JP4706597B2

JP4706597B2 - Exhaust pipe structure

Info

Publication number: JP4706597B2
Application number: JP2006228203A
Authority: JP
Inventors: 泰野嶋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2026-08-24
Also published as: JP2008051006A

Description

この発明は排気管構造に関する。更に、具体的には、内燃機関の各気筒の排気系に接続される排気経路の構造に関するものである。 The present invention relates to an exhaust pipe structure. More specifically, the present invention relates to the structure of an exhaust path connected to the exhaust system of each cylinder of the internal combustion engine.

従来、特開２００３−１９３８３５号公報には、内燃機関の各気筒の排気ポートに接続される排気通路の構造が開示されている。具体的に、この排気通路は、各気筒の排気ポートに接続する枝管（内管）が、集合部（内管コーン）において集合し、集合した枝管が排気通路に接続するようにして構成されている。集合部とその外部を覆う外管との上部には、空燃比センサを取り付けるための開口が設けられている。開口は、空燃比センサが取り付けられた場合に、その空燃比センサが、枝管の各管軸と排気通路の管軸とが交わる位置に配置されるように形成されている。 Conventionally, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-193835 discloses a structure of an exhaust passage connected to an exhaust port of each cylinder of an internal combustion engine. Specifically, the exhaust passage is configured such that branch pipes (inner pipes) connected to the exhaust ports of the respective cylinders are gathered at a collecting portion (inner pipe cone), and the gathered branch pipes are connected to the exhaust passage. Has been. An opening for attaching the air-fuel ratio sensor is provided in the upper part of the collecting portion and the outer pipe covering the outside. The opening is formed such that when the air-fuel ratio sensor is attached, the air-fuel ratio sensor is disposed at a position where each tube axis of the branch pipe intersects with the tube axis of the exhaust passage.

この従来技術の構造よれば、このような位置に空燃比センサが取り付けられることで、各気筒の排気ポートに接続する枝管から排出される排気ガスが、空燃比センサに直接当たるようになる。これにより、空燃比センサへの排気ガス当たりが良好となり、正確に、排気ガスに応じた空燃比を検出することができる。上記従来技術によれば、これにより、高い精度で空燃比制御を行うことができるものとしている。 According to this prior art structure, the air-fuel ratio sensor is mounted at such a position, so that the exhaust gas discharged from the branch pipe connected to the exhaust port of each cylinder directly hits the air-fuel ratio sensor. Thereby, the exhaust gas hitting to the air-fuel ratio sensor becomes good, and the air-fuel ratio corresponding to the exhaust gas can be accurately detected. According to the above conventional technique, this makes it possible to perform air-fuel ratio control with high accuracy.

特開２００３−１９３８３５号公報JP 2003-193835 A 実開昭５２−１３３８１４号公報Japanese Utility Model Publication No. 52-133814 特開平９−１６６０１９号公報JP-A-9-166019 特開２００５−３０７８６４号公報JP 2005-307864 A 特許３１２８８７３号Japanese Patent No. 3128873

上記従来技術においては、枝管と排気通路との管軸が交わる位置に空燃比センサ等の排気ガスセンサが配置され、各気筒から排出された排気ガスが直接排気ガスセンサに当たることとなる。従って、例えば、インジェクタからの燃料噴射量のバラツキ等に起因して、燃焼状態に気筒間で差が発生した場合には、その気筒間のバラツキの影響を直に受けた排気ガスが、そのまま排気ガスセンサに当たる。このため、排気ガスセンサの出力は、気筒ごとの燃焼のバラツキによる排気ガスのバラツキの影響をそのまま反映することとなり、内燃機関全体の実際の空燃比に応じた出力とは異なる状態を示す事態が生じうる。その結果、気筒全体での空燃比の状態に応じた最適な空燃比制御を行うことができず、エミッション特性が低下することとなる。 In the above prior art, an exhaust gas sensor such as an air-fuel ratio sensor is disposed at a position where the tube axis of the branch pipe and the exhaust passage intersects, and the exhaust gas discharged from each cylinder directly hits the exhaust gas sensor. Therefore, for example, when there is a difference between the cylinders in the combustion state due to variations in the fuel injection amount from the injector, the exhaust gas directly affected by the variations between the cylinders is exhausted as it is. Hit the gas sensor. For this reason, the output of the exhaust gas sensor directly reflects the influence of the variation in exhaust gas due to the variation in combustion for each cylinder, and a situation occurs in which the output differs from the output corresponding to the actual air-fuel ratio of the entire internal combustion engine. sell. As a result, optimal air-fuel ratio control according to the air-fuel ratio state of the entire cylinder cannot be performed, and the emission characteristics are degraded.

また、例えば高出力を考慮して枝管を長くするような場合等、集合部において全ての枝管の管軸を一点で交差させる構成を採ることができない場合がある。このような場合、全ての枝管からの排気ガスが、直接かつ均等に当たるような位置に排気ガスセンサを配置することが困難となる。その結果、排気ガスセンサの配置位置によって、各枝管の間で、排気ガスセンサに直接当たる排気ガス量にバラツキが生じることとなる。この場合、排気ガスセンサの出力は、バラツキの影響を強く受けて、内燃機関全体の実際の空燃比とは異なる出力を示すこととなり、空燃比制御にズレを生じさせることとなる場合がある。 Further, there may be a case where it is not possible to adopt a configuration in which the tube axes of all the branch pipes intersect at one point in the gathering portion, for example, when the branch pipes are lengthened in consideration of high output. In such a case, it becomes difficult to dispose the exhaust gas sensor at a position where exhaust gases from all the branch pipes directly and evenly hit. As a result, the exhaust gas amount directly hitting the exhaust gas sensor varies among the branch pipes depending on the arrangement position of the exhaust gas sensor. In this case, the output of the exhaust gas sensor is strongly affected by the variation and exhibits an output different from the actual air-fuel ratio of the entire internal combustion engine, which may cause a deviation in the air-fuel ratio control.

また、内燃機関の始動開始直後など、内燃機関から発生した水が多く排出される場合がある。このため、枝管からの排気ガスが直接当たる位置に排気ガスセンサが配置されていると、多量に排出された水が、排気ガスと共に直接排気ガスセンサに当たることとなる。これにより排気ガスセンサ内で急激な温度変化が起きて、排気ガスセンサのセンサ素子に割れが生じるなど、排気ガスセンサの故障の原因となることが考えられる。 Also, a large amount of water generated from the internal combustion engine may be discharged immediately after the start of the internal combustion engine. For this reason, if the exhaust gas sensor is arranged at a position where the exhaust gas from the branch pipe directly hits, a large amount of water discharged directly hits the exhaust gas sensor together with the exhaust gas. This may cause a sudden temperature change in the exhaust gas sensor and cause a failure of the exhaust gas sensor, such as a crack in the sensor element of the exhaust gas sensor.

従って、この発明は、上記の問題を解決することを目的として、気筒ごとのバラツキの影響を抑えると共に、排気ガスセンサの被水を防ぐ位置に排気ガスセンサを配置できるように改良した排気管構造を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides an exhaust pipe structure that is improved so that the exhaust gas sensor can be disposed at a position that prevents the exhaust gas sensor from being wet, while suppressing the influence of variation among cylinders, in order to solve the above-described problems. The purpose is to do.

第１の発明は、上記の目的を達成するため、排気管構造であって、
内燃機関の気筒の排気ポートのそれぞれに接続する複数の枝管と、
前記枝管が、前記排気ポートとの接続側とは反対側において集合して連通する排気通路と、
前記排気通路の側面部に形成された排気ガスセンサの取付部と、
を備え、
前記排気通路は、前記枝管が集合して連通する連通部付近において、前記排気通路の管軸が一直線となるように形成された集合部を備え、
前記枝管は、それぞれ、前記連通部付近において円柱形状に形成された部分を備え、かつ、前記円柱形状部分において、前記円柱形状部分の管軸と前記集合部の管軸とが平行となる状態で前記集合部に連通し、
前記取付部は、前記取付部に取り付けられる排気ガスセンサの前記集合部内への突出部と、前記連通部における前記複数の枝管とを、前記集合部の管軸に平行な方向に向けて前記集合部の管軸に垂直な面に投影させてできる、前記突出部の投影部と前記枝管の投影部とが互いに重ならない状態となり、かつ、前記突出部の投影部は前記連通部外周の投影部内に入る状態となるように、前記集合部に配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention is an exhaust pipe structure,
A plurality of branch pipes connected to each of the exhaust ports of the cylinders of the internal combustion engine;
An exhaust passage in which the branch pipes gather and communicate on the side opposite to the connection side with the exhaust port;
An exhaust gas sensor mounting portion formed on a side surface of the exhaust passage;
With
The exhaust passage includes a collecting portion formed so that the tube axis of the exhaust passage is in a straight line in the vicinity of a communicating portion where the branch pipes gather and communicate with each other.
Each of the branch pipes includes a portion formed in a columnar shape in the vicinity of the communication portion, and the tube axis of the columnar portion and the tube axis of the collecting portion are parallel to each other in the columnar portion. In communication with the assembly part,
The mounting portion is configured such that a projecting portion of the exhaust gas sensor attached to the mounting portion and the plurality of branch pipes in the communication portion are oriented in a direction parallel to a tube axis of the collecting portion. The projection part of the projection part and the projection part of the branch pipe do not overlap each other, and the projection part of the projection part is projected on the outer periphery of the communication part. It arrange | positions at the said gathering part so that it may be in the state which enters in a part, It is characterized by the above-mentioned.

第２の発明は、第１の発明において、
前記排気通路は、排気ガスを浄化する浄化装置を内蔵するための筒体部を備え、
前記集合部は、前記筒体部と連通して一体型に形成され、前記浄化装置の上流側の排気経路を構成することを特徴とする請求項１に記載の排気管構造。 According to a second invention, in the first invention,
The exhaust passage includes a cylindrical body part for incorporating a purification device for purifying exhaust gas,
2. The exhaust pipe structure according to claim 1, wherein the collecting portion is integrally formed so as to communicate with the cylindrical body portion, and constitutes an exhaust path on the upstream side of the purification device.

第３の発明は、第１の発明において、
前記集合部は、円柱形状に形成された部分を有し、かつ、前記枝管が共通して連通する主管であって、
前記主管の下流側の端部に、排気ガスを浄化する浄化装置に接続する接続部を備えることを特徴とする。 According to a third invention, in the first invention,
The collecting portion has a portion formed in a cylindrical shape, and the branch pipe is a main pipe that communicates in common,
A connecting portion connected to a purification device for purifying exhaust gas is provided at the downstream end of the main pipe.

第４の発明は、第１から第３の何れか１の発明において、
前記枝管は、前記連通部の、前記集合部の管軸に垂直な方向の連通部断面において、不均等に配置されて、前記集合部に連通し、
前記取付部は、前記連通部において互いに隣り合って配置された２つの枝管のうち、前記円柱形上部分の管軸間の距離が最も長くなる２つの枝管の間の空間を、前記集合部の管軸に平行な方向に向けて前記集合部の管軸に垂直な面に投影させてできる前記空間の投影部内に、前記突出部の投影部が位置するように、配置されることを特徴とする。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
The branch pipes are non-uniformly arranged in the communication section of the communication section in a direction perpendicular to the tube axis of the collection section, and communicate with the collection section.
The mounting portion includes a space between the two branch pipes having the longest distance between the pipe axes of the cylindrical upper portion among the two branch pipes arranged adjacent to each other in the communication portion. The projecting portion of the projecting portion is disposed in the projection portion of the space formed by projecting onto a plane perpendicular to the tube axis of the collecting portion in a direction parallel to the tube axis of the collecting portion. Features.

第５の発明は、第１から第４の何れか１の発明において、
前記集合部内の、前記取付部の上流側に配置された保護板を備え、
前記保護板は、前記集合部の前記保護板より上流側から前記集合部の管軸方向に下流側を見た場合に、前記突出部を隠すように形成されていることを特徴とする。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
A protective plate disposed on the upstream side of the attachment portion in the assembly portion,
The protective plate is formed so as to hide the protruding portion when the downstream side in the tube axis direction of the collective portion is viewed from the upstream side of the protective plate of the collective portion.

第６の発明は、第１から第４の何れか１の発明において、
前記集合部は、前記取付部の上流側において、前記集合部の上流側から管軸方向に下流側を見た場合に、前記突出部を隠すように形成された窪み部を備えることを特徴とする。 A sixth invention is any one of the first to fourth inventions,
The assembly portion includes a recess portion formed on the upstream side of the attachment portion so as to hide the protruding portion when viewed downstream from the upstream side of the assembly portion in the tube axis direction. To do.

第１の発明によれば、集合部と枝管は、その管軸が平行となる状態で連通し、更に、複数の枝管を、集合部の管軸方向に投影させた場合に、この枝管の投影部と排気ガスセンサの突出部とが重ならない状態となるように、排気ガスセンサの取付部が形成されている。この構造により、各枝管から排出される排気ガスの多くは、管軸に平行な流れをもった状態で集合部に流入する。ここで、排気ガスセンサは、枝管の下流側への投影部とは重ならない位置に設置されることから、直接排気ガスセンサに当たる排気ガスの量を少なく抑えることができる。従って、気筒ごとの燃焼のバラツキによる排気ガスセンサの出力の過剰な変動を抑えて、内燃機関全体の空燃比に応じた安定したセンサ出力を得ることができる。従って、より精度の高い空燃比制御を行うことができる。また、排気ガスが直接当たることによる排気ガスセンサの被水を高い確率で防ぐことができる。 According to the first invention, the collecting portion and the branch pipe communicate with each other in a state where the pipe axes thereof are parallel to each other, and when the plurality of branch pipes are projected in the direction of the pipe axis of the collecting portion, The exhaust gas sensor mounting portion is formed so that the projection portion of the tube and the protruding portion of the exhaust gas sensor do not overlap. With this structure, most of the exhaust gas discharged from each branch pipe flows into the collecting portion in a state of having a flow parallel to the pipe axis. Here, since the exhaust gas sensor is installed at a position that does not overlap with the projection portion on the downstream side of the branch pipe, the amount of exhaust gas that directly hits the exhaust gas sensor can be reduced. Accordingly, it is possible to obtain a stable sensor output corresponding to the air-fuel ratio of the entire internal combustion engine by suppressing excessive fluctuations in the output of the exhaust gas sensor due to variations in combustion among cylinders. Therefore, more accurate air-fuel ratio control can be performed. Further, it is possible to prevent the exhaust gas sensor from getting wet due to direct contact with the exhaust gas.

第２の発明によれば、集合部は、浄化装置を内蔵するための筒体部と連通して一体型に形成されている。この構成によれば、集合部の取付部に取り付けられた排気ガスセンサ当たるガスの多くは、浄化装置において反射した排気ガスが集合部に滞留したガスと混合した状態の排気ガスとなる。従って、枝管からの排気ガスが排気ガスセンサに直接当たるのを抑えつつ、枝管から排気された排気ガスの空燃比をある程度強く反映することができる。従って、気筒ごとのバラツキによる排気ガスセンサの出力の過剰な変動を抑えることができ、より高い精度で空燃比制御を行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, the collecting portion is integrally formed so as to communicate with the cylindrical portion for incorporating the purification device. According to this configuration, most of the gas corresponding to the exhaust gas sensor attached to the attachment portion of the collecting portion becomes the exhaust gas in a state where the exhaust gas reflected by the purification device is mixed with the gas staying in the collecting portion. Therefore, the air-fuel ratio of the exhaust gas exhausted from the branch pipe can be reflected to a certain extent while suppressing the exhaust gas from the branch pipe from directly hitting the exhaust gas sensor. Therefore, excessive fluctuations in the output of the exhaust gas sensor due to variations among cylinders can be suppressed, and air-fuel ratio control can be performed with higher accuracy.

第３の発明によれば、直接排気ガスセンサに当たる排気ガスの量を少なく抑えることができる。従って、気筒ごとの燃焼のバラツキによる排気ガスセンサの出力の過剰な変動を抑えて、内燃機関全体での空燃比に応じた安定したセンサ出力を得ることができる。 According to the third aspect, the amount of exhaust gas that directly hits the exhaust gas sensor can be reduced. Accordingly, it is possible to obtain a stable sensor output corresponding to the air-fuel ratio in the entire internal combustion engine by suppressing excessive fluctuations in the output of the exhaust gas sensor due to variations in combustion among cylinders.

第４の発明によれば、枝管を不均等に配置することで、センサ取付部の上流側に位置する部分を挟んで配置された２つの枝管の間を特に広くするような配置とすることができる。これにより、排気ガスセンサに枝管から排出される排気ガスが直接当たるのを、より確実に抑えることができ、気筒ごとのバラツキによる空燃比制御のバラツキを抑えることができると共に、排気ガスセンサの被水を高い確率で防ぐことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the branch pipes are arranged unevenly, so that the gap between the two branch pipes arranged with the portion located on the upstream side of the sensor mounting portion is particularly widened. be able to. As a result, it is possible to more reliably suppress the exhaust gas exhausted from the branch pipe from directly hitting the exhaust gas sensor, to suppress variations in air-fuel ratio control due to variations among cylinders, and to cover the exhaust gas sensor with water. Can be prevented with a high probability.

第５又は第６の発明によれば、排気ガスセンサの上流側を隠す保護板や窪み部を設けることで、排気ガスセンサに、枝管からの排気ガスが直接当たるのを抑えることができる。従って、気筒ごとのバラツキによる空燃比制御のバラツキをより確実に抑えることができると共に、排気ガスセンサの被水を高い確率で防ぐことができる。 According to the fifth or sixth aspect of the invention, by providing the protective plate and the depression that hide the upstream side of the exhaust gas sensor, it is possible to prevent the exhaust gas sensor from directly hitting the exhaust gas from the branch pipe. Therefore, variation in air-fuel ratio control due to variation among cylinders can be more reliably suppressed, and water exposure of the exhaust gas sensor can be prevented with high probability.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の排気管構造を有する内燃機関システムを説明するための概略図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は複数の気筒♯１〜♯４を備えている。内燃機関１０の各気筒♯１〜♯４の吸気ポート（図示せず）には、吸気マニホールド１２が接続されている。吸気マニホールド１２は、各気筒の数に応じた数の吸気ブランチと、吸気ブランチが集合する集合管とを有し、吸気ブランチの端部において、各気筒♯１〜♯４の吸気ポートのそれぞれに連通している。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an internal combustion engine system having an exhaust pipe structure according to Embodiment 1 of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 includes a plurality of cylinders # 1 to # 4. An intake manifold 12 is connected to an intake port (not shown) of each cylinder # 1 to # 4 of the internal combustion engine 10. The intake manifold 12 has a number of intake branches corresponding to the number of cylinders and a collecting pipe in which the intake branches are gathered. Communicate.

一方、内燃機関１０の各気筒♯１〜♯４の排気ポート（図示せず）には、後述する構造を有する排気マニホールド１４が接続されている。排気マニホールド１４の下流には、排気マニホールド１４と一体型に構成された触媒コンバータ１６（浄化装置）が配置されている。触媒コンバータ１６の上流側には空燃比センサ（排気ガスセンサ）１８が取り付けられている。 On the other hand, an exhaust manifold 14 having a structure described later is connected to exhaust ports (not shown) of the cylinders # 1 to # 4 of the internal combustion engine 10. A catalytic converter 16 (purification device) configured integrally with the exhaust manifold 14 is disposed downstream of the exhaust manifold 14. An air-fuel ratio sensor (exhaust gas sensor) 18 is attached upstream of the catalytic converter 16.

図１のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)２０を有している。ＥＣＵ２０の入力部には、空燃比センサ１８が接続され、その出力に応じて排気ガスの空燃比が検出される。また、ＥＣＵ２０は検出された空燃比等の情報に基づいて、燃料噴射量等の運転条件を演算して、内燃機関の運転を制御することができる。 The system of FIG. 1 has an ECU (Electronic Control Unit) 20. An air-fuel ratio sensor 18 is connected to the input portion of the ECU 20, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is detected according to the output. Further, the ECU 20 can control the operation of the internal combustion engine by calculating the operating conditions such as the fuel injection amount based on the detected information such as the air-fuel ratio.

図２は、図１のシステムの排気管構造について説明するための図である。図３は、排気ブランチ３１〜３４の連通部をその上流側から見た状態を表す図である。また、図４は、排気ブランチ３１〜３４の連通部付近と、コーン部４２及び筒体４０の上流部分の断面を表す模式図であり、図４（ａ）は、図３におけるＡ−Ａ´方向の断面を表し、図４（ｂ）は、図３のＢ方向から見た側面を表している。 FIG. 2 is a view for explaining an exhaust pipe structure of the system of FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which the communication portions of the exhaust branches 31 to 34 are viewed from the upstream side. 4 is a schematic diagram showing a cross section of the vicinity of the communication part of the exhaust branches 31 to 34 and the upstream part of the cone part 42 and the cylindrical body 40. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. A cross section in the direction is shown, and FIG. 4B shows a side view seen from the direction B in FIG.

図２に示すように、排気マニホールド１４と触媒コンバータ１６とは一体型に構成されている。排気マニホールド１４は、各気筒♯１〜♯４の排気ポートのそれぞれに接続する４つの排気ブランチ（枝管）３１、３２、３３、３４を有している。 As shown in FIG. 2, the exhaust manifold 14 and the catalytic converter 16 are configured as an integral type. The exhaust manifold 14 has four exhaust branches (branch pipes) 31, 32, 33, 34 connected to the exhaust ports of the cylinders # 1 to # 4.

触媒コンバータ１６は、筒体（筒体部）４０内に配置されている。筒体４０の上流側には、筒体４０に連通する円錐形状のコーン部（集合部）４２が形成されている。コーン部４２は、円柱形状に形成された部分を有し、この円柱形状部分に、空燃比センサ１８（あるいは酸素センサ）を取り付けるためのセンサ取付部（取付部）４４が形成されている。排気マニホールド１４の排気ブランチ３１〜３４は、コーン部４２の上流側端部（連通部）において集合して、コーン部４２に連通している。この連通部付近において、排気ブランチ３１〜３４は同一の円柱形状に形成されている。 The catalytic converter 16 is disposed in a cylinder (cylinder body) 40. A conical cone portion (aggregation portion) 42 that communicates with the cylinder body 40 is formed on the upstream side of the cylinder body 40. The cone part 42 has a part formed in a cylindrical shape, and a sensor attachment part (attachment part) 44 for attaching the air-fuel ratio sensor 18 (or oxygen sensor) is formed in the cylindrical part. The exhaust branches 31 to 34 of the exhaust manifold 14 gather at the upstream end portion (communication portion) of the cone portion 42 and communicate with the cone portion 42. In the vicinity of this communication portion, the exhaust branches 31 to 34 are formed in the same cylindrical shape.

図３、図４に示すように、コーン部４２と筒体４０とは、その管軸a0（集合部の管軸）が共通の直線となるように形成されている。排気ブランチ３１〜３４の、コーン部４２に対する入射角は、零度となっている。すなわち、排気ブランチ３１〜３４の下流部付近の管軸a1〜a4（円柱形状部分の管軸）は、それぞれ、コーン部４２の管軸a0に対して平行な直線となっている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the cone portion 42 and the cylindrical body 40 are formed so that the tube axis a0 (the tube axis of the collecting portion) is a common straight line. The incident angles of the exhaust branches 31 to 34 with respect to the cone portion 42 are zero degrees. That is, the tube axes a1 to a4 (tube shafts of the cylindrical portion) in the vicinity of the downstream portion of the exhaust branches 31 to 34 are straight lines parallel to the tube axis a0 of the cone portion 42, respectively.

図３は、排気ブランチ３１〜３４の連通部を上流側から見た状態を表しているが、言い換えると、排気ブランチ３１〜３４を、コーン部管軸a0方向に、センサ取付部４４における管軸a0に垂直な方向の断面に、投影した状態を表している。この投影図において、各排気ブランチ３１〜３４は、コーン部４２の断面において均等に接続するように配置されている。つまり、コーン部４２の管軸a0（つまりコーン部４２断面の円の中心）を中心として、コーン部４２の管軸a0と排気ブランチ３１〜３４の各管軸a1〜a4との距離は全て同じであり、コーン部管軸a0を中心として、隣り合うブランチの管軸a1〜a4間の中心角は全て９０度となる間隔で並べられている。 FIG. 3 shows a state in which the communicating portions of the exhaust branches 31 to 34 are viewed from the upstream side. In other words, the exhaust branches 31 to 34 are arranged in the direction of the cone tube axis a0 in the direction of the tube shaft of the sensor mounting portion 44. The projected state is shown on a cross section perpendicular to a0. In this projection view, the exhaust branches 31 to 34 are arranged so as to be evenly connected in the cross section of the cone portion 42. That is, the distance between the tube axis a0 of the cone part 42 and each of the tube axes a1 to a4 of the exhaust branches 31 to 34 is the same with the tube axis a0 of the cone part 42 (that is, the center of the circle of the cone part 42 cross section) as the center. The center angles between the tube axes a1 to a4 of adjacent branches are arranged at intervals of 90 degrees with the cone portion tube axis a0 as the center.

センサ取付部４４は、気筒♯３の排気ブランチ３３と、気筒♯４の排気ブランチ３４との間に、全ての排気ブランチ３１〜３４と、図３に示す投影上で重ならない位置に配置されている。つまり、センサ取付部４４は、排気ブランチ３１〜３４をコーン部４２内部まで延長した場合の延長部分の外部に形成されている。 The sensor mounting portion 44 is disposed between the exhaust branch 33 of the cylinder # 3 and the exhaust branch 34 of the cylinder # 4 at a position that does not overlap all the exhaust branches 31 to 34 on the projection shown in FIG. Yes. That is, the sensor attachment portion 44 is formed outside the extended portion when the exhaust branches 31 to 34 are extended to the inside of the cone portion 42.

センサ取付部４４には、空燃比センサ１８が固着されている。センサ取付部４４に取り付けられた空燃比センサ１８が、気筒♯３の排気ブランチ３１と、気筒♯４の排気ブランチ３４との間に、全ての排気ブランチ３１〜３４と、図３の投影上重ならない位置、すなわち排気ブランチ３１〜３４を、コーン部４２内部まで延長した延長線部分とは外れた位置に配置されるように、センサ取付部４４が形成されている。 The air / fuel ratio sensor 18 is fixed to the sensor mounting portion 44. The air-fuel ratio sensor 18 attached to the sensor attachment portion 44 includes all the exhaust branches 31 to 34 between the exhaust branch 31 of the cylinder # 3 and the exhaust branch 34 of the cylinder # 4, and the projection weight of FIG. The sensor mounting portion 44 is formed so as to be disposed at a position where the exhaust branch 31 to 34 is not located, that is, a position away from the extended line portion extending to the inside of the cone portion 42.

以上のように、実施の形態１によれば、排気ブランチ３１〜３４の連通部付近、及びコーン部４２、触媒コンバータ１６を内蔵する筒体４０の管軸が、同一の直線方向に構成され、かつ、センサ取付部４４に取り付けられた空燃比センサ１８が、全てのブランチ３１〜３４の延長線部分とは外れた部分に配置される。 As described above, according to the first embodiment, the vicinity of the communication portion of the exhaust branches 31 to 34 and the tube shaft of the cylinder body 40 containing the cone portion 42 and the catalytic converter 16 are configured in the same linear direction. In addition, the air-fuel ratio sensor 18 attached to the sensor attachment portion 44 is disposed in a portion that is out of the extension line portions of all the branches 31 to 34.

この構成により、各排気ブランチ３１〜３４から排出される排気ガスは、各管軸a0〜a4に平行な流れが与えられた状態で、コーン部４２に流れ込む。このため、排気ブランチ３１〜３４の延長部を避けて配置された空燃比センサ１８に、流れ込んだ排気ガスが直接当たる量はごく僅かとなり、排気ガスの殆どはまず触媒コンバータ１６方向に流れる。従って、空燃比センサ１８に、排気ブランチ３１〜３４からの排気ガスが直接当たるのを避けることができる。 With this configuration, the exhaust gas discharged from each of the exhaust branches 31 to 34 flows into the cone portion 42 in a state where a flow parallel to each of the tube axes a0 to a4 is given. For this reason, the amount of exhaust gas directly flowing into the air-fuel ratio sensor 18 arranged avoiding the extension of the exhaust branches 31 to 34 is negligible, and most of the exhaust gas first flows in the direction of the catalytic converter 16. Therefore, it is possible to avoid the exhaust gas from the exhaust branches 31 to 34 from directly hitting the air-fuel ratio sensor 18.

空燃比センサ１８は、主に、触媒コンバータ１６側に直進し、触媒コンバータ１６の入口から反射してきた排気ガスと、コーン部４２内に滞留していた排気ガスとの混合ガスに晒されることとなる。これにより、空燃比センサ１８の出力は、各気筒♯１〜♯４から直接排出された排気ガスではなく、ある程度、均質化された排気ガスの空燃比に応じたものとなる。従って、個々の気筒の燃焼のバラツキに左右されて、空燃比センサ１８の出力が過剰に変動するのを抑えることができ、内燃機関１０全体での空燃比に応じた安定したセンサ出力を得ることができる。従って、より高い精度で空燃比制御を実現することができ、燃費やエミッション特性の改善を図ることができる。 The air-fuel ratio sensor 18 mainly goes straight to the catalytic converter 16 side and is exposed to a mixed gas of the exhaust gas reflected from the inlet of the catalytic converter 16 and the exhaust gas staying in the cone portion 42. Become. As a result, the output of the air-fuel ratio sensor 18 corresponds to the air-fuel ratio of the exhaust gas that has been homogenized to some extent, not the exhaust gas directly discharged from the cylinders # 1 to # 4. Therefore, the output of the air-fuel ratio sensor 18 can be prevented from fluctuating excessively depending on the variation in combustion of the individual cylinders, and a stable sensor output corresponding to the air-fuel ratio in the entire internal combustion engine 10 can be obtained. Can do. Therefore, air-fuel ratio control can be realized with higher accuracy, and fuel consumption and emission characteristics can be improved.

また、排気マニホールド１４と触媒コンバータ１６とが一体型に形成され、排気マニホールド１４の排気ブランチ３１〜３４は、触媒コンバータ１６を内蔵する筒体４０と連通するコーン部４２に直接接続している。したがって、排気ブランチ３１〜３４からの排気ガスの直射を回避しつつ、空燃比センサ１８には、そのとき排気ブランチ３１〜３４から排出される排気ガスがある程度濃度の濃い状態で混入されたガスを当てることができる。したがって、気筒♯１〜♯４間の燃焼のバラツキの影響により空燃比センサ１８の出力の過剰な変動するのを抑えつつ、そのときの内燃機関１０の状態に応じた正確な空燃比を検出することができる。 Further, the exhaust manifold 14 and the catalytic converter 16 are integrally formed, and the exhaust branches 31 to 34 of the exhaust manifold 14 are directly connected to the cone portion 42 that communicates with the cylindrical body 40 in which the catalytic converter 16 is built. Therefore, while avoiding direct emission of the exhaust gas from the exhaust branches 31 to 34, the air-fuel ratio sensor 18 receives the gas mixed with the exhaust gas discharged from the exhaust branches 31 to 34 at a certain concentration. You can guess. Therefore, an accurate air-fuel ratio corresponding to the state of the internal combustion engine 10 at that time is detected while suppressing an excessive fluctuation in the output of the air-fuel ratio sensor 18 due to the influence of combustion variations between the cylinders # 1 to # 4. be able to.

また、例えば内燃機関１０の始動時等には排気ガスに多くの水分が含まれることがある。しかし、実施の形態１の排気管構造によれば、各気筒♯１〜♯４から排出される排気ガスが直接空燃比センサ１８に当たるのを防ぐことができる。従って、空燃比センサ１０の被水確率を大幅に低減することができる。 Further, for example, when the internal combustion engine 10 is started, a lot of moisture may be contained in the exhaust gas. However, according to the exhaust pipe structure of the first embodiment, it is possible to prevent the exhaust gas discharged from each cylinder # 1 to # 4 from directly hitting the air-fuel ratio sensor 18. Therefore, the water exposure probability of the air-fuel ratio sensor 10 can be greatly reduced.

なお、実施の形態１によれば、センサ取付部４４に空燃比センサ１８を取り付ける場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば酸素センサ等、他のセンサを取り付けることもできる。これについては、以下の実施の形態についても同様である。 In addition, according to Embodiment 1, the case where the air-fuel ratio sensor 18 was attached to the sensor attachment part 44 was demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and other sensors such as an oxygen sensor can be attached. The same applies to the following embodiments.

また、実施の形態１においては、内燃機関１０が４つの気筒♯１〜♯４を有する場合について説明した。しかし、この発明において、内燃機関１０は４気筒に限るものではない。また、直列型の内燃機関に限るものでもなく、複数の気筒群ごとに分かれて構成され、各気筒群ごとに異なる排気マニホールドに接続される場合であってもよい。この場合、各気筒群のマニホールドごとに上記の構造を適用することもでき、また、各マニホールドの主管が、触媒上流部に共通して集合部に連通する場合、その連通部付近の構造として上記の構造を適用することもできる。これについては、以下の実施の形態においても同様である。 In the first embodiment, the case where the internal combustion engine 10 has four cylinders # 1 to # 4 has been described. However, in the present invention, the internal combustion engine 10 is not limited to four cylinders. Further, the present invention is not limited to an in-line type internal combustion engine, and may be configured separately for each of a plurality of cylinder groups and connected to different exhaust manifolds for each cylinder group. In this case, the above-described structure can be applied to each manifold of each cylinder group. Also, when the main pipe of each manifold communicates with the collecting portion in common with the upstream portion of the catalyst, the structure in the vicinity of the communicating portion is described above. The structure of can also be applied. The same applies to the following embodiments.

実施の形態２．
実施の形態２の排気管構造が搭載されたシステムは、排気管構造が異なる点を除いて、図１のシステムと同様の構成を有している。図５は、実施の形態２の排気管構造について説明するための図である。実施の形態２の排気管構造は、排気マニホールド１４と触媒とが一体型に構成されていない点において、実施の形態１の排気管構造と異なっている。具体的に、実施の形態２の排気マニホールド５０は、図５に示すように、各気筒♯１〜♯４の排気ポートのそれぞれに接続する排気ブランチ（枝管）５１〜５４と、この排気ブランチ５１〜５４とが集合して接続する集合管（集合部）５５とを備えている。集合管５５は、その下流側端部に触媒コンバータ（浄化装置）１６との接続部５７を有している。 Embodiment 2. FIG.
The system on which the exhaust pipe structure of the second embodiment is mounted has the same configuration as the system of FIG. 1 except that the exhaust pipe structure is different. FIG. 5 is a view for explaining the exhaust pipe structure of the second embodiment. The exhaust pipe structure of the second embodiment is different from the exhaust pipe structure of the first embodiment in that the exhaust manifold 14 and the catalyst are not integrally formed. Specifically, as shown in FIG. 5, the exhaust manifold 50 of the second embodiment includes exhaust branches (branch pipes) 51 to 54 connected to the exhaust ports of the cylinders # 1 to # 4, and the exhaust branches. A collecting pipe (aggregating part) 55 is provided to which 51 to 54 are connected together. The collecting pipe 55 has a connecting portion 57 to the catalytic converter (purifying device) 16 at its downstream end.

排気ブランチ５１〜５４は、集合管５５との連通部付近において、円柱形状に形成されている。また、集合管５５も円柱形状に形成されている。排気ブランチ５１〜５４は、集合管５５に入射角零度で接続する。つまり、排気ブランチ５１〜５４の連通部付近の管軸は、集合管５５管軸と平行になるように構成されている。 The exhaust branches 51 to 54 are formed in a cylindrical shape in the vicinity of the communicating portion with the collecting pipe 55. The collecting pipe 55 is also formed in a cylindrical shape. The exhaust branches 51 to 54 are connected to the collecting pipe 55 at an incident angle of 0 degree. That is, the tube axis in the vicinity of the communicating portion of the exhaust branches 51 to 54 is configured to be parallel to the collecting tube 55 tube axis.

センサ取付部５６は、集合管５５に形成されている。センサ取付部５６は、実施の形態１において説明したのと同様に、空燃比センサ１８がセンサ取付部５６に取り付けられた場合に、気筒♯３の排気ブランチ５１と、気筒♯４の排気ブランチ５４との間に、全ての排気ブランチ５１〜５４と、管軸方向への正射上で重ならない位置に形成されている。つまり、センサ取付部５６は、排気ブランチ５１〜５４を集合管５５の内部に延長させた場合に、この延長部分の外側に配置されるように形成されている。 The sensor attachment portion 56 is formed in the collecting pipe 55. As described in the first embodiment, when the air-fuel ratio sensor 18 is attached to the sensor attachment portion 56, the sensor attachment portion 56 is connected to the exhaust branch 51 of the cylinder # 3 and the exhaust branch 54 of the cylinder # 4. Are formed at positions that do not overlap with all the exhaust branches 51 to 54 in the orthogonal direction in the tube axis direction. That is, when the exhaust branches 51 to 54 are extended inside the collecting pipe 55, the sensor attachment portion 56 is formed so as to be disposed outside the extended portion.

このように構成されることにより、実施の形態２においても、排気ブランチ５４から排出される排気ガスは、排気ブランチ５１〜５４の管軸及び集合管５５の管軸方向に直進する流れが与えられた状態で、集合管５５内に流入する。つまり、排気ガスの多くは、集合管５５内を、排気ブランチ５１〜５４から直進して流れることとなる。ここで、空燃比センサ１８は、各排気ブランチ５１〜５４の集合管５５内への延長部分を避けて配置されている。従って、各排気ブランチ５１〜５４から排出される排気ガスが空燃比センサ１８に直射する量を、ごく僅かに留めることができる。 With this configuration, also in the second embodiment, the exhaust gas discharged from the exhaust branch 54 is given a flow that goes straight in the tube axis direction of the exhaust branches 51 to 54 and the tube axis direction of the collecting pipe 55. In this state, it flows into the collecting pipe 55. That is, most of the exhaust gas flows straight from the exhaust branches 51 to 54 in the collecting pipe 55. Here, the air-fuel ratio sensor 18 is disposed so as to avoid the extended portions of the exhaust branches 51 to 54 into the collecting pipe 55. Therefore, the amount of exhaust gas discharged from each of the exhaust branches 51 to 54 directly hitting the air-fuel ratio sensor 18 can be kept very small.

その結果、空燃比センサ１８には、主に、触媒コンバータ１６の入口から反射してきた排気ガスと、集合管５５内に滞留していた排気ガスが当たることとなる。これにより、空燃比センサ１８の出力は、各気筒♯１〜♯４の燃焼のバラツキに左右されないものとなり、集合管５５内である程度均質化された排気ガスの空燃比が検出されることとなる。従って、個々の気筒♯１〜♯４の燃焼のバラツキによる空燃比の変動に左右されることなく、より高い精度で空燃比制御を実現することができる。また、各気筒♯１〜♯４から排出される排気ガスが直接空燃比センサ１８に当たるのを防ぐことができる。従って、空燃比センサの被水確率を大幅に低減することができる。 As a result, the air-fuel ratio sensor 18 mainly receives the exhaust gas reflected from the inlet of the catalytic converter 16 and the exhaust gas remaining in the collecting pipe 55. As a result, the output of the air-fuel ratio sensor 18 does not depend on the variation in combustion of the cylinders # 1 to # 4, and the air-fuel ratio of the exhaust gas that has been homogenized to some extent in the collecting pipe 55 is detected. . Therefore, the air-fuel ratio control can be realized with higher accuracy without being influenced by the fluctuation of the air-fuel ratio due to the variation in combustion of the individual cylinders # 1 to # 4. Further, it is possible to prevent the exhaust gas discharged from each cylinder # 1 to # 4 from directly hitting the air-fuel ratio sensor 18. Therefore, it is possible to greatly reduce the water exposure probability of the air-fuel ratio sensor.

実施の形態３．
実施の形態３のシステムは、排気管構造が異なる点を除いて、図１のシステムと同様の構成を有している。実施の形態３の排気管構造は、排気ブランチの連通部における集合状態が異なる点を除いて、実施の形態１の排気管構造と同じものである。図６は、実施の形態３の排気管構造について説明するための模式図であり、図６（ａ）は、図３に対応し、排気ブランチの連通部上流から下流側を見た状態を表し、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ方向から見た状態を表している。 Embodiment 3 FIG.
The system of the third embodiment has the same configuration as the system of FIG. 1 except that the exhaust pipe structure is different. The exhaust pipe structure of the third embodiment is the same as the exhaust pipe structure of the first embodiment, except that the assembled state in the communication part of the exhaust branch is different. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the exhaust pipe structure of the third embodiment, and FIG. 6 (a) corresponds to FIG. 3 and shows a state where the downstream side is viewed from the upstream side of the communicating part of the exhaust branch. FIG. 6B shows a state viewed from the direction C in FIG.

図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、排気マニホールド６０は、各気筒♯１〜♯４の排気ポートに接続する、排気ブランチ６１〜６４を有している。排気ブランチ６１〜６４は下流側で集合して、コーン部４２に連通している。コーン部４２は、触媒コンバータ１６を内蔵する筒体４０と連通して構成されている。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the exhaust manifold 60 has exhaust branches 61 to 64 connected to the exhaust ports of the cylinders # 1 to # 4. The exhaust branches 61 to 64 gather on the downstream side and communicate with the cone portion 42. The cone portion 42 is configured to communicate with the cylindrical body 40 that houses the catalytic converter 16.

排気ブランチ６１〜６４は、実施の形態１の場合と同様に、コーン部４２に対して入射角零度で接続して集合している。しかし、図６（ａ）に示すように、連通部の断面において、各排気ブランチ６１〜６４の配置位置は、コーン部４２に対して不均等となっている。具体的に、連通部の断面において、排気ブランチ６２と６４、６２と６１、６１と６３の各管軸を結ぶ線分a2a4、線分a2a1、線分a1a3の長さは全て同一であり、排気ブランチ６３と６４の管軸を結ぶ線分a3a4の長さは長くなっている。つまり、連通部の断面において、排気ブランチ６２と６４との間、排気ブランチ６２と６１との間、排気ブランチ６１と６３との間の、排気ブランチが接続された部分以外の空間面積は、同一であるが、排気ブランチ６３と６４との間の空間面積は、他の部分の面積に比べて広くなるように、各ブランチ６１〜６４が配置されている。 As in the case of the first embodiment, the exhaust branches 61 to 64 are connected to the cone portion 42 at a zero incident angle. However, as shown in FIG. 6A, the arrangement positions of the exhaust branches 61 to 64 are not uniform with respect to the cone portion 42 in the cross section of the communication portion. Specifically, in the cross section of the communication portion, the lengths of the line segments a2a4, line segments a2a1, and line segments a1a3 that connect the respective pipe axes of the exhaust branches 62 and 64, 62 and 61, and 61 and 63 are all the same. The length of the line segment a3a4 connecting the tube axes of the branches 63 and 64 is long. That is, in the cross section of the communication portion, the space area other than the portion where the exhaust branch is connected between the exhaust branches 62 and 64, between the exhaust branches 62 and 61, and between the exhaust branches 61 and 63 is the same. However, the branches 61 to 64 are arranged so that the space area between the exhaust branches 63 and 64 is larger than the area of other portions.

センサ取付部４４は、排気ブランチ６３と排気ブランチ６４との間の空間を、コーン部管軸a0方向に正射した場合に、この空間内に位置するように形成されている。つまり、間隔が広くなるように形成された排気ブランチ６３、６４の間の延長部分であって、各ブランチ６１〜６４をコーン部４２内に延長した場合にその延長部分に当たらない位置に、センサ取付部４４が形成される。このセンサ取付部４４に空燃比センサ１８が取り付けられる場合、空燃比センサ１８のコーン部４２内への突出部も、排気ブランチ６３、６４の間の下流部であって、各ブランチ６１〜６４の延長線上に当たらない位置に配置されることとなる。 The sensor mounting portion 44 is formed so as to be positioned in this space when the space between the exhaust branch 63 and the exhaust branch 64 is orthogonally projected in the direction of the cone portion tube axis a0. That is, it is an extension part between the exhaust branches 63 and 64 formed so that the interval is wide, and when the branches 61 to 64 are extended into the cone part 42, the sensor does not touch the extension part. A mounting portion 44 is formed. When the air-fuel ratio sensor 18 is attached to the sensor attachment portion 44, the protruding portion of the air-fuel ratio sensor 18 into the cone portion 42 is also a downstream portion between the exhaust branches 63 and 64, and each of the branches 61 to 64. It will be arranged at a position that does not hit the extension line.

以上のように、センサ取付部４４が形成され、空燃比センサ１８が配置されることで、実施の形態３によれば、空燃比センサ１８に、各排気ブランチ６１〜６４から排出される排気ガスが直接当たる量をより確実に低減することができる。すなわち、空燃比センサ１８は、触媒コンバータ１６で反射され滞留ガス等と混合した、ある程度均質な排気ガスの空燃比に応じた出力を発することができる。したがって、気筒間の燃焼のバラツキ等による排気ガス空燃比の過剰なバラツキに左右されることなく、内燃機関１０全体の運転状態を反映した空燃比に基づいて、精度の高い空燃比制御を実現できる。また、同時に、空燃比センサ１８に直接排気ガスが当たることによる空燃比センサの被水を、より高い確立で防ぐことができる。 As described above, the sensor attachment portion 44 is formed, and the air-fuel ratio sensor 18 is arranged, so that according to the third embodiment, the exhaust gas discharged from the exhaust branches 61 to 64 to the air-fuel ratio sensor 18. The amount of direct hit can be reduced more reliably. That is, the air-fuel ratio sensor 18 can emit an output corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas that is reflected to a certain degree by the catalytic converter 16 and mixed with the stagnant gas. Therefore, highly accurate air-fuel ratio control can be realized based on the air-fuel ratio reflecting the operation state of the entire internal combustion engine 10 without being influenced by excessive variations in the exhaust gas air-fuel ratio due to variations in combustion among cylinders. . At the same time, water exposure of the air-fuel ratio sensor due to the exhaust gas directly hitting the air-fuel ratio sensor 18 can be prevented with a higher probability.

なお、実施の形態３においては、排気マニホールド６０と触媒が一体型の排気管構造の場合、すなわち、各ブランチ６１〜６４が、集合してそのままコーン部４２に接続する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば図５に示すように、排気マニホールドが、各気筒の排気ポートに接続する排気ブランチと、そのブランチが集合する集合管を有し、この集合管に、センサ取付部が形成される場合にも適用することができる。 In the third embodiment, the case where the exhaust manifold 60 and the catalyst have an integrated exhaust pipe structure, that is, the case where the branches 61 to 64 are assembled and connected to the cone portion 42 as they are, has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5, the exhaust manifold has an exhaust branch connected to the exhaust port of each cylinder, and a collecting pipe in which the branches gather. In addition, the present invention can be applied to the case where the sensor mounting portion is formed.

具体的に、このような場合、実施の形態２と同様に、各ブランチ５１〜５４の連通部付近及び集合管５５が直線的に形成され、互いに入射角零度で連通するように構成する。更に、実施の形態３の構成を適用し、各排気ブランチ５１〜５４の連通部における配置が不均等になるように、すなわち、図６に示したのと同様に、特定の排気ブランチ間（図５に適用すると例えば５３と５４の間）の接続部の間が広くなるように配置される。更に、間隔が広く形成された排気ブランチ間の空間を、集合管管軸a0方向にセンサ取付部４４の位置に置ける断面に正射した投影部分に、センサ取付部４４及びこれに配置される空燃比センサ１０の突出部が配置されるように形成される。 Specifically, in such a case, similar to the second embodiment, the vicinity of the communicating portions of the branches 51 to 54 and the collecting pipe 55 are formed linearly and communicate with each other at an incident angle of 0 degree. Furthermore, the configuration of the third embodiment is applied so that the arrangement of the exhaust branches 51 to 54 in the communication portion becomes uneven, that is, as shown in FIG. When applied to 5, for example, the connection portion between 53 and 54 is widened. Furthermore, the space between the exhaust branches formed with a wide space is projected onto the cross section of the sensor mounting portion 44 that can be placed in the position of the sensor mounting portion 44 in the direction of the collecting pipe axis a0. The protruding portion of the fuel ratio sensor 10 is formed to be disposed.

また、実施の形態３においては、排気ブランチ６１〜６４の連通部における配置を不均筒とすることで、何れかの排気ブランチ６１〜６４の間に他の部分よりも広い空間を設け、この空間の下流側にセンサ取付部４４が配置されるようにすることで、空燃比センサ１８に排気ガスが直接当たるのを避ける場合について説明した。しかし、この発明においてはこれに限るものではなく、例えば集合部（集合管５５あるいはコーン部４２）の断面積に対するブランチの断面積の差が、従来の場合に比べて大きくなるように設計するものであってもよい。つまり、連通部において、排気ブランチ間の空間の下流側に延長した場合にその延長部分内に空燃比センサ１８が余裕をもって設置できる程度に、連通部の断面積と排気ブランチの断面積との相対的な差が大きくなるように設計すればよい。具体的には集合部（コーン部、集合管）を従来よりも太く形成したものであってもよく、また、排気ブランチを従来よりも細くしたものであってもよい。 Further, in the third embodiment, by arranging the exhaust branches 61 to 64 in the communicating portion as a non-uniform cylinder, a wider space is provided between any of the exhaust branches 61 to 64 than the other portions. The case where the exhaust gas directly hits the air-fuel ratio sensor 18 has been described by arranging the sensor mounting portion 44 on the downstream side of the space. However, the present invention is not limited to this. For example, the difference in the cross-sectional area of the branch with respect to the cross-sectional area of the collecting portion (collecting pipe 55 or cone portion 42) is designed to be larger than in the conventional case. It may be. In other words, when the communication portion extends to the downstream side of the space between the exhaust branches, the relative cross-sectional area of the communication portion and the cross-section area of the exhaust branch are such that the air-fuel ratio sensor 18 can be installed with sufficient margin in the extension portion. What is necessary is just to design so that a difference may increase. Specifically, the collecting part (cone part, collecting pipe) may be formed thicker than before, or the exhaust branch may be made thinner than before.

これにより、各排気ブランチが連通部において均等に配置されても、排気ブランチ間を広くすることができる。従って、排気ブランチ間の隙間の下流側の延長位置にセンサ取付部４４を形成して、空燃比センサ１８を取り付けるようにすることで、空燃比センサ１８への排気ガスの直射を、より効果的に防ぐことができる。 Thereby, even if each exhaust branch is equally arrange | positioned in a communicating part, it can widen between exhaust branches. Therefore, the direct attachment of the exhaust gas to the air-fuel ratio sensor 18 is more effective by forming the sensor attachment portion 44 at the extended position downstream of the gap between the exhaust branches and attaching the air-fuel ratio sensor 18. Can be prevented.

実施の形態４．
実施の形態４の内燃機関システムは、排気管構造が異なる点を除いて図１の内燃機関システムと同様の構成を有している。図７は、この発明の実施の形態４における排気管構造について説明するための模式図であり、図７（ａ）は、図３のＡ−Ａ´方向に対応する断面を表し、図７（ｂ）は、排気ブランチの連通部からコーン部内を見た状態を表している。図７（ａ）、（ｂ）に示す排気管構造は、空燃比センサ１８の上流部に、排気ガスよけの保護板７０が配置されている点を除いて、実施の形態１の排気管構造と同一の構成を有している。 Embodiment 4 FIG.
The internal combustion engine system of the fourth embodiment has the same configuration as the internal combustion engine system of FIG. 1 except that the exhaust pipe structure is different. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an exhaust pipe structure according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 7A shows a cross section corresponding to the AA ′ direction of FIG. b) represents a state in which the inside of the cone portion is viewed from the communicating portion of the exhaust branch. The exhaust pipe structure shown in FIGS. 7A and 7B is the exhaust pipe according to the first embodiment except that an exhaust gas protection plate 70 is disposed upstream of the air-fuel ratio sensor 18. It has the same structure as the structure.

具体的に、保護板７０は、センサ取付部４４の上流部に配置されている。図７（ｂ）に示すように、センサ取付部４４に空燃比センサ１８が取り付けられた状態で、コーン部４２内を上流側から見ると、保護板７０は、空燃比センサ１８のコーン部４２内に突出した突出部全体を隠すような形状に構成されて配置されている。 Specifically, the protection plate 70 is disposed in the upstream portion of the sensor mounting portion 44. As shown in FIG. 7B, when the inside of the cone portion 42 is viewed from the upstream side with the air-fuel ratio sensor 18 attached to the sensor attachment portion 44, the protection plate 70 is attached to the cone portion 42 of the air-fuel ratio sensor 18. It is configured and arranged in a shape that hides the entire protruding portion protruding inward.

このようにセンサ取付部４４上流に保護板７０を配置することで、センサ取付部４４に取り付けられた空燃比センサ１８に、排気ブランチ３１〜３４からの排出される排気ガスが直接当たるのを効果的に防ぐことができる。従って、空燃比センサ１８の検出対象となる排気ガスは、主に触媒コンバータ１６からの反射ガスと、コーン部４２内に滞留した滞留ガスとなる。従って、気筒間の燃焼のバラツキの影響を抑えて、そのときの燃焼状態に応じたより正確な空燃比を検出することができ、気筒間の燃焼のバラツキによる空燃比制御のバラツキを抑えることができる。また、排気ガスの空燃比センサへの直射をより確実に防ぐことができるため、空燃比センサの被水を高い確立で防ぐことができる。 By arranging the protective plate 70 upstream of the sensor mounting portion 44 in this way, it is effective that the exhaust gas discharged from the exhaust branches 31 to 34 directly hits the air-fuel ratio sensor 18 attached to the sensor mounting portion 44. Can be prevented. Therefore, the exhaust gas to be detected by the air-fuel ratio sensor 18 is mainly the reflected gas from the catalytic converter 16 and the retained gas that has accumulated in the cone portion 42. Therefore, it is possible to detect the more accurate air-fuel ratio according to the combustion state at that time by suppressing the influence of the combustion variation between the cylinders, and to suppress the variation in the air-fuel ratio control due to the combustion variation between the cylinders. . Further, since direct emission of the exhaust gas to the air-fuel ratio sensor can be prevented more reliably, it is possible to prevent water exposure of the air-fuel ratio sensor with high probability.

なお、実施の形態４では、空燃比センサ１８の上部に、保護板７０を配置する場合について説明した。しかし、この発明は、センサ取付部４４の上流側に形成され、空燃比センサ１８に直接当たる排気ガスの流れを確実に避けるように構成されるものであれば、他の構造であってもよい。 In the fourth embodiment, the case where the protective plate 70 is disposed above the air-fuel ratio sensor 18 has been described. However, the present invention may have other structures as long as it is formed on the upstream side of the sensor mounting portion 44 and configured to reliably avoid the flow of exhaust gas that directly hits the air-fuel ratio sensor 18. .

図８は、実施の形態４の他の例について説明するための図である。図８に示す他の例においては、コーン部４２のセンサ取付部４４の上流側に、窪み部８０が設けられている。窪み部８０は、コーン部４２内を上流側から見た場合に、センサ取付部４４に取り付けられた空燃比センサ１８が隠れる形状に形成されている。従って、センサ取付部４４に取り付けられる空燃比センサ１８は、排気ガスの直射を避けて、触媒コンバータ１６からの反射ガスやコーン部４２内の滞留ガスが混合された排気ガスを検出対象とすることができる。従って、気筒間の燃焼のバラツキによる影響を抑えて、より高精度に空燃比制御を行うことができると共に、空燃比センサ１８の被水を確実に防止することができる。 FIG. 8 is a diagram for explaining another example of the fourth embodiment. In another example shown in FIG. 8, a recess 80 is provided on the upstream side of the sensor mounting portion 44 of the cone portion 42. The hollow portion 80 is formed in a shape that hides the air-fuel ratio sensor 18 attached to the sensor attachment portion 44 when the inside of the cone portion 42 is viewed from the upstream side. Therefore, the air-fuel ratio sensor 18 attached to the sensor attachment portion 44 avoids direct emission of the exhaust gas, and detects the exhaust gas in which the reflected gas from the catalytic converter 16 and the staying gas in the cone portion 42 are mixed. Can do. Accordingly, it is possible to control the air-fuel ratio with higher accuracy while suppressing the influence due to the variation in combustion between the cylinders, and to reliably prevent the air-fuel ratio sensor 18 from being wet.

なお、センサ取付部４４上流に設ける窪み部８０の形状は、図８の他の例に図示した形状に限るものではない。窪み部８０の形状は、コーン部４２内を上流から見た場合に、取り付けられる空燃比センサのコーン部４２内への突出部が確実に隠されるものであれば、他の形状であってもよい。また、図７の保護板７０や、窪み部８０に限るものでもなく、他の構成により空燃比センサ１８の突出部の上流側を隠し、排気ガスの直射を防ぐものであってもよい。 Note that the shape of the recess 80 provided upstream of the sensor mounting portion 44 is not limited to the shape illustrated in another example of FIG. The recess 80 may have any other shape as long as the projection into the cone 42 of the air-fuel ratio sensor to be attached is reliably hidden when the cone 42 is viewed from the upstream. Good. Moreover, it is not restricted to the protective plate 70 of FIG. 7, and the hollow part 80, The upstream side of the protrusion part of the air-fuel ratio sensor 18 may be hidden by other structures, and the direct emission of exhaust gas may be prevented.

また、実施の形態４では、実施の形態１の、排気マニホールドと触媒が一体型となった排気管構造の、センサ取付部４４上流に、保護板７０あるいは窪み部８０を設置する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、実施の形態４の保護板７０や窪み部８０を、実施の形態２の集合管５５のセンサ取付部５６上流部に設けるようにして適用するものであってもよい。また、同様に、実施の形態３のように、排気ブランチが不均等に配置されている場合にも適用することができる。このようにしても、同様に、空燃比センサ１８への排気ガスの直射をより確実に避けて、空燃比制御のバラツキを低減すると共に、空燃比センサの被水を高い確立で防止することができる。 In the fourth embodiment, the case where the protective plate 70 or the recess 80 is installed upstream of the sensor mounting portion 44 of the exhaust pipe structure in which the exhaust manifold and the catalyst are integrated as in the first embodiment has been described. . However, the present invention is not limited to this, and the protection plate 70 and the recess 80 of the fourth embodiment are applied so as to be provided upstream of the sensor mounting portion 56 of the collecting pipe 55 of the second embodiment. There may be. Similarly, the present invention can be applied to the case where the exhaust branches are unevenly arranged as in the third embodiment. Even in this case, similarly, direct emission of the exhaust gas to the air-fuel ratio sensor 18 can be avoided more reliably, thereby reducing variation in the air-fuel ratio control and preventing the water coverage of the air-fuel ratio sensor with high probability. it can.

以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に限定されるものではない。また、実施の形態において説明する構造や、方法におけるステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。 In the above embodiment, when referring to the number of each element, quantity, quantity, range, etc., unless otherwise specified or clearly specified in principle, the number referred to It is not limited. Further, the structures described in the embodiments, steps in the method, and the like are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.

この発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１の排気通路の構成について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the exhaust passage of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１の排気通路の構成について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the exhaust passage of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１の排気通路の構成について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the exhaust passage of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２の排気通路の構成について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the exhaust passage of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態３の排気通路の構成について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the exhaust passage of Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態４の排気通路の構成について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the exhaust passage of Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態４の排気通路の構成について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the exhaust passage of Embodiment 4 of this invention.

Explanation of symbols

１０内燃機関
♯１〜♯４気筒
１２吸気マニホールド
１４排気マニホールド
１６触媒コンバータ
１８空燃比センサ
２０ＥＣＵ
３１〜３４排気ブランチ
４０筒体
４２コーン部
４４センサ取付部
５０排気マニホールド
５１〜５４排気ブランチ
５５集合管
５６センサ取付部
５７接続部
６０排気マニホールド
６１〜６４排気ブランチ
７０保護板
８０窪み部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine # 1- # 4 Cylinder 12 Intake manifold 14 Exhaust manifold 16 Catalytic converter 18 Air fuel ratio sensor 20 ECU
31-34 Exhaust branch 40 Cylinder 42 Cone portion 44 Sensor mounting portion 50 Exhaust manifold 51-54 Exhaust branch 55 Collecting pipe 56 Sensor mounting portion 57 Connection portion 60 Exhaust manifold 61-64 Exhaust branch 70 Protection plate 80 Recessed portion

Claims

A plurality of branch pipes connected to each of the exhaust ports of the cylinders of the internal combustion engine;
An exhaust passage in which the branch pipes gather and communicate on the side opposite to the connection side with the exhaust port;
An exhaust gas sensor mounting portion formed on a side surface of the exhaust passage;
With
The exhaust passage includes a collecting portion formed so that the tube axis of the exhaust passage is in a straight line in the vicinity of a communicating portion where the branch pipes gather and communicate with each other.
The branch pipe is
Each includes a portion formed in a cylindrical shape in the vicinity of the communication portion,
In the cross section of the communication portion in the direction perpendicular to the tube axis of the collective portion, the communication portion is arranged unevenly , and
In the columnar portion, the tube axis of the columnar portion and the tube axis of the collective portion communicate with the collective portion in a parallel state ,
The mounting portion is
The projecting portion of the exhaust gas sensor attached to the attachment portion into the collection portion and the plurality of branch pipes in the communication portion are directed to the tube axis of the collection portion in a direction parallel to the tube axis of the collection portion. A state in which the projecting portion of the projecting portion and the projecting portion of the branch pipe do not overlap with each other, and the projecting portion of the projecting portion enters the projecting portion on the outer periphery of the communicating portion. And then
Of the two branch pipes arranged adjacent to each other in the communication part, the space between the two branch pipes having the longest distance between the pipe axes of the cylindrical portion is parallel to the pipe axis of the collecting part. wherein the projection portion of the space and the like projecting portion of the projecting portion is positioned, that are disposed in the collecting portion that can be so projected on a plane perpendicular to the tube axis of the collecting portion toward the a direction exhaust pipe structure shall be the.

A protective plate disposed on the upstream side of the attachment portion in the assembly portion,
The protective plate is formed so as to hide the protrusion when the downstream side in the tube axis direction of the collective portion is viewed from the upstream side of the protective plate of the collective portion. exhaust pipe structure according to 1.

A plurality of branch pipes connected to each of the exhaust ports of the cylinders of the internal combustion engine;
An exhaust passage in which the branch pipes gather and communicate on the side opposite to the connection side with the exhaust port;
An exhaust gas sensor mounting portion formed on a side surface of the exhaust passage;
With
The exhaust passage includes a collecting portion formed so that the tube axis of the exhaust passage is in a straight line in the vicinity of a communicating portion where the branch pipes gather and communicate with each other.
Each of the branch pipes includes a portion formed in a columnar shape in the vicinity of the communication portion, and the tube axis of the columnar portion and the tube axis of the collecting portion are parallel to each other in the columnar portion. In communication with the assembly part,
The mounting portion is configured such that a projecting portion of the exhaust gas sensor attached to the mounting portion and the plurality of branch pipes in the communication portion are oriented in a direction parallel to a tube axis of the collecting portion. The projection part of the projection part and the projection part of the branch pipe do not overlap each other, and the projection part of the projection part is projected on the outer periphery of the communication part. It is arranged in the gathering part so as to enter the part,
The assembly portion includes a recess portion formed on the upstream side of the attachment portion so as to hide the protruding portion when viewed downstream from the upstream side of the assembly portion in the tube axis direction. exhaust pipe structure you.

The exhaust passage includes a cylindrical body part for incorporating a purification device for purifying exhaust gas,
The exhaust according to any one of claims 1 to 3, wherein the collecting portion is integrally formed in communication with the cylindrical body portion and constitutes an exhaust path on the upstream side of the purification device. Tube structure.

The collecting portion has a portion formed in a cylindrical shape, and the branch pipe is a main pipe that communicates in common,
The exhaust pipe structure according to any one of claims 1 to 3, further comprising a connection portion connected to a purification device that purifies exhaust gas at an end portion on the downstream side of the main pipe.