JP3627351B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気浄化装置において、センサの取付け構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のエンジンの排気浄化装置として、例えば図4に示すようなものがある(実開平5−38316号公報、参照)。
【0003】
これについて説明すると、エキゾーストマニホールド1の直下に触媒コンバータ2が接続される。エキゾーストマニホールド1は各気筒に連通する複数のブランチ部11と、各ブランチ部11を集合する集合部12と、図示しないO2センサに対する取付座17等を有する。
【0004】
O2センサの検出部は集合部12に臨み、各気筒からの排気ガスが触媒コンバータ2に導入される前に導かれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のエンジンの排気浄化装置にあっては、触媒コンバータ2がエキゾーストマニホールド1の直下に設けられるため、O2センサの検出部はエキゾーストマニホールドを通過する高温の排気ガスにさらされ、O2センサに要求される耐熱性が高くなるという問題点があった。
【0006】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、エンジンの排気浄化装置において、排気通路に設けられるセンサに要求される耐熱性を低くすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置は、
エンジンに吸気を導く吸気通路と、
エンジンから排気を導く排気通路と、
排気通路と吸気通路とを結ぶEGR通路と、
排気通路に臨むセンサと、
を備えるエンジンの排気浄化装置において、
排気通路の各ブランチが集合するドーム状の集合部と、
集合部に対して凹状の窪み空間と、を画成し、
センサの検出部を、窪み空間の天井部を介して排気通路を流れる排気ガスの主流に対して略直交するように排気通路に臨ませ、
窪み空間にEGR通路へ排気を取り入れるEGR取り入れ口を接続する。
【0008】
請求項2に記載のエンジンの排気浄化装置は、請求項1に記載の発明において、
前記センサの検出部をEGR取入口に流入する排気ガスの流れに対して略平行に配置する。
【0009】
請求項3に記載のエンジンの排気浄化装置は、請求項1に記載の発明において、
前記センサの検出部をEGR取入口に流入する排気ガスの流れに対して略直交するように配置する。
【0010】
請求項4に記載のエンジンの排気浄化装置は、請求項1から3のいずれか一つに記載の発明において、
前記EGR取入口を窪み空間における排気ガスの流れに対してセンサの下流側に配置する。
【0011】
【作用】
請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置において、センサの検出部を、排気通路の各ブランチが集合するドーム状の集合部に対して凹状に画成された窪み空間の天井部を介して排気通路を流れる排気ガスの主流に対して略直交するように排気通路に臨ませる構造により、センサの検出部が排気通路の中心部から離れる。センサの検出部のまわりを流れる排気ガスは、排気通路の中心部から離れ、外気への放熱が促されるため、センサの温度上昇が抑えられる。こうしてセンサの温度上昇が抑えられるため、センサに要求される耐熱性を低くして、生産コストアップを抑えられる。
【0012】
排気ガス流量の少ない低速低負荷時にEGR通路が開通してEGRガスが還流されることにより、センサの検出部のまわりで排気ガスの流れが淀むことがない。また、排気ガス流量が増えると、EGR通路が閉塞されても、センサの検出部のまわりで排気ガスの流れが淀むことがなく、全ての運転条件にわたって排気ガスの酸素成分もしくは温度等の状態を適確に検出することができる。
【0013】
請求項2に記載のエンジンの排気浄化装置において、センサの検出部は、窪み空間を通ってEGR取入口へと向かう排気ガスの流れに対して略平行に設けられているため、センサの検出部のまわりで排気ガスの流れが淀むことがなく、排気ガスの状態を適確に検出することができる。
【0014】
請求項3に記載のエンジンの排気浄化装置において、センサの検出部は、窪み空間を通ってEGR取入口へと向かう排気ガスの流れに対して略直交して設けられているため、センサの検出部に対して排気ガスが交差して流れ、排気ガスの状態を適確に検出することができる。
【0015】
請求項4に記載のエンジンの排気浄化装置において、センサの検出部は、窪み空間を通ってEGR取入口へと向かう排気ガスの流れに対して下流側に設けられているため、センサの検出部はEGR取入口へと向かう排気ガスの流れにさらされ、排気ガスの状態を適確に検出することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0017】
図1において、1はエキゾーストマニホールドである。エキゾーストマニホールド1は図示しないエンジン本体の排気ポートに接続され、各気筒から排出される排気ガスを集めて下流側の排気管へと導く排気通路10を構成する。
【0018】
図中2は触媒コンバータである。触媒コンバータ2はエキゾーストマニホールド1の直下に設置され、エキゾーストマニホールド1から導かれる排気中のHC,COの酸化と、NOxの還元を促すようになっている。
【0019】
触媒コンバータ2がエキゾーストマニホールド1の直下に接続されることにより、触媒コンバータ2に導かれる排気ガスの放熱が抑えられ、触媒低温時の活性化を早められる。
【0020】
排気通路10の触媒コンバータ2より下流側には、別の触媒コンバータが設置され、触媒コンバータ2を通過した排気ガスの浄化が行われる。
【0021】
図中3はO2センサである。O2センサ3はその検出部31が排気通路10に臨んでおり、排気中の酸素濃度に応じた信号を出力する。
【0022】
図示しないコントロールユニットは、O2センサ3からの信号を入力して、混合気が理論空燃比となるように燃料噴射量をフィードバック制御して、触媒コンバータ2における転化効率を維持するようになっている。
【0023】
図中4はEGR通路である。EGR通路4は、排気通路10と吸気通路を結び、排気ガスの一部であるEGRガスを気筒内に還流することにより、気筒内の酸素濃度を下げ、燃焼温度を下げてNOxの生成を抑制するようになっている。
【0024】
コントロールユニットは、エンジン回転数およぴエンジン負荷等の検出信号を入力して、EGR通路4の途中に介装された図示しないEGR弁を開閉する。コントロールユニットは予め設定されたマップに基づいて所定の低速低負荷時にEGR弁を開弁してEGRガスを還流し、所定の高速高負荷時にEGR弁を閉弁してEGRガスの還流を停止する。
【0025】
エキゾーストマニホールド1は各気筒に連通する複数のブランチ部11と、各ブランチ部11を集合する集合部12とを有する。O2センサ3の検出部31は集合部12に臨み、各気筒からの排気ガスが触媒コンバータ2に導入される前に導かれる。
【0026】
ところで、O2センサ3は触媒コンバータ2より上流側に設ける必要があり、O2センサ3の検出部31はエキゾーストマニホールド1を通過する高温の排気ガスにさらされるため、O2センサ3に要求される耐熱性が高くなるという問題点があった。
【0027】
これに対処して本発明は、排気通路10に対して凹状に窪む窪み空間5を画成し、O2センサ3の検出部31を窪み空間5を介して集合部12に臨ませる。
【0028】
O2センサ3の検出部31は、図中矢印で示すように集合部12を流れる排気ガスの主流に対して略直交するように配置される。
【0029】
エキゾーストマニホールド1は、集合部12を画成するドーム形の天井壁部13と、天井壁部13に対して凹状に窪む窪み空間5を画成する箱形の凸壁部14を有する。エキゾーストマニホールド1はこれらがブランチ部11と共に鋳造により一体形成される。
【0030】
O2センサ3はシール材6を介して凸壁部14に締結される。O2センサ3が凸壁部14に締結された状態で、検出部31の先端は窪み空間15から集合部12へと突出している。
【0031】
窪み空間5にEGR取入口41が開口する。EGR弁が開弁する運転条件で、EGR取入口41からEGR通路4に排気を取り込むようになっている。
【0032】
この実施形態では、O2センサ3が窪み空間5の中央部に臨んで取付けられる一方、EGR取入口41が凸壁部14の上部に開口する一方、O2センサ3はEGR取入口41よりブランチ部11の集合部12に対する開口部から離れる位置に開口する。すなわち、EGR取入口41は窪み空間5においてO2センサ3より上流側に配置され、窪み空間5においてEGR取入口41に流入する排気ガスがO2センサ3と略平行に流れるようになっている。
【0033】
EGR取入口41は窪み空間5においてO2センサ3の検出部31よりエンジン本体に近接し、EGR通路4はO2センサ3とブランチ部11の間を通って図示しない吸気通路へと延びている。これにより、高温となるEGR通路4の配管がエンジン本体から大きく離れることがなく、エンジン整備時等の作業安全性が高められる。
【0034】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【0035】
O2センサ3の検出部31を窪み空間5を介して集合部12に臨ませる構造により、O2センサ3の検出部31が集合部12の中心部から離れる。O2センサ3の検出部31のまわりを流れる排気ガスは、集合部12の中心部から離れ、外気への放熱が促されるため、O2センサ3の温度上昇が抑えられる。
【0036】
図2は、O2センサ3の取付け位置とO2センサ3の温度の関係を示す特性図である。O2センサ3をエキゾーストマニホールド1の天井壁部13から離すのにしたがって、O2センサ3の温度が低下することがわかる。
【0037】
こうしてO2センサ3の温度上昇が抑えられるため、O2センサ3に要求される耐熱性を低くして、生産コストアップを抑えられる。
【0038】
排気ガス流量の少ない低速低負荷時にEGR通路4が開通してEGRガスが還流される。O2センサ3は、窪み空間5を通ってEGR取入口41へと向かう排気ガスの流れに対して略平行に設けられているため、O2センサ3の検出部31のまわりで排気ガスの流れが淀むことがなく、排気ガスの酸素濃度を適確に検出することができる。
【0039】
EGR通路4が閉塞される高速高負荷時に、窪み空間5を通ってEGR取入口41へと向かう排気ガスの流れが無くなるものの、集合部12を流れる排気ガス流量が増えるため、O2センサ3の検出部31はEGR取入口41へと向かう排気ガスの流れにさらされ、排気ガスの酸素濃度を適確に検出することができる。
【0040】
すなわち、EGR通路4の開閉によらず、O2センサ3の検出部31はEGR取入口41へと向かう排気ガスの流れにさらされ、排気ガスの酸素濃度を適確に検出することができる。
【0041】
次に、図3に示す実施形態について説明する。なお、図1との対応部分には同一符号を付す。
【0042】
この実施形態では、O2センサ3が窪み空間5の中央部に臨んで取付けられる一方、EGR取入口41が凸壁部14の側部に開口する。
【0043】
EGR取入口41はO2センサ3よりブランチ部11の集合部12に対する開口部から離れる位置に開口する。すなわち、EGR取入口41は窪み空間5においてO2センサ3より下流側に配置され、EGR取入口41に流入する排気ガスが窪み空間5においてO2センサ3と略直交して流れるようになっている。
【0044】
EGR取入口41は、窪み空間5においてO2センサ3の検出部31よりエンジン本体に遠い側方に位置し、EGR通路4は図示しない吸気通路へと延びている。
【0045】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【0046】
排気ガス流量の少ない低速低負荷時にEGR通路4が開通してEGRガスが還流される。O2センサ3は、窪み空間5を通ってEGR取入口41へと向かう排気ガスの流れに対して略直交して設けられているため、O2センサ3の検出部31はEGR取入口41へと向かう排気ガスの流れにさらされ、排気ガスの酸素濃度を適確に検出することができる。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置は、センサの検出部を排気通路の各ブランチが集合するドーム状の集合部に対して凹状に画成された窪み空間の天井部を介して排気通路を流れる排気ガスの主流に対して略直交するように排気通路に臨ませる構造により、センサが高温の排気ガスによって過熱されることを防止し、センサに要求される耐熱性を低くして、生産コストアップを抑えられる。また、排気ガス流量の少ない低速負荷時にEGR通路が開通してEGRガスが還流されることにより、センサの検出部のまわりで排気ガスの流れが淀むことがなく、全ての運転条件にわたって排気ガスの酸素成分もしくは温度等の状態を適確に検出することができる。
【0048】
請求項2に記載のエンジンの排気浄化装置は、センサの検出部が窪み空間を通ってEGR取入口へと向かう排気ガスの流れに対して略平行に設けられているため、センサの検出部のまわりで排気ガスの流れが淀むことがなく、排気ガスの状態を適確に検出することができる。
【0049】
請求項3に記載のエンジンの排気浄化装置は、センサの検出部が窪み空間を通ってEGR取入口へと向かう排気ガスの流れに対して略直交して設けられているため、センサの検出部に対して排気ガスが交差して流れ、排気ガスの状態を適確に検出することができる。
【0050】
請求項4に記載のエンジンの排気浄化装置は、センサの検出部が窪み空間を通ってEGR取入口へと向かう排気ガスの流れに対して下流側に設けられているため、センサの検出部がEGR取入口へと向かう排気ガスの流れにさらされ、排気ガスの状態を適確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す断面図。
【図2】同じくO2センサの取付け位置と温度の関係を示す線図。
【図3】他の実施形態を示す断面図。
【図4】従来例を示す側面図。
【符号の説明】
1 エキゾーストマニホールド
2 触媒コンバータ
3 O2センサ
4 EGR通路
5 窪み空間
10 排気通路
11 ブランチ部
12 集合部
14 凸壁部
15 取付穴
41 EGR取入口
Claims (4)
- エンジンに吸気を導く吸気通路と、
エンジンから排気を導く排気通路と、
排気通路と吸気通路とを結ぶEGR通路と、
排気通路に臨むセンサと、
を備えるエンジンの排気浄化装置において、
排気通路の各ブランチが集合するドーム状の集合部と、
集合部に対して凹状の窪み空間と、を画成し、
センサの検出部を、窪み空間の天井部を介して排気通路を流れる排気ガスの主流に対して略直交するように排気通路に臨ませ、
窪み空間にEGR通路へ排気を取り入れるEGR取り入れ口を接続したことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 - 前記センサの検出部をEGR取入口に流入する排気ガスの流れに対して略平行に配置したことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記センサの検出部をEGR取入口に流入する排気ガスの流れに対して略直交するように配置したことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記EGR取入口を窪み空間における排気ガスの流れに対してセンサの下流側に配置したことを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
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