。

なお、本考案は前記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・前記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・前記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって前記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること

・前記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が前記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本考案の一実施例として開示されるものである。

１０…触媒装置、
２０…酸素センサー、
２０ａ…上流側酸素センサー、
２０ｂ…下流側酸素センサー、
２１…検出部位、
２２…リード線、
２３…本体部分、
２５…フランジ、
３０ａ…排気管、
３０ａ１…取付穴、
３０ｂ…排気管、
３０ｂ１…管路、
３０ｂ１ａ…貫通孔、
３０ｂ２…管路、
３０ｂ２ｂ…取付穴、
３１…金属製ウール材、
３１ａ…スチールウール、
３１ｂ…ステンレスウール、
３２…脱落防止部材、
１１０…触媒装置、
１１０ａ…触媒、
１１０ｂ…触媒本体、
１３０ｂ…排気管、
１３０ｂ１…管路、
１３０ｂ２…取付穴、
１３１…金属製ウール材、
１３２…脱落防止部材、
１３３…筒状部位、
２３０ｂ…排気管、
２３０ｂ１…取付穴、
２３１…金属製ウール材、
２３２…脱落防止部材、
２３３…包囲部材、
２３３ａ…先端筒部。

Claims

排気経路に備えられる触媒の装着部位を基準として上流側と下流側の二つの酸素センサーを備え付け、同下流側酸素センサーでの検出結果をエンジンチェックの警告に利用する下流側酸素センサーの取付構造であって、
前記下流側酸素センサーには検出部位が備えられ、
前記排気経路に連通する一方の開口と前記検出部位に連通する他方の開口とを有し、同他方の開口では前記検出部位に気密的に接続され、同検出部位を前記排気経路に連通させる経路を形成してその経路を包み込む包囲部材と、
この包囲部材の連通経路に充填される金属製ウール材と、
前記包囲部材の前記一方の開口に配設されて、連通は維持しつつ前記金属製ウール材を内部に保持せしめる脱落防止部材とを備えることを特徴とする下流側酸素センサーの取付構造。
前記包囲部材は、前記排気経路の本流から分岐されて支流を形成することを特徴とする前記請求項１に記載の下流側酸素センサーの取付構造。
前記包囲部材は、前記支流の経路の一部の壁面が前記本流の壁面の外面を兼ねることを特徴とする前記請求項２に記載の下流側酸素センサーの取付構造。
前記包囲部材は、前記支流の端部が前記本流と連通しないように連結されることを特徴とする前記請求項１に記載の下流側酸素センサーの取付構造。
前記包囲部材は、前記一方の開口で支流は本流から分岐し、本流から離れた後、端部において再度本流に接する形状であることを特徴とする前記請求項４に記載の下流側酸素センサーの取付構造。
前記包囲部材は、前記排気経路の内部では、開口の端部が上流側に向けて対向するように形成されていることを特徴とする前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の下流側酸素センサーの取付構造。
前記包囲部材は、前記触媒を形成する下流側の外部壁面に配設されるにあたり、同壁面を貫通する筒状に形成された筒状部位を有し、前記触媒の内部で前記検出部位を包囲する空間を形成させ、前記一方の開口は前記壁面よりも内側に位置されることを特徴とする前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の下流側酸素センサーの取付構造。
前記排気経路には、内部に前記触媒が収容される触媒本体を備え、当該触媒本体内の前記触媒よりも下流側には下流側の排気管よりも大径となっている部位を有しており、前記包囲部材は、同部位の壁面を貫通するように配設されることを特徴とする前記請求項１に記載の下流側酸素センサーの取付構造。
前記酸素センサーの先端は前記検出部位を内側に保持しつつ外側に雄ねじを形成されており、前記包囲部材は、筒状に形成される一方の端部に、前記酸素センサーの雄ねじが螺合可能な雌ねじが形成され、同筒状に形成される外面には、前記排気経路の側の雌ねじと螺合可能とした雄ねじが形成され、当該筒状の内部に前記金属製ウール材を保持しつつ、前記一方の端部の側に前記脱落防止部材が配設されていることを特徴とする前記請求項１に記載の下流側酸素センサーの取付構造。
前記金属製ウール材は、保温性能の異なる異種の複数の金属製ウール材を備えることを特徴とする前記請求項１〜請求項９のいずれかに記載の下流側酸素センサーの取付構造。
前記複数の金属製ウール材の分量を変更して調整可能なことを特徴とする前記請求項１０に記載の下流側酸素センサーの取付構造。
前記複数の金属製ウール材は、ステンレスウールとスチールウールとを備えることを特徴とする前記請求項１０または請求項１１に記載の下流側酸素センサーの取付構造。