JP5056795B2 - 内燃機関の排気系構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に用いて好適な内燃機関の排気系構造に関するものである。

従来、エンジンの排気通路には、エンジンから排出される排気ガスの状態を検出するための各種センサが設けられている。例えば、ガス検出素子を用いて酸素濃度を検出する酸素濃度センサや空燃比センサ，酸化窒素濃度を検出する酸化窒素濃度センサ（ＮＯｘセンサ），サーミスタ素子を用いて排気温度を検出する温度センサ，圧電素子を利用した圧力センサ等が公知である。

これらのセンサに内蔵される各種素子は、高温の排気ガス中に晒されることとなる。そのため、排気ガスに含まれる水分が凝縮した凝縮水の付着（被水）により素子に熱衝撃が与えられると、クラックや割れが生じるおそれがある。そこで、このような凝縮水分を排気流から分離することにより、センサへの被水を防止する技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、排気センサの上流側の排気通路に排ガス中の水分が滞留する滞留部を設けるとともに、滞留部から流れ落ちる水分を貯留する水溜室を形成する構成が開示されている。この技術では、排気管の曲成部で生成される凝縮水の飛散を防止することによって、センサへの被水を阻止している。

特開２００７−００２７２３号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、排気ガスが流通する流路とは別個に滞留部や水溜室を形成する必要がある。したがって、部分的に管路を二重に形成しなければならず、排気通路の形状が複雑になる。また、この技術を適用することが可能な位置は、排気管の曲成部の近傍に限定されている。つまり、センサの配設位置が排気管の配設形状によって制限されることになり、自由なレイアウトができないという設計上の課題も存在する。

このように、従来の技術では、排気管の全体形状に大きな影響を与えることなくセンサへの被水を防止する構造を適用することが困難であるという課題がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、簡素な構成で、排気通路内に設けられるセンサの被水割れを防止することができるようにした、内燃機関の排気系構造を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の排気系構造（請求項１）は、内燃機関の排気通路の上部に設けられた、前記排気通路内に臨む検知部を有するセンサと、少なくとも前記センサよりも排気上流側で、前記排気通路の内部を複数の部分通路に区画する壁体と、を備え、前記壁体は、前記排気通路の上部と下部との間の鉛直面内に延びて、前記センサの検知部が前記複数の部分通路のそれぞれに面するように配置されており、前記壁体の表面には、排気中に含まれる水分の流路として、排気下流側に向かうにつれて前記排気通路の下部に近づくように延びる第一の流路が形成され、前記排気通路の下部の内面には、前記第一の流路につらなる第二の流路が形成されていることを特徴としている。
なお、前記排気通路の下部に近づくほど排気の流通方向に対する角度が小さくなるように、前記第一の流路が延びていることが好ましい（請求項２）。

また、本発明の内燃機関の排気系構造（請求項３）は、内燃機関の排気通路の上部に設けられた、前記排気通路内に臨む検知部を有するセンサと、少なくとも前記センサよりも排気上流側で、前記排気通路の内部を複数の部分通路に区画する壁体と、を備え、前記壁体は、前記排気通路の上部と下部との間の鉛直面内に延びて、前記センサの検知部が前記複数の部分通路のそれぞれに面するように配置されており、前記壁体の表面には、排気中に含まれる水分の流路として、排気下流側に向かうにつれて前記排気通路の下部に近づくように延びる第一の流路が形成され、前記排気通路の下部に近づくほど排気の流通方向に対する角度が小さくなるように、前記第一の流路が延びていることを特徴としている。
なお、前記壁体から前記センサ近傍まで、排気の流通方向と交差する方向に沿って、前記センサを避けるように延びる面部が設けられていることが好ましい（請求項４）。

また、本発明の内燃機関の排気系構造（請求項５）は、内燃機関の排気通路の上部に設けられた、前記排気通路内に臨む検知部を有するセンサと、少なくとも前記センサよりも排気上流側で、前記排気通路の内部を複数の部分通路に区画する壁体と、を備え、前記壁体は、前記排気通路の上部と下部との間の鉛直面内に延びて、前記センサの検知部が前記複数の部分通路のそれぞれに面するように配置されており、前記壁体の表面には、排気中に含まれる水分の流路として、排気下流側に向かうにつれて前記排気通路の下部に近づくように延びる第一の流路が形成され、前記壁体から前記センサ近傍まで、排気の流通方向と交差する方向に沿って、前記センサを避けるように延びる面部が設けられていることを特徴としている。
また、本発明の内燃機関の排気系構造（請求項６）は、請求項４又は５記載の内容において、前記面部から前記部分通路側に突出し、排気上流側から排気下流側へと排気を誘導する誘導面を備えた突出部が設けられていることを特徴としている。

また、本発明の内燃機関の排気系構造（請求項７）は、請求項６記載の内容において、前記突出部の前記壁体からの突出長さが、前記排気下流側に向かうにつれて短くなるように形成されていることを特徴としている。
また、本発明の内燃機関の排気系構造（請求項８）は、請求項６又は７記載の内容において、前記面部の前記センサ側の一部が切り欠かれてなる切り欠き部が設けられ、前記突出部が、前記切り欠き部の端辺に沿って設けられることを特徴としている。

なお、前記第一の流路は、第一の突起又は溝で形成されることが好ましい。前記第一の流路は、前記第一の突起に隣接する空間あるいは前記第一の溝の内部空間として形成される。
また、前記第二の流路は、第二の突起又は溝で形成されることが好ましい。前記第二の流路は、前記第二の突起に隣接する空間あるいは前記第二の溝の内部空間として形成される。

なお、前記第一の流路と前記第二の流路とをそれぞれ前記第一の突起又は溝及び前記第二の突起又は溝で形成する場合、それらの組み合わせは任意である。例えば、両者を溝で形成してもよいし、両者を突起で形成してもよい。あるいは、前記第一の流路を溝で形成し前記第二の流路を突起で形成してもよい。これらの溝や突起はそれぞれ、水滴を所定の道筋に沿って伝わせるための具体的形状例であり、すなわち、水滴の通り道として機能する「流路」を形成するための手段のひとつである。

本発明の内燃機関の排気系構造（請求項１）によれば、壁体の表面に形成された第一の流路が排気下流側に向かうにつれて排気通路の下部に近づく方向に延びているため、壁体の表面に伝わる水滴をセンサから遠ざかる方向へと誘導することができ、センサの被水割れを防止することができる。
また、排気通路の下部の内面にも第一の流路につらなる第二の流路を形成することで、壁体表面でセンサから遠ざけられた水滴のはね返りや飛散を防止することができる。
また、本発明の内燃機関の排気系構造（請求項２）によれば、第一の流路と第二の流路とがなす角度を小さくすることができ、例えば、第一の流路の配置形状を滑らかな曲線状にすることができる。これにより、第一の流路と第二の流路とがつながる部分での水滴のはね返りや飛散を防止する効果を高めることができる。

また、本発明の内燃機関の排気系構造（請求項３）によれば、壁体の表面に形成された第一の流路が排気下流側に向かうにつれて排気通路の下部に近づく方向に延びているため、壁体の表面に伝わる水滴をセンサから遠ざかる方向へと誘導することができ、センサの被水割れを防止することができる。
また、第一の流路と第二の流路とがなす角度を小さくすることができ、例えば、第一の流路の配置形状を滑らかな曲線状にすることができる。これにより、第一の流路と第二の流路とがつながる部分での水滴のはね返りや飛散を防止する効果を高めることができる。
また、本発明の内燃機関の排気系構造（請求項４）によれば、壁体からセンサ近傍まで、排気の流通方向と交差する方向に向かって、センサを避けるように延びる面部を設けることにより、センサを水滴から保護することができる。
また、本発明の内燃機関の排気系構造（請求項５）によれば、壁体の表面に形成された第一の流路が排気下流側に向かうにつれて排気通路の下部に近づく方向に延びているため、壁体の表面に伝わる水滴をセンサから遠ざかる方向へと誘導することができ、センサの被水割れを防止することができる。
また、壁体からセンサ近傍まで、排気の流通方向と交差する方向に向かって、センサを避けるように延びる面部を設けることにより、センサを水滴から保護することができる。

また、本発明の内燃機関の排気系構造（請求項６）によれば、面部から部分通路側に突出した突出部を設け、突出部に排気を排気上流側から排気下流側へと誘導する誘導面を備えることにより、誘導面を伝う排気中の水分を水滴化しやすくすることができ、排気中の水分を取り除きやすくすることができる。
また、本発明の内燃機関の排気系構造（請求項７）によれば、突出部の壁体からの突出長さが長い部分では、面部と突出部とに沿って排気を誘導しやすくすることができる。また、突出長さの短い部分が排気下流側に配置されているため、ここに至るまでの排気と面部との接触面積が大きくなり、面部と突出部との間で排気中の水分を水滴化しやすくすることができる。

また、本発明の内燃機関の排気系構造（請求項８）によれば、面部のセンサ側の一部に切り欠き部を設けることにより、排気をセンサの検知部付近へ入り込みやすくすることができ、センサの検知能力を確保することができる。また、切り欠き部を経てセンサの検知部へと入り込んだ排気は、突出部を経て水分の多くが除かれているので、センサの検知部に水分が付着しにくい。

本発明の第一実施形態に係る内燃機関の排気系構造の全体構成を示す模式図である。 本発明の第一実施形態に係る内燃機関の排気系構造の内部を透過して示す模式的な斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る内燃機関の排気系構造における排気通路の内部構成を示す図であり、（ａ）は直線的に形成された溝を有する壁体の上面図、（ｂ）は排気通路の縦断面図、（ｃ）は壁体及び排気通路の下面に形成された溝を示す斜視図である。 本発明の壁体に形成される流路を説明するための斜視図であり、（ａ）は溝が形成された場合のもの、（ｂ）は突起が形成された場合のものを示す。 本発明の第二実施形態に係る内燃機関の排気系構造の構成を示す排気通路の図であり、（ａ）は壁体の上面図、（ｂ）は排気通路の縦断面図である。 本発明の第二実施形態に係る内燃機関の排気系構造の内部構成を示す模式的な斜視図である。 本発明の変形例に係る内燃機関の排気系構造の内部構成を示す図であり、（ａ）は曲線的に形成された溝を有する壁体を備えた排気通路の縦断面図、（ｂ）は壁体及び排気通路の下面に形成された溝を示す斜視図、（ｃ）は壁体及び排気通路の下面に形成された突起を示す斜視図である。 本発明の変形例に係る内燃機関の排気系構造の構成を示すものであり、（ａ）は壁体に溝が形成され排気通路の下面に突起が形成された排気通路の内部を拡大して示す斜視図、（ｂ）は壁体及び排気通路の下面に突起が形成された排気通路の内部の斜視図である。 本発明の変形例に係る内燃機関の排気系構造の構成を示すものであり、（ａ）は壁体の上面図、（ｂ）は排気通路の縦断面図である。 本発明の変形例に係る内燃機関の排気系構造の構成を示すものであり、（ａ）は壁体の上面図、（ｂ）は排気通路の縦断面図である。 本発明の変形例に係る内燃機関の排気系構造の構成を示すものであり、（ａ）は壁体の上面図、（ｂ）は排気通路の縦断面図である。

以下、図面により、本発明の第一実施形態及び第二実施形態について説明する。
［１．第一実施形態］
［１−１．構成］
本発明に係る構造が適用された内燃機関（エンジン）の排気系を図１に示す。エンジン１１は、複数の気筒を有するガソリンエンジンである。ここでは四気筒エンジンが例示されており、その点火順序は第一気筒，第三気筒，第四気筒，第二気筒の順である。

エンジン１１のシリンダブロック１１ｂの上部にはシリンダヘッド１１ａが配置されており、ここに四つの排気ポート１２Ａ〜１２Ｄが形成されている。これらの排気ポート１２Ａ〜１２Ｄはそれぞれ、互いに異なる気筒につながっている。ここでは、第一排気ポート１２Ａが第一気筒に、第二排気ポート１２Ｂが第二気筒に、第三排気ポート１２Ｃが第三気筒に、第四排気ポート１２Ｄが第四気筒につながっている。

また、各々の排気ポート１２Ａ〜１２Ｄには、各気筒から排出される排気ガス（以下、単に排気とも呼ぶ）の通路となる筒状の排気管１３Ａ〜１３Ｄが接続されている。これらの排気管１３Ａ〜１３Ｄは、排出口へ向かう流路の中途で二本毎に合流して二本の排気通路Ｐ₁，Ｐ₂を形成している。さらにその下流側では、その二本の排気通路Ｐ₁，Ｐ₂が合流して最終的に一本の排気通路となっている。一般に、このような構造の集合排気管は４−２−１型エキゾーストマニホールドと呼ばれる。

以下、第一排気ポート１２Ａ，第二排気ポート１２Ｂ，第三排気ポート１２Ｃ及び第四排気ポート１２Ｄに接続された各々の排気管を、第一排気管１３Ａ，第二排気管１３Ｂ，第三排気管１３Ｃ及び第四排気管１３Ｄと呼ぶ。
本第一実施形態では、図１に示すように、第一排気管１３Ａ及び第四排気管１３Ｄが集結されて第五排気管１３Ｅが形成されるとともに、第二排気管１３Ｂ及び第三排気管１３Ｃが集結されて第六排気管１３Ｆが形成されている。第五排気管１３Ｅ及び第六排気管１３Ｆは、ほぼ水平に配置されている。さらに、これらの第五排気管１３Ｅ及び第六排気管１３Ｆが触媒コンバータ１０の直前で集結され、第七排気管１３Ｇとして一体に形成されている。

なお、第五排気管１３Ｅを通って排出される排気は、第一気筒及び第四気筒から排出される排気であり、第六排気管１３Ｆを通って排出される排気は、第二気筒及び第三気筒から排出される排気である。したがって、第五排気管１３Ｅ及び第六排気管１３Ｆの内部では、異なるタイミングで等間隔の排気脈流が生じている。
図２に示すように、第五排気管１３Ｅ及び第六排気管１３Ｆは、管体１と、管体１の内部に固定された壁体３とを備えて構成される。管体１は、排気通路Ｐ₁，Ｐ₂の外形を形成する筒状の部材である。また、壁体３は管体１の内部における上面１ａ（上部）及び下面１ｂ（下部）に固設された板状の部材である。この壁体３は、上面１ａと下面１ｂとの間の鉛直面内に延びている。

壁体３は、管体１の内部空間を第五排気管１３Ｅの排気通路Ｐ_１と第六排気管１３Ｆの排気通路Ｐ₂とに区画している。以下、壁体３によって区画された排気通路Ｐ_１及び排気通路Ｐ₂のことを部分通路とも呼ぶ。
壁体３における管体１の上面１ａ側の端部、すなわち上端部には、開口部としての連通部３ａが形成されている。連通部３ａは、双方の部分通路Ｐ₁，Ｐ₂を連通している。また、管体１の上面１ａにおける連通部３ａの上部には、空燃比センサ２（センサ）を挿入するための取り付け穴１ｃが設けられている。

空燃比センサ２は、二つの部分通路Ｐ₁，Ｐ₂を流通する排気中に含まれる酸素成分や未燃燃料成分等の濃度を計測することによって空燃比を検出するセンサである。空燃比センサ２は、部分通路Ｐ₁，Ｐ₂における排気の流通方向に対して垂直に挿入されて固定されている。
空燃比センサ２は、排気成分の検出に係る素子が内蔵されたセンサ素子部２ａ（検知部）と、センサ素子部２ａの外周を囲むプロテクタ部２ｂとを備えて構成されている。プロテクタ部２ｂはほぼ円筒状に形成されており、その表面にはプロテクタ部２ｂの外部の排気を内部のセンサ素子部２ａへと流通させるための微少な連通孔が多数設けられている。また、壁体３の連通部３ａは、空燃比センサ２のプロテクタ部２ｂと干渉しない大きさに形成されている。なお、空燃比センサ２の配設位置（すなわち、取り付け穴１ｃが開けられている管体１上の位置）は、管体１の上面１ａと壁体３とが当接する線上である。

したがって、空燃比センサ２を取り付け穴１ｃに挿入すると、センサ素子部２ａ及びプロテクタ部２ｂが第五排気管１３Ｅの部分通路Ｐ_１と第六排気管１３Ｆの部分通路Ｐ₂との双方に面する配置となる。つまり、空燃比センサ２は、異なるタイミングで両部分通路Ｐ₁，Ｐ₂における空燃比を交互に検出する。
図３（ａ），（ｂ）に示すように、空燃比センサ２が挿入される連通部３ａよりも排気の上流側における壁体３の表面には、複数の溝４（第一の溝）が形成されている。これらの溝４は、壁体３の両面に設けられている。本実施形態では、直線状の複数の溝４が互いに平行に配設されている。図４（ａ）に示すように、溝４の内部空間４ａ（第一の流路）は排気中に含まれる水分（水滴）の流路として機能する。

これらの溝４の延びる方向は、排気の流通方向に対して傾斜しており、排気の下流側に向かうにつれて管体１の下面１ｂに接近する方向、すなわち、排気の下流側ほど空燃比センサ２の配設位置から距離が離れる方向となっている。また、図３（ｃ）に示すように、管体１の内部における下面１ｂ（下部の内面）にも溝５（第二の溝）が形成されている。この溝５は、壁体３の複数の溝４につらなって設けられており、排気の流通方向に沿って下流側へと延びている。溝５の内部空間５ａ（第二の流路）も、溝４の内部空間４ａと同様に排気中に含まれる水分（水滴）の流路として機能する。

［１−２．作用，効果］
本発明の第一実施形態に係る内燃機関の排気系構造は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
エンジン１１から排出される排気のうち、第一排気管１３Ａ及び第四排気管１３Ｄの排気は、第五排気管１３Ｅで合流して部分通路Ｐ₁を流通する。また、第二排気管１３Ｂ及び第三排気管１３Ｃの排気は、第六排気管１３Ｆで合流して部分通路Ｐ₂を流通する。各部分通路Ｐ₁，Ｐ₂の排気中には水分が含まれているため、これらの部分通路Ｐ₁，Ｐ₂をなす管体１や壁体３の表面温度が低い場合には水分が結露し、管体１の内面及び壁体３の表面に水滴が付着する。

一方、壁体３の表面には、複数の溝４が形成されているため、管体１の内面及び壁体３の表面を伝わる水滴は溝４の内部空間４ａに沿って移動し、管体１の下面１ｂ側へと押し流される。したがって、空燃比センサ２が取り付けられた管体１の上面１ａ側に水滴が流れてくることはない。このように、壁体３に水分の流路としての溝４を形成することにより、壁体３の表面を伝わる水滴を空燃比センサ２から遠ざかる方向へと誘導することができ、排気管の全体形状に大きな影響を与えることなく空燃比センサ２への被水を防止することができる。

また、管体１の下面１ｂにも溝４につらなる溝５が設けられているため、溝４を伝って流れ落ちた水滴を管体１の下面１ｂで跳ね返りにくくすることができ、各部分通路Ｐ₁，Ｐ₂への水滴の飛散量を減少させることができる。したがって、空燃比センサ２のセンサ素子部２ａの被水割れをより効果的に防止することができる。

［２．第二実施形態］
図５（ａ），（ｂ）及び図６は、第一実施形態の構造に対して、水分を排気流から分離するための構造をさらに追加した第二実施形態を示す図である。ここでは、壁体３の形状を変更することによって、空燃比センサ２への被水をより効果的に防止している。

壁体３における空燃比センサ２よりも上流側には、部分通路Ｐ₁，Ｐ₂の区画方向に分岐形成された一対の面部６が設けられている。壁体３をその上面から見ると、図５（ａ）に示すように、排気の流通方向と交差する方向に沿って面部６が延びており、空燃比センサ２に対して広がるようにＹ字状に分岐している。空燃比センサ２は、一対の面部６によって上流側を覆われた空間に配置されている。

一対の面部６のそれぞれは、空燃比センサ２のセンサ素子部２ａ（あるいはプロテクタ部２ｂ）を避けるように屈曲して形成されており、壁体３の表面に沿って流れてくる排気や水滴の流れを空燃比センサ２から離れる方向へと曲げるように機能している。本第二実施形態では、排気や水滴の流れが水平に曲げられている。
各々の面部６における空燃比センサ２側の一部は、切り欠き部７によって切り欠かれている。切り欠き部７の形状は、壁体３の側面から見ると、図５（ｂ）に示すように、排気の下流側（空燃比センサ２側）の一辺を底辺とした二等辺三角形状となっている。

また、切り欠き部７の端辺に沿って、部分通路Ｐ₁，Ｐ₂側へ向けて突出する突出部８が形成されている。突出部８は、二等辺三角形状の切り欠き部７における二等辺に対応する部位から、排気の流通方向に対してほぼ垂直に飛び出すように設けられている。つまり、突出部８は空燃比センサ２に対して拡がるように突出している。
突出部８は、排気上流側から排気下流側へと排気を誘導する誘導面８ａを備えている。排気は、誘導面８ａを伝って流れる。また、突出部８の面部６からの突出長さは、排気の下流側ほど短くなるように形成されている。図５（ａ）に示すように、突出部８は上面視において排気の流通方向に対する平行線及び垂直線と面部６とで形成される直角三角形状となっている。なお、突出部８の突出長さは、各々の面部６における空燃比センサ２側の端部で０となっており、面部６における空燃比センサ２側の端部は、図６に示すように、排気の流通方向に対して傾斜した方向へ突き出た鋭利な形状となっている。

このような構造により、排気は面部６及び誘導面８ａに沿って流れる。面部６は、空燃比センサ２を避けるように延びているため、面部６に付着した水滴を空燃比センサ２から遠ざけることができる。また、排気が誘導面８ａを伝うことで、排気中の水分が水滴化しやすくなり、空燃比センサ２のセンサ素子部２ａに到達する前に排気中の水分が除かれやすくなる。さらに、壁体３の表面に付着した水滴が伝わってきたとしても、その水滴は面部６に沿って進み、突出部８に衝突し、管体１の下面１ｂへと落下する。したがって、水滴が直接空燃比センサ２へ飛散することを防止でき、空燃比センサ２を水滴から保護する効果を高めることができる。

また、空燃比センサ２は一対の面部６によって上流側を覆われた空間に配置されているため、排気の流れが直接空燃比センサ２に衝突するようなことがなく、被水を効果的に防止することができる。
また、突出部８の突出長さと排気の流通作用との関係に着目すると、排気上流側の突出長さの長い部分では、面部６と突出部８とに沿って排気が誘導されやすくなり、排気下流側の突出長さの短い部分では、面部６と突出部８との間で排気中の水分が水滴化しやすくなる。このように、排気の流通性と水分の水滴化とを両立することができる。

また、突出部８の面部６からの突出長が排気の下流側ほど減少するように形成されているため、面部６に沿って流通する排気の流れは、図６中に白矢印で示すように、空燃比センサ２に近い位置で突出部８を乗り越えやすくなる。したがって、空燃比センサ２には十分な量の排気が接触することになり、空燃比センサ２の検出能力が著しく損なわれることはない。さらに、切り欠き部７を通って空燃比センサ２のセンサ素子部２ａへと入り込んだ排気は、突出部８を経て水分の多くが除かれているので、センサ素子部２ａに水分が付着し難い。

このように、本第二実施形態の構成によれば、空燃比センサ２への被水を効果的に防止しつつ、多くの排気流を空燃比センサ２に接触させることができ、空燃比センサ２におけるセンシング精度を高めることができる。

［３．第一実施形態に係る変形例］
以上、本発明の第一実施形態及び第二実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態においては、エンジン１１がガソリンエンジンである場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ディーゼルエンジンや他の形式のエンジンの排気系構造として適用することが可能である。

また、上述の実施形態では、四つの気筒が形成されたエンジン１１の集合排気管を例示したが、気筒数はこれに限定されない。少なくとも、複数の部分通路を介して排気を排出する構造を備えた排気系であれば本発明の構造を適用可能である。なお、上述の実施形態では、管体１の内部が壁体３によって二つの部分通路Ｐ₁，Ｐ₂に区画されているが、部分通路の数は任意である。

また、上述の実施形態では、被水の防止対象となるセンサが空燃比センサ２である場合について詳述したが、センサの種類はこれに限定されない。例えば、酸素濃度センサやＮＯｘセンサ，温度センサ，圧力センサ等、種々のセンサを被水の防止対象とすることが可能である。
また、上述の実施形態では、管体１に形成された複数の溝４が直線状のものを示したが、これを曲線状の溝４′とすることも考えられる。例えば、図７（ａ）に示すように、下面１ｂに近づくほど排気の流通方向に対する角度が小さくなるように、溝４′を延ばすことが考えられる。つまり、壁体３と管体１の上面１ａ及び下面１ｂとの当接部近傍であるほど排気の流通方向とのなす角が減少するように、溝４′の形状を滑らかな曲線状に設定する。

このような溝４′の形状により、水滴の移動が滑らかとなり、管体１の下面１ｂでの水滴の跳ね返りや飛散をより効果的に防止することができる。
なお、溝４′の形状は少なくとも、その下面１ｂ側が曲線状に形成されていればよい。また、上述の実施形態では、溝５を排気の流通方向に沿って下流側へ形成しているが、壁体３から離れる方向へと延ばしてもよい。これらの変形例に係る溝４′及び溝５′を図７（ｂ）に示す。

また、上述の実施形態では、壁体３や管体１の下面１ｂに溝４，５が形成されているが、これらの溝４，５に代えて、突起を形成することも考えられる。例えば、図７（ｃ）に示すように、壁体３の表面及び管体１の下面１ｂの表面に突起４″，５″を延ばして設け、水滴を空燃比センサ２から遠ざかる方向へと誘導する構成とすれば、上述の実施形態と同様の作用効果を奏するものとなる。

この場合、排気中に含まれる水分の流路として機能するのは、突起４″，５″に隣接する空間である。例えば、図４（ｂ）に示すように、壁体３に形成された突起４″では、これに排気上流側で隣接する空間４ａ″（第一の流路）が流路となる。また、管体１の下面１ｂに形成された突起５″の場合には、これに隣接する左右の空間のうちの少なくとも何れか一方が流路となる。なお、突起５″の延びる方向が排気の流通方向に対して平行である場合には、壁体３に面する側の空間を水滴の通り道として機能させることが好ましい。

また、上述の実施形態では、壁体３側の溝４と下面１ｂ側の溝５とがつらなって形成されているが、これらの溝４，５の代わりに、何れか一方だけ上記の突起４″，５″を形成する場合には、必ずしもこれらをつらねる必要はない。例えば、図８（ａ）に示すように、溝４の内部空間４ａと突起５″に隣接する空間５ａ″（第二の流路）とがつらなって形成されていれば、流路がつながるため、水滴のはね返りや飛散を防止することが可能である。

また、図８（ｂ）に示すように、壁体３側の突起４″と下面１ｂ側の突起５″とがつらなっていなくても、突起４″に隣接する空間４ａ″と突起５″に隣接する空間５ａ″とをつらねることが可能であり、この場合も水滴のはね返りや飛散を防止することが可能である。
なお、本発明における第一の流路や第二の流路を形成する手段として、突起や溝の代わりに特殊な表面加工（撥水加工など）を施して水滴を滑りやすくすることも考えられる。このように、少なくとも重力にしたがって壁体３上の水分が自然に下方へ落ちるような構造であればよい。

また、上述の実施形態における壁体３は、少なくとも空燃比センサ２よりも上流側に配設されていればよい。すなわち、空燃比センサ２を第五排気管１３Ｅ及び第六排気管１３Ｆと第七排気管１３Ｇとの境界に設けることも可能である。なお、壁体３の具体的な固定構造に関して、上述の実施形態では、板状の部材が上面１ａ及び下面１ｂに固設されたものを例示したが、少なくとも管体１の内部に固定されていればよい。

また、上述の実施形態では、第五排気管１３Ｅ及び第六排気管１３Ｆがほぼ水平に配置されているが、排気集合管のレイアウトに応じて傾斜した配置としてもよい。この場合、空燃比センサ２をこれらの排気管１３Ｅ，１３Ｆの上側に配設し、溝４の延びる方向を排気の下流側ほど管体１の下側に近づくようにすることが好ましい。
また、上述の実施形態に係る図２では、空燃比センサ２が排気の流通方向に対して垂直に取り付けられるものが示されているが、部分通路Ｐ₁，Ｐ₂に対する空燃比センサ２の取り付け角度はこれに限定されない。例えば、排気の流路抵抗を小さくすることを目的として、空燃比センサ２の下端部を排気流の下流側へ傾けて取り付けてもよい。

また、上述の実施形態における管体１及び壁体３は、例えば鋳造によって形成してもよいし、あるいはプレス加工された鋼板を溶接して形成してもよい。

［４．第二実施形態に係る変形例］
空燃比センサ２への被水を防止するとの観点から、上述の第二実施形態の構成を簡略化することが可能である。例えば、図９（ａ），（ｂ）に示すように、単一の面部６′が設けられた構造とすることが考えられる。
この例では、上面視における面部６′の延長線Ｌが空燃比センサ２のプロテクタ部２ｂと衝突しないように、壁体３に対する面部６′のなす角度θが設定されている。このように、空燃比センサ２を避けるように面部６′を延ばすことにより、少なくとも部分通路Ｐ₂側では空燃比センサ２を被水から効果的に保護することができる。

この例では図９（ａ）中における面部６′の先端Ａと屈曲点Ｂとを結んだ直線を延長したものを延長線Ｌとしており、延長線Ｌがプロテクタ部２ｂの外周線と交わらないように面部６′の向きを設定しているが、延長線Ｌの代わりに先端Ａの傾きを先端Ａから延長した線を用いてもよい。例えば、面部６′が曲面の場合、先端Ａの近傍が壁面３に対してなす角度を考慮して延長線を定め、この延長線が空燃比センサ２を避けるように面部６′の向きを設定すればよい。

なお、この例では面部６′が水平方向に屈曲しているが、屈曲方向はこれに限定されない。すなわち、空燃比センサ２を避けるような方向であれば（すなわち、面部６′における空燃比センサ２側の端部が空燃比センサ２から離れる方向へと移動するように曲がっていれば）、垂直方向であってもよい。少なくとも、面部６が延びる方向が、排気の流通方向に平行な方向以外（すなわち、排気の流通方向と交差する方向）であればよい。

また、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、空燃比センサ２の上流側の壁体３における空燃比センサ２側の端辺に突出部８′が設けられた構造とすることが考えられる。
この例では、連通部３ａの排気上流側の端辺から、排気の流通方向に対して垂直に飛び出すように突出部８′が設けられている。つまり、突出部８′の誘導面８ａ′が空燃比センサ２に対して拡がるように突出している。

このような構造により、壁体３の表面に沿って伝わる水滴の流れを突出部８′に衝突させてせき止めることができ、空燃比センサ２への被水を効果的に防止することができる。また、突出部８′が上述の第二実施形態における面部６と同様に機能するため、表面に付着した水滴を空燃比センサ２から遠ざけることができる。さらに、排気中の水分を水滴化しやすくすることができ、排気中の水分を除去しやすくすることができる。

また、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、図９（ａ），（ｂ）に記載されたような面部６′を備えた構成に対して突起部８″を加えた構成としてもよい。この場合、排気上流側から排気下流側へと排気を誘導する誘導面８ａ″を突起部８″に設けることが考えられる。すなわち、面部６′の側面視において突起部８″の延びる方向を排気の流通方向に対して傾斜するように配置する。このような構成により、面部６′に付着した水滴を空燃比センサ２から遠ざけることができるとともに、誘導面８ａ″を伝う排気中の水分を水滴化しやすくすることができ、排気中の水分を取り除きやすくすることができる。

なお、突出部８′，８″の突出方向や突出長さは任意である。例えば、部分通路Ｐ₂側からの被水を防止したい場合には、少なくとも部分通路Ｐ₂側へ突き出た突出部を設ければよい。

本発明は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等を含む内燃機関を搭載した車両の製造産業全般に利用可能である。また、本発明は、自動車産業や動力出力装置の製造産業などにも利用可能である。

１ 管体
１ａ 上面（上部）
１ｂ 下面（下部）
２ 空燃比センサ（センサ）
２ａ センサ素子部（検知部）
２ｂ プロテクタ部
３ 壁体
３ａ 連通部
４，４′ 溝（第一の溝）
４ａ 内部空間（第一の流路）
４″ 突起（第一の突起）
４ａ″ 隣接する空間（第一の流路）
５ 溝（第二の溝）
５ａ 内部空間（第二の流路）
５″ 突起（第二の突起）
５ａ″ 隣接する空間（第二の流路）
６ 面部
７ 切り欠き部
８ 突出部
８ａ 誘導面
１０ 触媒コンバータ
１１ エンジン（内燃機関）
１１ａ シリンダヘッド
１１ｂ シリンダブロック
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ 排気ポート
１３Ａ 第一排気管
１３Ｂ 第二排気管
１３Ｃ 第三排気管
１３Ｄ 第四排気管
１３Ｅ 第五排気管
１３Ｆ 第六排気管
１３Ｇ 第七排気管
Ｐ₁，Ｐ₂ 排気通路（部分通路）

Claims (8)

1. 内燃機関の排気通路の上部に設けられた、前記排気通路内に臨む検知部を有するセンサと、
   少なくとも前記センサよりも排気上流側で、前記排気通路の内部を複数の部分通路に区画する壁体と、を備え、
   前記壁体は、前記排気通路の上部と下部との間の鉛直面内に延びて、前記センサの検知部が前記複数の部分通路のそれぞれに面するように配置されており、
   前記壁体の表面には、排気中に含まれる水分の流路として、排気下流側に向かうにつれて前記排気通路の下部に近づくように延びる第一の流路が形成され、
   前記排気通路の下部の内面には、前記第一の流路につらなる第二の流路が形成されている
   ことを特徴とする、内燃機関の排気系構造。
2. 前記排気通路の下部に近づくほど排気の流通方向に対する角度が小さくなるように、前記第一の流路が延びている
   ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の排気系構造。
3. 内燃機関の排気通路の上部に設けられた、前記排気通路内に臨む検知部を有するセンサと、
   少なくとも前記センサよりも排気上流側で、前記排気通路の内部を複数の部分通路に区画する壁体と、を備え、
   前記壁体は、前記排気通路の上部と下部との間の鉛直面内に延びて、前記センサの検知部が前記複数の部分通路のそれぞれに面するように配置されており、
   前記壁体の表面には、排気中に含まれる水分の流路として、排気下流側に向かうにつれて前記排気通路の下部に近づくように延びる第一の流路が形成され、
   前記排気通路の下部に近づくほど排気の流通方向に対する角度が小さくなるように、前記第一の流路が延びている
   ことを特徴とする、内燃機関の排気系構造。
4. 前記壁体から前記センサ近傍まで、排気の流通方向と交差する方向に沿って、前記センサを避けるように延びる面部が設けられている
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の内燃機関の排気系構造。
5. 内燃機関の排気通路の上部に設けられた、前記排気通路内に臨む検知部を有するセンサと、
   少なくとも前記センサよりも排気上流側で、前記排気通路の内部を複数の部分通路に区画する壁体と、を備え、
   前記壁体は、前記排気通路の上部と下部との間の鉛直面内に延びて、前記センサの検知部が前記複数の部分通路のそれぞれに面するように配置されており、
   前記壁体の表面には、排気中に含まれる水分の流路として、排気下流側に向かうにつれて前記排気通路の下部に近づくように延びる第一の流路が形成され、
   前記壁体から前記センサ近傍まで、排気の流通方向と交差する方向に沿って、前記センサを避けるように延びる面部が設けられている
   ことを特徴とする、内燃機関の排気系構造。
6. 前記面部から前記部分通路側に突出し、排気上流側から排気下流側へと排気を誘導する誘導面を備えた突出部が設けられている
   ことを特徴とする、請求項４又は５記載の内燃機関の排気系構造。
7. 前記突出部の前記壁体からの突出長さが、前記排気下流側に向かうにつれて短くなるように形成されている
   ことを特徴とする、請求項６記載の内燃機関の排気系構造。
8. 前記面部の前記センサ側の一部が切り欠かれてなる切り欠き部が設けられ、
   前記突出部が、前記切り欠き部の端辺に沿って設けられる
   ことを特徴とする、請求項６又は７記載の内燃機関の排気系構造。

Images