JPH09311117A - 内燃機関における空燃比センサの取付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空燃比センサの取り付けネジ部の緩みを防止
し、常に、空燃比を精度良く検出する。 【解決手段】空燃比センサにより既燃ガスの空燃比を検
出し目標空燃比になるように燃料噴射量を制御する内燃
機関において、空燃比センサ７３を、該センサと異なる
材料で作られたエンジン側部材８５に、センサ取付手段
により取り付けた手段。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空燃比制御を行う
内燃機関において、空燃比センサを取り付けるための技
術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関において、燃焼後の排気
の空燃比を検出する空燃比センサを設け、目標空燃比に
なるように気筒内に吸入される燃料噴射量をフィードバ
ック制御する方式、すなわち、空燃比がリーン側からリ
ッチ側になると燃料噴射量を減少させるように制御し、
この制御により次第に空燃比がリーン側に変化してゆ
き、空燃比がリッチ側からリーン側になると燃料噴射量
を増大させるように制御することにより、平均的に目標
空燃比となるように燃料噴射量を制御する方式が知られ
ており、これによりエンジン性能や排ガス特性、燃費の
向上を図るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、空燃比セン
サは、センサ素子部を活性化させ検出精度を向上させる
ためにセラミックヒータにより５００℃程度に加熱する
必要があるので、センサ本体はステンレス系の材料で構
成され、センサ本体の一部には取り付けのための雄ネジ
部が形成されている。この空燃比センサは、通常、セン
サ本体の材料と熱膨張率のほぼ等しい鉄系又はステンレ
ス系の材料で作られた排気管に、直接、若しくは溶接さ
れた雌ネジ部に規定トルクにて締め付けられている。

【０００４】しかしながら、例えばマリンエンジンのよ
うに腐食防止のために、アルミ系の材料で作られたブロ
ック内に排気通路が一体に形成されたエンジンに、空燃
比センサを取り付けようとした場合、空燃比センサの雄
ネジ部の材料（ステンレス）と、エンジンブロックの材
料（アルミ）との熱膨張率が異なるため、規定トルクで
空燃比センサを締め付けたとしても、前述の如くセンサ
自体がエンジン運転中に高温になることによりネジ部に
緩みが発生し、この際、排気管内は大気に対して若干負
圧になることがあるため、ネジ部から外気が流入してし
まい正確な空燃比を検出することができないという問題
を有している。

【０００５】また、燃焼後の排気の温度は５００〜１０
００℃であるが、排気通路には冷却用のウォータージャ
ケットが設けられており、排気通路の壁の温度は冷却に
より２００〜４００℃程度と低下しているため、排気通
路の壁に空燃比センサを取り付けた場合、空燃比センサ
のセンサ素子部の温度が低下し、センサ素子を活性化さ
せるための５００℃が維持できず、空燃比の検出信号に
ばらつきが生じ精度を維持することができないという問
題を有している。

【０００６】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であって、その主な目的は、空燃比センサを構成する材
料と異なる材料で作られたエンジン側部材へ空燃比セン
サを取り付ける場合に、エンジンの運転により空燃比セ
ンサが高温になっても、取り付けネジ部の緩みにより生
じる外気の流入を防止し、常に、空燃比を精度良く検出
することができる内燃機関における空燃比センサの取付
装置を提供することである。また、本発明の他の目的
は、センサ素子部の温度低下を防止し、常に、空燃比を
精度良く検出することができる内燃機関における空燃比
センサの取付装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、空燃比センサにより既燃ガ
スの空燃比を検出し目標空燃比になるように燃料噴射量
を制御する内燃機関において、空燃比センサ７３を、該
センサと異なる材料で作られたエンジン側部材２２、８
５に、センサ取付手段により取り付けたことを特徴とす
る。さらに、請求項１の下位の発明として、請求項２記
載の発明は、図６及び図１４に示すように、前記センサ
取付手段は、前記空燃比センサに係合され、前記エンジ
ン側部材に固定された緩み止め７７を備え、前記エンジ
ン側部材に空燃比センサをネジ結合させたことを特徴と
し、請求項３記載の発明は、図１２及び図１９に示すよ
うに、前記センサ取付手段は、前記エンジン側部材に形
成された貫通孔７１ｄ、８５ｃと、前記空燃比センサを
軸方向より押さえ、前記エンジン側部材に固定された押
さえ部材８９とを備え、前記空燃比センサを前記貫通孔
に挿入させたことを特徴とし、請求項４記載の発明は、
図９及び図１５に示すように、前記センサ取付手段は、
前記空燃比センサを構成する材料と同等の材料で作られ
たセンサ取付部材７１、８４を備え、該センサ取付部材
に空燃比センサをネジ結合させ、前記センサ取付部材を
ボルト７２又はリベットによりエンジン側部材に固定し
たことを特徴とし、請求項５記載の発明は、図１０及び
図１７に示すように、前記センサ取付手段は、前記空燃
比センサを構成する材料と同等の材料で作られたセンサ
取付部材７１、８４を備え、該センサ取付部材に空燃比
センサをネジ結合させ、前記センサ取付部材を溶着８３
又は接着によりエンジン側部材に固定したことを特徴と
し、請求項６記載の発明は、図１１及び図１８に示すよ
うに、前記センサ取付手段は、前記空燃比センサを構成
する材料と同等の材料で作られたセンサ取付部材７１、
８４を備え、該センサ取付部材に空燃比センサをネジ結
合させ、前記センサ取付部材が前記エンジン側部材に鋳
込まれたことを特徴とし、請求項７記載の発明は、図１
６に示すように、前記センサ取付手段は、前記空燃比セ
ンサを構成する材料と熱膨張率が同等又は熱伝導率が小
さい材料で作られたセンサ取付部材８４と、前記エンジ
ン側部材に突出して形成されたボス部８５ｂとを備え、
前記センサ取付部材に空燃比センサをネジ結合させ、前
記センサ取付部材をボルトにより前記ボス部に固定した
ことを特徴とし、請求項８記載の発明は、図１６に示す
ように、前記センサ取付部材とエンジン側部材の間に挟
着されたシール兼断熱材８７を備えたことを特徴とし、
請求項９記載の発明は、空燃比センサを構成する材料が
ステンレス系の材料であり、エンジン側部材がアルミ系
の材料であることを特徴とする。なお、上記構成に付加
した番号は、本発明の理解を容易にするために図面と対
比させるもので、これにより本発明が何ら限定されるも
のではない。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１〜図１２は、本発明を２サ
イクルエンジンを備える船外機に適用した実施の形態を
示している。先ず、図１〜図５により２サイクルエンジ
ンを備える船外機の例について説明する。

【０００９】図３は船外機を取り付けた船の側面図であ
る。船１は水面２に浮かべられており、矢印Ｆｒは船１
の前進方向を示し、以下の説明で左右とは前進方向に向
かっていうものとする。船１の船体３の後部には船の駆
動装置である船外機４が着脱自在に装着されている。船
外機４は、船体３の後部に着脱自在に取り付けられるク
ランプブラケット６と、クランプブラケット６に枢支軸
７を介して上下回動自在に枢支されるスイベルブラケッ
ト８と、このスイベルブラケット８を上下方向に回動さ
せる油圧シリンダ９と、スイベルブラケット８に支持さ
れる推進ユニット１０とを備えている。

【００１０】前記推進ユニット１０は、スイベルブラケ
ット８に支持されるケース１２を有し、このケース１２
の上部に内燃機関であるエンジン１３が取り付けられ、
エンジン１３をその上方から覆うカウリング１４が設け
られている。エンジン１３の下方でケース１２内には軸
心がほぼ垂直の動力伝達軸１５（図５）が設けられ、ま
た、ケース１２の下端部には軸心が前後方向に延び、前
記動力伝達軸１５に連結されたプロペラ軸１６が回転自
在に支持されており、プロペラ軸１６にプロペラ１７が
取り付けられている。船体３には燃料タンク４１が配設
されており、燃料タンク４１は、手動の低圧燃料ポンプ
４８、チューブ５０を介して燃料供給装置３９（図４）
に接続されている。

【００１１】図４は図３のエンジンの水平断面図であ
る。エンジン１３は、燃料噴射式水冷２サイクルＶ型６
気筒クランク軸縦置きエンジンで、ケース１２（図３）
に支持されるクランクケース２０を有し、クランクケー
ス２０には軸心がほぼ垂直のクランク軸２１が回転自在
に支持されている。クランクケース２０には、各気筒を
構成するシリンダ本体２２がＶ字型をなすように突設さ
れている。シリンダ本体２２には各気筒毎にシリンダ穴
２３が形成され、各シリンダ穴２３にそれぞれピストン
２４が摺動自在に嵌合され、これら各ピストン２４はコ
ンロッド２５によりクランク軸２１に連結されている。
また、クランクケース２０にはその内外を連通させる吸
気ポート２７が各気筒毎に形成されている。

【００１２】吸気ポート２７には、カウリング１４内の
大気に開口する吸気装置２６が接続されている。この吸
気装置２６は、吸気ポート２７に連通する吸気管２８
と、この吸気管２８の上流側端部に取り付けられる吸気
取入ハウジング３２を備え、吸気取入ハウジング３２に
は吸気口３３が形成されている。吸気管２８と吸気取入
ハウジング３２の内部は互いに連通して吸気通路３０を
形成しており、吸気取入ハウジング３２の外部から外気
Ａが吸気口３３、吸気通路３０、吸気ポート２７を経て
クランクケース２０の内部に流入可能とされている。各
吸気ポート２７にはそれぞれリード弁２９が設けられ、
また、各吸気管２８には吸気通路３０の断面積を手動操
作により調節するスロットル弁３１が設けられている。

【００１３】各シリンダ本体２２内で、シリンダ本体２
２とピストン２４とで囲まれた空間が燃焼室３４であ
り、この燃焼室３４に対向して点火プラグ３５が配設さ
れている。各吸気管２８には、各気筒毎に燃料噴射弁３
７が取り付けられ、各燃料噴射弁３７は磁力で開閉作動
されるソレノイド開閉式であり、リード弁２９よりも上
流側の吸気通路３０内に燃料３６を噴射可能にしてい
る。

【００１４】図５は図４のエンジンの模式的側面図であ
る。各燃料噴射弁３７には燃料３６を供給する燃料供給
装置３９が設けられている。燃料供給装置３９は、各燃
料噴射弁３７の各上流端を互いに連通させる燃料レール
３８を有し、シリンダ本体２２の側壁にはベーパセパレ
ータタンク４２が取り付けられ、ベーパセパレータタン
ク４２のタンク本体４３内に燃料３６を供給可能とする
手動の低圧燃料ポンプ４８（図３）、ダイヤフラム式の
低圧燃料ポンプ４９とが設けられ、これら低圧燃料ポン
プ４８、４９の間にはチューブ５０とフィルタ５１とが
介設されている。

【００１５】燃料供給装置３９には、ベーパセパレータ
タンク４２内の燃料３６を加圧し高圧にして燃料レール
３８に供給する高圧燃料ポンプ５２が設けられている。
高圧燃料ポンプ５２は、配管５３により燃料レール３８
に連結され、高圧燃料ポンプ５２の駆動により、タンク
本体４３内の燃料３６が加圧されて配管５３と燃料レー
ル３８を経て各燃料噴射弁３７に供給される。また、燃
料レール３８は、配管５４及びレギュレータ弁５９を介
してタンク本体４３の上部に連結され、レギュレータ弁
５９により、各燃料噴射弁３７に供給される燃料圧力が
所定の高圧に調圧され、そして、燃料噴射弁３７はこの
圧力に基づいて燃料３６を噴射する。

【００１６】クランク軸２１には、これに連動する電気
部品であるフライホイールマグネット６０が設けられ、
このフライホイールマグネット６０は、クランク軸２１
の上端部に支持された椀状のフライホイール６１と、フ
ライホイール６１の内周面に固定された永久磁石６２
と、この永久磁石６２の回転軌跡に対向するようにシリ
ンダ本体２２に取り付けられるチャージコイル６３及び
ライトコイル６４と、フライホイール６１の外周面の凸
部に対向してシリンダ本体２２に取り付けられるパルサ
ーコイル６５と、フライホイール６１をその上方から覆
うホイールカバー６６とを備えている。なお、図４にお
いて、６８は制御装置、６９は外気導入口である。

【００１７】図４に戻り、シリンダ本体２２の近傍にオ
イルタンク７５が配設されており、オイルタンク７５内
のオイルは、オイルポンプ７６によりベーパセパレータ
タンク４２内に供給されここで燃料と混合されて、燃料
噴射弁３７を通って燃焼室３４に供給され、エンジン１
３の潤滑を行うようにしている。また、シリンダ本体２
２の６つの気筒の内、１つの気筒の近傍に空燃比検出
装置７０が取り付けられている。

【００１８】図１は、上記構成からなる２サイクルエン
ジン付船外機の制御系の全体構成図であり、図（Ａ）は
エンジンの側面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿
う縦断面図、図（Ｃ）は船外機の側面図を示し、上述で
説明した主要な構成が示されている。すなわち、４は船
外機、１３はエンジン、２０はクランクケース、２１は
クランク軸、２２はシリンダ本体、２４はピストン、３
５は点火プラグ、２９はリード弁、３０は吸気通路、３
１はスロットル弁、３７は燃料噴射弁、４１は燃料タン
ク、４８は手動の低圧燃料ポンプ、５１はフィルタ、４
２はベーパセパレータタンク、５２は高圧燃料ポンプ、
５９はレギュレータ弁、〜は気筒、７９は排気通
路、７９ｂは集合排気通路、７９ｃは排気管、８０は動
力伝達装置、６８は制御装置である。

【００１９】制御装置６８には、エンジン１３の駆動状
態、船外機や船の状態を示す各種センサからの検出信号
が入力される。すなわち、センサとして、クランク軸２
１の回転角（回転数）を検出するクランク角センサ９
０、クランクケース２０内の圧力を検出するクランク室
内圧センサ９１、各気筒〜内の圧力を検出する筒内
圧センサ９２、吸気通路３０内の温度を検出する吸気温
センサ９３、シリンダ本体２２の温度を検出するエンジ
ン温度センサ９４、各気筒〜内の背圧を検出する背
圧センサ９５、スロットル弁３１の開度を検出するスロ
ットル開度センサ９６、冷却水の温度を検出する冷却水
温度センサ９７、エンジン１３の振動数を検出するエン
ジン振動センサ９８、エンジン１３のマウント高さを検
出するエンジンマウント高さ検出センサ９９、船外機４
の動力伝達装置８０のニュートラル状態を検出するニュ
ートラルセンサ１００、船外機４の上下回動位置を検出
するトリム角検出センサ１０１、船速を検出する船速セ
ンサ１０２、船の姿勢を検出する船姿勢センサ１０３、
大気圧を検出する大気圧センサ１０４が設けられ、そし
て、気筒の近傍に空燃比検出装置７０が設けられてい
る。制御装置６８は、これら各種センサの検出信号を演
算処理し、制御信号を点火プラグ３５、燃料噴射弁３
７、スロットル弁３１及びＩＳＣ８９に伝送する。

【００２０】図２は、本発明に係わる空燃比制御を説明
するための図であり、図２（Ａ）は空燃比検出装置７０
の検出信号（電圧値）を示す波形図、図２（Ｂ）は、フ
ィードバック制御による燃料噴射量の波形図である。図
２（Ａ）に示すように、空燃比がリーン側からリッチ側
になると図２（Ｂ）に示すように燃料噴射量を減少させ
るように制御し、この制御により次第に空燃比がリーン
側に変化してゆき、空燃比がリッチ側からリーン側にな
ると燃料噴射量を増大させるように制御することによ
り、平均的に理論空燃比（空気過剰率λ＝１）となるよ
うに燃料噴射量を制御する。図１において、気筒につ
いてはフィードバック制御により理論空燃比となるよう
に燃料噴射量を制御すると共に、残りの気筒〜につ
いては、気筒の空燃比を用い、各気筒〜の状態に
応じて燃料噴射量を補正するように制御する。

【００２１】次に、図６〜図８により、本発明における
空燃比センサの取付装置の第１の実施形態について説明
する。図６（Ａ）は図４に示した空燃比検出装置７０の
断面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の要部断面図である。

【００２２】図６（Ａ）において、空燃比検出装置７０
は、シリンダ本体２２の側面に設けられている。シリン
ダ本体２２は、アルミ系の材料で作られたブロックであ
り、その側面には、上部が開口されると共に雌ネジ部２
２ｄを有する反応室７１ａが形成されている。反応室７
１ａ内に配設される空燃比センサ７３は、細長い棒状の
もので上下方向、つまり気筒軸と直角方向に配設される
ものであり、先端に設けられた検知部７３ａと、中間部
に設けられた雄ネジ部７３ｊ及び六角形状の係合部７３
ｄを有し、上端部から検出信号用リード線、ヒータ電源
供給用電源線等からなるハーネス７３ｂが引き出されて
おり、ハーネス７３ｂはバッテリ電源及び制御装置６８
（図１）に接続されている。また、空燃比センサ７３を
保温材７４ａを有する保温ケース７４で覆うようにし、
これにより反応室７１ａ内の温度降下を抑制している。

【００２３】反応室７１ａは、絞り部７１ｂ、ガス通路
７１ｃ及び保温パイプ７５内の排ガス導入通路７５ａ、
排ガス導入ポート８１を経て気筒内に連通され、気筒
内の既燃ガスが反応室７１ａ内に導入、排出されるよ
うに構成されている。ここで、保温パイプ７５は、アル
ミ系の材料よりも熱伝導率の小さい材料、例えばステン
レス鋼、セラミックス、ニッケル合金等により形成され
ており、気筒の水冷ジャケット７６を貫通するように
形成されたボス肉部２２ｃ内に埋設されている。これに
より前記反応室７１ａ内に導入される既燃ガスの温度降
下を抑制している。また、例えば始動直後のように反応
室７１ａ内の温度が低い状況下において、既燃ガス中の
オイル分が液化しセンサ検知部７３ａに付着するとセン
サ出力が異常になるおそれがあるが、絞り部７１ｂを設
けることにより、オイル分が液化しても反応室７１ａに
は入り難い構造にしている。

【００２４】図７に示すように、酸素濃度センサ７３
は、ステンレス製の外筒７３ｃを有し、外筒７３ｃの中
間部に前述した係合部７３ｄ及び雄ネジ部７３ｊが設け
られ、また、外筒７３ｃ内にジルコニア製のセンサ素子
７３ｅが装着されている。センサ素子７３ｅの内部には
空洞部７３ｆ及びヒータ７３ｇが設けられ、空洞部７３
ｆは大気に連通されている。また、センサ素子７３ｅの
内外表面に白金電極がメッキされており、センサ素子７
３ｅ内外の酸素濃度差に応じて発生する起電力により酸
素濃度が検出される。センサ素子７３ｅの先端部には複
数の通気孔７３ｈを有する保護筒７３ｉが設けられてい
る。

【００２５】図８は、図６（Ａ）に示した空燃比センサ
７３への排ガス導入ポート８１の位置を説明するための
模式図である。図中、２２はシリンダ本体、２４はピス
トン、３５は点火プラグ、７１ａは反応室、７３は空燃
比センサ、７８は掃気ポート、７９は排気通路、７９ａ
は排気ポートを示している。排ガス導入ポート８１は、
気筒の排気ポート７９ａの図中左端近傍より上死点側
に配設される。但し、あまり上死点側に近づくと燃焼ガ
ス温度が高いため、空燃比センサ７３がこわれてしまう
ので、排気ポート７９ａの左端近傍の位置が好ましい。
気筒において、ピストン２４が上死点に達する直前で
点火プラグ３５の点火により、筒内の混合気が着火、燃
焼させられて膨張し、ピストン２４が上死点を越えた
後、下死点側に押し戻され、その途中で、排気ポート７
９ａ及び排ガス導入ポート８１が開かれ、排気が排気通
路７９を通って排出される。次に、ピストン２４の移動
により掃気ポート７８が開き、クランクケース内で予圧
縮されていた混合気が掃気ポート７８から筒内に流入
し、この混合気が筒内に残留している既燃ガスの一部を
排気通路７９に押し出すとともに筒内に充満する。ピス
トン２４が下死点から上死点に向かうと、掃気ポート７
８、排気ポート７９ａ及び排ガス導入ポート８１の順に
閉じ、吸入、圧縮行程に移る。

【００２６】次に、本発明の特徴である空燃比センサの
取り付け方法について説明する。本実施の形態は、熱膨
張率の異なるシリンダ本体２２に直接、空燃比センサを
取り付ける例であり、図６（Ａ）において、空燃比セン
サ７３の検知部７３ａを反応室７１ａ内に挿入し、空燃
比センサ７３の雄ネジ部７３ｊを反応室７１ａの雌ネジ
部２２ｄに螺合させて固定する。このとき、図６（Ｂ）
にも示すように、シリンダ本体２２にボルト７２により
緩み止め７７の一端をネジ止めしておき、緩み止め７７
の他端に形成された係止片７７ａを空燃比センサ７３の
係合部７３ｄに係合させる。この構成によれば、空燃比
センサ７３とシリンダ本体２２の熱膨張率が異なること
により生じるネジ部の緩みは、緩み止め７７により防止
される。

【００２７】図９は、本発明における空燃比センサの取
付装置の第２の実施形態を示す断面図である。なお、以
下の実施の形態で図６と同一の構成については同一番号
を付けて説明を省略する。本実施形態においては、反応
室７１ａ、絞り部７１ｂ、ガス通路７１ｃが形成された
ステンレンス製のガスケース７１（センサ取付部材）を
備え、空燃比センサ７３をガスケース７１に雄ネジ部７
３ｊを螺合させて固定し、ガスケース７１をシリンダ本
体２２に、ボルト７２にて取り付ける例である。なお、
８２はガスシール用のガスケットである。この構成によ
れば、空燃比センサ７３を熱膨張率が同等の材料からな
る部材（ガスケース７１）に固定し、その部材を熱膨張
率の異なる部材であるシリンダ本体２２に固定するの
で、空燃比センサ７３のネジ部に緩みが生じることはな
い。なお、ボルト７２の代わりにリベットにより固定す
るようにしてもよい。

【００２８】図１０は、本発明における空燃比センサの
取付装置の第３の実施形態を示す断面図である。本実施
形態においては、空燃比センサ７３を熱膨張率が同等の
材料からなるガスケース７１に雄ネジ部７３ｊを螺合さ
せて固定し、ガスケース７１を熱膨張率の異なる部材か
らなるシリンダ本体２２に、溶着８３にて固定する例で
あり、図９と同様に、空燃比センサ７３のネジ部に緩み
が生じることはない。なお、溶着の代わりに接着により
固定するようにしてもよい。

【００２９】図１１は、本発明における空燃比センサの
取付装置の第４の実施形態を示す断面図である。本実施
形態においては、空燃比センサ７３と熱膨張率が同等の
材料からなるガスケース７１を、熱膨張率の異なる部材
からなるシリンダ本体２２の製作時に予め鋳込んでお
き、空燃比センサ７３の雄ネジ部７３ｊをガスケース７
１に螺合させて固定する例であり、図９と同様に、空燃
比センサ７３のネジ部に緩みが生じることはない。

【００３０】図１２は、本発明における空燃比センサの
取付装置の第５の実施形態を示す断面図である。本実施
形態においては、シリンダ本体２２に反応室７１ａ、絞
り部７１ｂ、ガス通路７１ｃ及び貫通孔７１ｄが形成さ
れており、貫通孔７１ｄに空燃比センサ７３の雄ネジ部
７３ｊを挿入し、空燃比センサ７３を軸方向より押さえ
る押さえ部材８９をボルト７２によりシリンダ本体２２
に固定する例である。この構成によれば、空燃比センサ
７３とシリンダ本体２２の熱膨張率が異なることにより
生じるネジ部の緩みは、押さえ部材８９により防止され
る。

【００３１】図１３〜図１９は、本発明を４サイクルエ
ンジンを備える船外機に適用した実施の形態を示してい
る。図１３は、４サイクルエンジン付船外機の制御系の
全体構成図である。なお、図１と同一の構成には同一番
号を付けて説明を省略する。図中、１０５は油温センサ
である。４サイクルエンジンの場合、掃気の影響を受け
ないので空燃比検出装置７０をエンジン１３の排気通路
７９に設けることができる。排気通路を形成する排気管
８５はアルミ系の材料で作られたシリンダ本体２２と一
体に形成されている。この場合、排気バルブの開閉孔が
前述した排ガス導入ポートの役割も兼ねることになる。
通常、自動車用エンジンでは、気筒〜の排気集合部
に空燃比検出装置８６を設けている。しかしながら、船
外機においては、排気管７９ｃ先端が水面下にあるた
め、水滴が飛散して空燃比検出装置８６内のセンサに入
り込でしまう。この水滴がセンサに付着すると、センサ
素子部がセラミックスでありヒータにより高温に加熱さ
れているため、センサ素子部が壊れてしまう。そこで、
本例では空燃比検出装置７０をエンジン１３の最上部の
気筒の排気通路７９に設けているが、気筒と気筒
の排気集合部に設けてもよい。

【００３２】図１４は、図６と同様の本発明の第１の実
施形態を示し、図１４（Ａ）は空燃比検出装置の断面
図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）の平面図である。本実
施の形態は、空燃比センサ７３と熱膨張率の異なる排気
管８５に直接、空燃比センサ７３を取り付ける例であ
る。図１４（Ａ）において、排気管８５の外周には水冷
ジャケット７６が形成され、排気管８５の壁面には、雌
ネジ部８５ａ、ボス部８５ｂが形成され、空燃比センサ
７３の雄ネジ部７３ｊを雌ネジ部８５ａに螺合させて固
定し、空燃比センサ７３の検知部７３ａを排気通路７９
内に位置させるようにする。そして、図１４（Ｂ）にも
示すように、排気管８５に突出して形成されたボス部８
５ｂにボルト７２により緩み止め７７の一端をネジ止め
しておき、緩み止め７７の他端に形成された係止片７７
ａを空燃比センサ７３の係合部７３ｄに係合させる。こ
の構成によれば、空燃比センサ７３と排気管８５の熱膨
張率が異なることにより生じるネジ部の緩みは、緩み止
め７７により防止される。

【００３３】図１５は、図９と同様の本発明の第２の実
施形態を示し、図１５（Ａ）は空燃比検出装置の断面
図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）の平面図である。本実
施形態においては、排気管８５に開口８５ｃを設けると
共に、開口８５ｃの両側にボス部８５ｂを設け、該開口
８５ｃに係合されるセンサ取付部材８４を備えている。
センサ取付部材８４は空燃比センサと同様にステンレン
ス系の材料で作られ、中央部に雌ネジ部８４ａが形成さ
れ、雌ネジ部８４ａの外周は筒状に上方に延び、その先
端が水平状に延びるフランジ８４ｂが形成されている。
そして、センサ取付部材８４のフランジ８４ｂをボルト
７２によりボス部８５ｂに固定し、センサ取付部材８４
の雌ネジ部８４ａに空燃比センサ７３の雄ネジ部７３ｊ
を螺合させて固定している。この構成によれば、空燃比
センサ７３を熱膨張率が同等の材料からなる部材８４に
固定し、その部材を熱膨張率の異なる部材である排気管
８５に固定するので、空燃比センサ７３のネジ部に緩み
が生じることはない。

【００３４】図１６は、図１５の変形例を示す断面図で
ある。本例においては、排気管８５とセンサ取付部材８
４との間にガスシールと断熱を兼ねたシール兼断熱材８
７を挟着させている。これにより、既燃ガスの漏洩を防
止することができ、また、ヒータで５００℃程度に加熱
されている空燃比センサ７３の温度低下（排気管８５は
２００℃程度に冷却されている）を防止し、安定した信
号を取り出すことができる。本例によれば、センサ取付
部材８４と排気管８５とをボス接地とし、接触面積を小
さくすることができ、センサ取付部材８４から排気管８
５への伝熱を最小限に抑えることができる。また、セン
サ取付部材８４をセンサ本体と同様のステンレス材のよ
うな熱伝導率の小さな材料にすることにより、排気管８
５への熱逃げも抑えることができる。

【００３５】図１７は、図１０と同様の本発明の第３の
実施形態を示し、図１７（Ａ）は空燃比検出装置の断面
図、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）の平面図である。本実
施形態においては、空燃比センサ７３を熱膨張率が同等
の材料からなるセンサ取付部材８４に雄ネジ部７３ｊを
螺合させて固定し、センサ取付部材８４を熱膨張率の異
なる材料からなる排気管８５に、溶着８３にて固定する
例であり、図１６と同様に、空燃比センサ７３のネジ部
７３ｊに緩みが生じることはない。

【００３６】図１８は、図１１と同様の本発明の第４の
実施形態を示し、図１８（Ａ）は空燃比検出装置の断面
図、図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）の平面図である。本実
施形態においては、空燃比センサ７３と熱膨張率が同等
の材料からなるセンサ取付部材８４を、熱膨張率の異な
る材料からなる排気管８５の製作時に予め鋳込んでお
き、空燃比センサ７３の雄ネジ部７３ｊをセンサ取付部
材８４に螺合させて固定する例であり、図１６と同様
に、空燃比センサ７３のネジ部７３ｊに緩みが生じるこ
とはない。

【００３７】図１９は、図１２と同様の本発明の第５の
実施形態を示し、図１９（Ａ）は空燃比検出装置の断面
図、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）の平面図である。本実
施形態においては、排気管８５に貫通孔８５ｃが形成さ
れており、貫通孔８５ｃに空燃比センサ７３の雄ネジ部
７３ｊを挿入し、空燃比センサ７３を軸方向より押さえ
る押さえ部材８９をボルト７２により排気管８５のボス
部８５ｂに固定する例である。この構成によれば、空燃
比センサ７３と排気管の熱膨張率が異なることにより生
じるネジ部の緩みは、押さえ部材８９により防止され
る。

【００３８】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変
更が可能である。例えば、上記実施形態においては、船
外機用エンジンに適用した例について説明しているが、
自動車用エンジンで空燃比センサを熱膨張率の異なる部
材に取り付ける場合に適用してもよいことは勿論であ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、空燃比センサを、該センサを構成する材料と
異なる材料で作られたエンジン側部材へ取り付ける場合
に、エンジンの運転により空燃比センサが高温になって
も、取り付けネジ部の緩みにより生じる外気の流入を防
止し、常に、空燃比を精度良く検出することができる。

【００４０】また、センサ取付部材とエンジン側部材と
の接地をボス形状とした場合や、センサ取付部材の材料
を熱伝導率の小さな材料とした場合、空燃比センサとエ
ンジン側部材との間に断熱シール材を設けた場合には、
常に、空燃比センサが活性に必要な高温に保たれるた
め、空燃比検知精度を良好に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される２サイクルエンジン付船外
機の制御系の全体構成図である。

【図２】図１のエンジンにおける空燃比制御を説明する
ための図である。

【図３】図１の船外機を取り付けた船の側面図である。

【図４】図３のエンジンの水平断面図である。

【図５】図４のエンジンの模式的側面図である。

【図６】本発明における空燃比検出装置の取付装置の第
１の実施形態を示し、図６（Ａ）は図４に示した空燃比
検出装置の断面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の要部断面
図である。

【図７】図６の空燃比センサの断面図である。

【図８】図６（Ａ）に示した排ガス導入ポートの位置を
説明するための模式図である。

【図９】本発明の第２の実施形態を示す断面図である。

【図１０】本発明の第３の実施形態を示す断面図であ
る。

【図１１】本発明の第４の実施形態を示す断面図であ
る。

【図１２】本発明の第５の実施形態を示す断面図であ
る。

【図１３】本発明が適用される４サイクルエンジン付船
外機の制御系の全体構成図である。

【図１４】図６と同様の本発明の第１の実施形態を示
し、図１４（Ａ）は空燃比検出装置の断面図、図１４
（Ｂ）は図１４（Ａ）の平面図である。

【図１５】図９と同様の本発明の第２の実施形態を示
し、図１５（Ａ）は空燃比検出装置の断面図、図１５
（Ｂ）は図１５（Ａ）の平面図である。

【図１６】図１５の第２の実施形態の変形例を示す断面
図である。

【図１７】図１０と同様の本発明の第３の実施形態を示
し、図１７（Ａ）は空燃比検出装置の断面図、図１７
（Ｂ）は図１７（Ａ）の平面図である。

【図１８】図１１と同様の本発明の第４の実施形態を示
し、図１８（Ａ）は空燃比検出装置の断面図、図１８
（Ｂ）は図１８（Ａ）の平面図である。

【図１９】図１２と同様の本発明の第５の実施形態を示
し、図１９（Ａ）は空燃比検出装置の断面図、図１９
（Ｂ）は図１９（Ａ）の平面図である。

【符号の説明】

４…船外機、１３…エンジン、２２、８５…エンジン側
部材 ７１、８４…センサ取付部材、７１ｄ、８５ｃ…貫通
孔、７２…ボルト ７３…空燃比センサ、７７…緩み止め、８５ｂ…ボス部 ８７…シール兼断熱材、８９…押さえ部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 27/12 Ｇ０１Ｎ 27/12 Ｂ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空燃比センサにより既燃ガスの空燃比を検
   出し目標空燃比になるように燃料噴射量を制御する内燃
   機関において、空燃比センサを、該センサと異なる材料
   で作られたエンジン側部材に、センサ取付手段により取
   り付けたことを特徴とする空燃比センサの取付装置。
2. 【請求項２】前記センサ取付手段は、前記空燃比センサ
   に係合され、前記エンジン側部材に固定された緩み止め
   を備え、前記エンジン側部材に空燃比センサをネジ結合
   させたことを特徴とする請求項１記載の空燃比センサの
   取付装置。
3. 【請求項３】前記センサ取付手段は、前記エンジン側部
   材に形成された貫通孔と、前記空燃比センサを軸方向よ
   り押さえ、前記エンジン側部材に固定された押さえ部材
   とを備え、前記空燃比センサを前記貫通孔に挿入させた
   ことを特徴とする請求項１記載の空燃比センサの取付装
   置。
4. 【請求項４】前記センサ取付手段は、前記空燃比センサ
   を構成する材料と同等の材料で作られたセンサ取付部材
   を備え、該センサ取付部材に空燃比センサをネジ結合さ
   せ、前記センサ取付部材をボルト又はリベットによりエ
   ンジン側部材に固定したことを特徴とする請求項１記載
   の空燃比センサの取付装置。
5. 【請求項５】前記センサ取付手段は、前記空燃比センサ
   を構成する材料と同等の材料で作られたセンサ取付部材
   を備え、該センサ取付部材に空燃比センサをネジ結合さ
   せ、前記センサ取付部材を溶着又は接着によりエンジン
   側部材に固定したことを特徴とする請求項１記載の空燃
   比センサの取付装置。
6. 【請求項６】前記センサ取付手段は、前記空燃比センサ
   を構成する材料と同等の材料で作られたセンサ取付部材
   を備え、該センサ取付部材に空燃比センサをネジ結合さ
   せ、前記センサ取付部材が前記エンジン側部材に鋳込ま
   れたことを特徴とする請求項１記載の空燃比センサの取
   付装置。
7. 【請求項７】前記センサ取付手段は、前記空燃比センサ
   を構成する材料と熱膨張率が同等又は熱伝導率が小さい
   材料で作られたセンサ取付部材と、前記エンジン側部材
   に突出して形成されたボス部とを備え、前記センサ取付
   部材に空燃比センサをネジ結合させ、前記センサ取付部
   材をボルトにより前記ボス部に固定したことを特徴とす
   る請求項１記載の空燃比センサの取付装置。
8. 【請求項８】前記センサ取付部材とエンジン側部材の間
   に挟着されたシール兼断熱材を備えたことを特徴とする
   請求項７記載の空燃比センサの取付装置。
9. 【請求項９】空燃比センサを構成する材料がステンレス
   系の材料であり、エンジン側部材がアルミ系の材料であ
   ることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか
   に記載の空燃比センサの取付装置。