KR101832037B1 - 분산판 및 내연 기관 - Google Patents

Abstract

내연 기관의 배기관에 배치되는 산소 농도 센서보다 상기 배기관의 상류측에 배치된 분산판이 제공된다. 상기 분산판은 상기 배기관 내의 배기류를 분산시키도록 구성되어 있다. 상기 분산판은 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트를 포함한다. 상기 제 1 플레이트는 상기 배기관의 연장 형성 방향에 대하여 기울어진 방향 또한 비틀어진 방향으로 연장 형성된 편향판을 포함한다. 상기 제 2 플레이트는 상기 배기관의 연장 형성 방향과 직교하는 방향으로 연장된다. 상기 제 2 플레이트는 관통공을 포함한다. 상기 제 2 플레이트는 상기 배기관 내에서 상기 제 1 플레이트보다 외주측에 배치된다.

Description

분산판 및 내연 기관{DISPERSION PLATE AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 내연 기관의 배기관에 형성되어 배기류를 분산시키는 분산판 및 내연 기관에 관한 것이다.

내연 기관의 배기관에는, 혼합기 (混合氣) 의 공연비의 지표값인 배기의 산소 농도를 검출하기 위한 산소 농도 센서가 형성되어 있다. 내연 기관의 운전 제어에서는, 산소 농도 센서의 검출값에 따라, 흡입 공기량이나 연료 분사량이 조정되어, 혼합기의 공연비가 제어된다.

또, 배기관에 있어서의 산소 농도 센서보다 배기 상류측의 부분에, 배기의 흐름을 분산시키는 분산판을 형성하는 것이 제안되어 있다 (예를 들어 일본 공개실용신안공보 평6-73320호 참조). 이 분산판은 배기류를 편향시키는 편향판을 갖고 있으며, 이 편향판은 배기관의 연장 형성 방향에 대하여 기울어진 방향이고, 또한 비틀어진 방향으로 연장되어 있다. 상기 편향판에 의해, 배기관의 내부에는 소용돌이류 (상세하게는, 배기관의 연장 형성 방향에 있어서 나선상으로 소용돌이치는 흐름) 가 형성된다. 이 소용돌이류에 의해 배기가 교반되어, 배기관 내의 배기 산소 농도의 편차가 억제되기 때문에, 산소 농도 센서에 의한 배기 산소 농도의 검출 정밀도가 높아진다.

여기서, 산소 농도 센서에 의한 배기 산소 농도의 검출 정밀도의 향상을 도모하기 위해서는, 상기 분산판에 의한 배기 교반의 정도를 높게 하는 것을 생각할 수 있다. 상기 서술한 구조의 분산판에 의한 배기 교반의 정도를 높게 하기 위해서는, 배기관의 연장 형성 방향에 있어서의 분산판 (상세하게는, 그 편향판) 의 길이가 길어진다. 이것은 분산판의 설치 스페이스가 커지기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명은, 높은 배기 교반 효과를 공간 절약적으로 얻을 수 있는 분산판 및 내연 기관을 제공한다.

본 발명의 일 양태에 관련된 분산판이 제공된다. 상기 분산판은 내연 기관의 배기관에 배치된 산소 농도 센서보다 상기 배기관의 상류측에 배치된다. 상기 분산판은 상기 배기관 내의 배기류를 분산시키도록 구성되어 있다. 상기 분산판은 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트를 포함한다. 상기 제 1 플레이트는 상기 배기관의 연장 형성 방향에 대하여 기울어진 방향 또한 비틀어진 방향으로 연장 형성된 편향판을 포함한다. 상기 제 2 플레이트는 상기 배기관의 연장 형성 방향과 직교하는 방향으로 연장된다. 상기 제 2 플레이트는 관통공을 포함한다. 상기 제 2 플레이트는 상기 배기관 내에서 상기 제 1 플레이트보다 외주측에 배치된다.

상기 양태에 의하면, 배기가 제 1 플레이트의 편향판을 통과하면, 그 배기 하류측에, 배기관의 연장 형성 방향에 있어서 나선상으로 소용돌이치는 소용돌이류가 발생하게 된다. 또, 배기가 제 2 플레이트의 관통공을 통과하면, 그 배기 하류측에, 선회축이 배기관의 연장 형성 방향과 직교하는 선회 성분을 포함하는 선회류가 발생하게 된다. 그리고, 제 1 플레이트에 의해 형성되는 배기의 소용돌이류는 배기관 내부에 있어서의 제 2 플레이트보다 내주측, 즉 배기관 내부의 중앙측의 부분에서 발생하고, 제 2 플레이트에 의해 형성되는 배기의 선회류는 제 1 플레이트보다 외주측, 즉 배기관 내부에 있어서의 내벽면측의 부분에서 발생한다. 그 때문에, 배기관 내부에 있어서의 상기 분산판보다 배기 하류측의 부분에 있어서, 그들 배기의 소용돌이류와 선회류를 충돌시켜 배기를 교반할 수 있기 때문에, 동 배기의 교반 정도를 높게 할 수 있다. 이와 같이 상기 분산판에 의하면, 제 1 플레이트의 편향판의 상기 연장 형성 방향에 있어서의 길이를 길게 하지 않아도, 관통공을 갖는 제 2 플레이트를 형성함으로써 배기의 교반 정도를 높게 할 수 있고, 높은 배기 교반 효과를 공간 절약적으로 얻을 수 있다.

상기 양태에 관련된 분산판에 있어서, 상기 제 1 플레이트의 상기 편향판은 배기가 통과함에 따라, 상기 연장 형성 방향에 있어서 나선상으로 소용돌이치는 소용돌이류를 발생시키도록 구성될 수 있다. 상기 제 2 플레이트는 상기 관통공을 배기가 통과함에 따라, 선회축이 상기 연장 형성 방향과 직교하는 선회 성분을 포함하는 선회류를 발생시키도록 구성될 수 있다. .

상기 양태에 관련된 분산판에 있어서, 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트가 일체로 구성되어 있어도 된다. 상기 양태에 의하면, 프레스 가공 등에 의해 분산판을 싼값으로 형성할 수 있다.

상기 양태에 관련된 분산판에 있어서, 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트는, 상기 배기관의 중심축의 주위 전체 둘레에 걸쳐서 연장되는 형상이어도 된다. 상기 양태에 의하면, 배기관 내에 있어서의 중심축의 주위 전체 둘레에 걸쳐서 배기의 소용돌이류와 선회류를 발생시킬 수 있다. 그 때문에, 배기관의 내부에 있어서 골고루 소용돌이류와 선회류를 충돌시켜 배기를 교반할 수 있어, 배기의 산소 농도의 편차를 바람직하게 억제할 수 있다.

상기 분산판에 있어서, 제 2 플레이트는, 배기관의 내벽면에서 동 배기관 내부의 중앙측을 향하여 기립하는 벽부를 갖는 것이 바람직하다. 배기관 내에 있어서의 분산판보다 배기 상류측의 부분에서 응축수가 발생한 경우, 그 응축수가 상기 소용돌이류나 선회류에 의해 배기관 내에 비산되어 산소 농도 센서에 튈 우려가 있으며, 이것은 산소 농도 센서의 성능 저하를 초래하는 한 요인이 된다.

상기 분산판에 의하면, 배기관 내에 있어서의 분산판보다 배기 상류측의 부분에 있어서 발생한 응축수가 동 분산판의 배치 형성 위치까지 흘러온 경우, 그 응축수를 분산판의 벽부에 의해 막을 수 있다. 그 때문에, 배기관 내에서 발생한 응축수가, 분산판보다 배기 하류측에 배치 형성된 산소 농도 센서에 튀는 것을 억제할 수 있어, 동 산소 농도 센서의 성능 저하를 억제할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 관련된 내연 기관이 제공된다. 상기 내연 기관은 복수의 기통과 배기관과 산소 농도 센서와 상기 양태에 관련된 분산판을 구비한다. 상기 배기관은, 상기 내연 기관의 각 기통에 연통되는 복수의 분기 부분과 상기 복수의 분기 부분이 합류한 합류 부분을 포함한다. 상기 산소 농도 센서는, 상기 배기관에 있어서의 상기 합류 부분에 배치된다. 상기 분산판은, 상기 배기관에 있어서의 상기 합류 부분의 상기 산소 농도 센서의 상류측에 배치된다.

다 (多) 기통의 내연 기관의 배기관에서는, 그 합류 부분에 각 기통으로부터의 배기류가 상이한 경로 (각 분기 부분) 를 거쳐 유입되기 때문에, 그들 배기류가 배기관 내의 상이한 부분에 있어서 편향되는 경우가 있다. 그러한 배기의 산소 농도를 배기관의 합류 부분에 형성된 공통의 산소 농도 센서로 양호한 정밀도로 검출하는 것은 어렵다.

이러한 점에서, 상기 양태에 의하면, 배기관 내의 배기류를 분산시켜 배기의 산소 농도의 편차를 억제할 수 있기 때문에, 내연 기관의 각 기통으로부터 배출되는 배기의 산소 농도를, 배기관의 합류 부분에 형성된 공통의 산소 농도 센서에 의해 각각 양호한 정밀도로 검출할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시형태들의 특징들, 장점들 및 기술적 그리고 산업적 중요성은 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명되고, 동일한 도면부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1 은 일 실시형태의 분산판이 적용되는 기관 시스템의 개략 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2 는 분산판의 사시 구조를 나타내는 사시도이다.
도 3a 는 배기관의 직경 방향에 있어서의 단면도이다.
도 3b 는 배기관의 연장 형성 방향에 있어서의 단면도이다.
도 4 는 분산판 주변에 있어서의 배기의 흐름을 나타내는 작용도이다.
도 5 는 배기관 내에 있어서의 배기류의 모순을 나타내는 개략도이다.
도 6 은 다른 실시형태의 분산판의 관통공 및 그 주변의 단면 구조를 나타내는 단면도이다.
도 7 은 다른 실시형태의 분산판의 관통공 및 그 주변의 단면 구조를 나타내는 단면도이다.
도 8a 는 다른 실시형태의 분산판의 측면도이다.
도 8b 는 다른 실시형태의 분산판의 단면도이다.

이하, 분산판의 일 실시형태에 대해 설명한다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 내연 기관 (10) 은 복수 (본 실시형태에서는 4 개) 의 기통 (11 (＃1, ＃2, ＃3, ＃4)) 을 갖고 있다. 내연 기관 (10) 의 흡기관 (12) 에는 스로틀 밸브 (13) 가 형성되어 있다. 이 스로틀 밸브 (13) 의 개도 제어를 통하여, 내연 기관 (10) 의 각 기통 (11) 에 흡입되는 공기의 양이 조절된다. 그리고, 흡기관 (12) 을 통하여 각 기통 (11) 에 흡입되는 공기와 연료 분사 밸브 (14) 로부터 분사된 연료로 이루어지는 혼합기에 대하여 점화 플러그 (15) 에 의한 점화가 실시됨으로써, 동 혼합기가 연소하여 내연 기관 (10) 이 운전된다.

내연 기관 (10) 의 각 기통 (11) 에서 연소한 후의 혼합기는, 배기로서 배기관 (16) 에 송출되고, 동 배기관 (16) 에 형성된 촉매 컨버터 (17) 에서 정화된 후에 외부로 방출된다. 내연 기관 (10) 의 배기관 (16) 은, 각 기통 (11) 에 연통되는 복수 (본 실시형태에서는 4 개) 의 분기 부분 (16A) 과, 그들 분기 부분 (16A) 이 합류한 합류 부분 (16B) 을 갖고 있다. 상기 촉매 컨버터 (17) 는, 배기관 (16) 의 합류 부분 (16B) 에 형성되어 있다. 또, 배기관 (16) 의 합류 부분 (16B) 에 있어서의 상기 촉매 컨버터 (17) 보다 배기 하류측의 부분에는, 배기 중의 산소 농도에 따른 검출 신호를 출력하는 산소 농도 센서 (21) 가 형성되어 있다.

내연 기관 (10) 에는, 그 주변 기기로서, 동 내연 기관 (10) 에 관한 각종 제어를 실행하는 전자 제어 장치 (20) 를 구비하고 있다. 이 전자 제어 장치 (20) 는, 상기 제어에 관련된 각종 연산 처리를 실행하는 CPU, 그 제어에 필요한 프로그램이나 데이터가 기억된 ROM, CPU 의 연산 결과 등이 일시 기억되는 RAM, 외부와의 사이에서 신호를 입·출력하기 위한 입·출력 포트 등을 구비하여 구성되어 있다.

전자 제어 장치 (20) 의 입력 포트에는, 상기 산소 농도 센서 (21) 외에, 이하에 나타내는 각종 센서 등이 접속되어 있다. · 스로틀 밸브 (13) 의 개도 (스로틀 개도) 를 검출하는 스로틀 포지션 센서 (22).

· 흡기관 (12) 을 통하여 내연 기관 (10) 의 기통 (11) 내에 흡입되는 공기의 양을 검출하는 에어플로우 미터 (23). · 크랭크 샤프트 (18) 의 회전에 대응하는 신호를 출력하여, 기관 회전 속도의 산출 등에 사용되는 크랭크 포지션 센서 (24).

전자 제어 장치 (20) 의 출력 포트에는, 스로틀 밸브 (13) 의 구동 회로나 연료 분사 밸브 (14) 의 구동 회로 등의 각종 기기의 구동 회로 등이 접속되어 있다. 그리고, 전자 제어 장치 (20) 는, 상기 각종 센서로부터 입력된 검출 신호에 기초하여, 기관 회전 속도나 기관 부하 (내연 기관 (10) 의 1 사이클당 기통 (11) 내에 흡입되는 공기의 양) 와 같은 기관 운전 상태를 파악한다. 또한, 기관 회전 속도는 크랭크 포지션 센서 (24) 로부터의 검출 신호에 기초하여 구해진다. 또, 기관 부하는, 스로틀 포지션 센서 (22), 및 에어플로우 미터 (23) 등의 검출 신호에 기초하여 구해지는 내연 기관 (10) 의 흡입 공기량과 상기 기관 회전 속도로부터 산출된다. 전자 제어 장치 (20) 는, 기관 부하나 기관 회전 속도와 같은 기관 운전 상태에 따라, 상기 출력 포트에 접속된 각종 구동 회로에 지령 신호를 출력한다. 이렇게 하여 내연 기관 (10) 에 있어서의 연료 분사량 제어, 및 흡입 공기량 제어 등이 전자 제어 장치 (20) 를 통하여 실시된다. 또, 전자 제어 장치 (20) 는, 연료 분사량 제어에 있어서, 혼합기의 실제의 공연비가 원하는 비율 (예를 들어 이론 공연비) 이 되도록, 산소 농도 센서 (21) 의 출력에 기초하여 연료 분사량을 피드백 제어하는 공연비 피드백 제어를 실시한다.

내연 기관 (10) 의 배기관 (16) 에 있어서의 촉매 컨버터 (17) 와 산소 농도 센서 (21) 사이의 부분에는, 배기류를 분산시키기 위한 분산판 (30) 이 형성되어 있다. 이 분산판 (30) 에 의해, 배기관 (16) 내에서의 배기 산소 농도의 모순이 억제되어, 산소 농도 센서 (21) 에 의한 배기 산소 농도의 검출 정밀도의 향상, 나아가서는 공연비 피드백 제어의 실행 정밀도의 향상이 도모되고 있다.

이하, 상기 분산판 (30) 의 구조에 대해 구체적으로 설명한다. 도 2 및 도 3a 및 도 3b 에 나타내는 바와 같이, 분산판 (30) 은, 배기관 (16) 의 연장 형성 방향 (도면 중에 화살표 (A) 로 나타내는 방향) 과 직교하는 방향으로 연장되는 2 종류의 플레이트 (제 1 플레이트 (31) 및 제 2 플레이트 (32)) 에 의해 구성되어 있다. 이 분산판 (30) 은, 링 형상의 제 2 플레이트 (32) 의 중앙 부분에 제 1 플레이트 (31) 가 배치되는 양태로, 프레스 성형에 의해 일체로 형성되어 있다. 이와 같이, 분산판 (30) 은, 그 내주측의 부분이 제 1 플레이트 (31) 에 의해 구성됨과 함께, 외주측의 부분이 제 2 플레이트 (32) 에 의해 구성되어 있다.

상기 제 1 플레이트 (31) 는, 상기 연장 형성 방향 (A) 에 있어서 대략 원통 형상으로 연장되는 기부 (33) 를 갖고 있다. 또 제 1 플레이트 (31) 는, 기부 (33) 의 배기 하류측의 단부를 시점 (始點) 으로 상기 연장 형성 방향 (A) 에 대하여 기울어진 방향으로 연장되고, 또한 동 연장 형성 방향 (A) 에 대하여 비틀어진 방향으로 연장되는 복수 (본 실시형태에서는 4 장) 의 편향판 (34) 을 갖고 있다. 이들 편향판 (34) 은, 연장 형성 방향 (A) 에 대하여, 배기 하류측을 향할수록 배기관 (16) 의 중앙 부분 (상세하게는, 그 중심축 (L)) 에 가까워지도록 경사진 방향으로 연장되어 있다. 또, 각 편향판 (34) 은 대략 동일한 형상으로 형성되어 있고, 배기관 (16) 의 중심축 (L) 둘레에 있어서 동일 방향으로 비틀어진 형상으로 형성되어 있다. 상기 각 편향판 (34) 의 형상은, 통과 후의 배기가 소용돌이류 (상세하게는, 상기 연장 형성 방향 (A) 에 있어서 나선상으로 소용돌이치는 흐름) 가 발생하는 형상으로 되어 있다.

상기 제 2 플레이트 (32) 는, 전체가 링상의 평판 형상으로 형성되어 있고, 그 둘레 방향으로 간격을 두고 원호 형상으로 연장되는 복수 (본 실시형태에서는, 4 개) 의 관통공 (35) 을 갖고 있다. 그들 관통공 (35) 은 동일한 형상으로 형성되어 있다. 이들 관통공 (35) 의 형상은, 통과 후의 배기가 선회류 (상세하게는, 그 선회축이 상기 연장 형성 방향 (A) 과 직교하는 방향이 되는 선회 성분을 많이 포함하는 선회류) 가 발생하는 형상으로 되어 있다.

도 3a 는 배기관 (16) 의 직경 방향에 있어서의 단면 구조를 나타내고, 도 3b 는 배기관 (16) 의 연장 형성 방향 (A) 에 있어서의 단면 구조를 나타내고 있다. 도 3a 및 도 3b 에 나타내는 바와 같이, 분산판 (30) 은, 제 1 플레이트 (31) 및 제 2 플레이트 (32) 가 모두 배기관 (16) 의 중심축 (L) 의 주위 전체 둘레에 걸쳐서 연장되는 양태로 장착되어 있다.

배기관 (16) 의 내부에는, 내벽면에 있어서 돌출되는 형상의 스토퍼 (16C) 가 둘레 방향에 있어서 간격을 두고 복수 (본 실시형태에서는 3 개) 형성되어 있다. 그리고, 분산판 (30) 을 각 스토퍼 (16C) 에 부딪치는 위치까지 삽입하고, 그 상태에서 배기관 (16) 의 내벽과 제 2 플레이트 (32) 의 단부를 용접 가공에 의해 고정시킴으로써, 분산판 (30) 은 배기관 (16) 내부에 배치 형성되어 있다. 이로써, 제 1 플레이트 (31) 가 배기관 (16) 의 중앙 부분에 배치됨과 함께, 제 2 플레이트 (32) 가 제 1 플레이트 (31) 의 주위에 배치되어 있다. 또 제 2 플레이트 (32) 는, 배기관 (16) 의 내부에 장착되면, 그 외주측의 둘레 가장자리가 배기관 (16) 의 내벽면에서 동 배기관 (16) 내부의 중앙측을 향하여 연장 형성되는 벽부 (36) 가 된다.

이하, 분산판 (30) 을 형성하는 것에 의한 작용에 대해 설명한다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 배기관 (16) 내에 분산판 (30) 이 배치 형성되어 있기 때문에, 제 1 플레이트 (31) 의 편향판 (34) 을 배기가 통과함으로써 배기관 (16) 내부에 있어서의 중심축 (L) 측의 부분에서 배기의 소용돌이류 (도면 중에 백색의 화살표로 나타내는 흐름) 가 발생한다. 또, 제 2 플레이트 (32) 의 관통공 (35) 을 통과함으로써 배기관 (16) 내부에 있어서의 내벽면측의 부분에서 배기의 선회류 (도면 중에 흑색 화살표로 나타내는 흐름) 가 발생한다. 그 때문에, 배기관 (16) 내에 있어서의 상기 분산판 (30) 의 배기 하류측에 있어서, 배기관 (16) 의 중앙 부분에 소용돌이류가 형성되고, 그 주위를 둘러싸도록 선회류가 형성되게 된다. 이로써, 그들 소용돌이류와 선회류가 충돌하여 배기가 교반되게 되기 때문에, 배기의 교반 정도가 높아진다. 따라서, 배기관 (16) 에 고정된 산소 농도 센서 (21) 에 의해, 내연 기관 (10) 의 각 기통 (11) 으로부터 배출되는 배기의 산소 농도를 각각 양호한 정밀도로 검출할 수 있고, 공연비 피드백 제어를 실제의 공연비에 따른 형태로 적정하게 실행할 수 있다.

여기서 만일, 배기관 (16) 내에 소용돌이류를 발생시키는 제 1 플레이트 (31) 의 편향판 (34) 만으로 배기를 교반하려고 하면, 배기의 교반 정도를 높게 하기 위해서는, 배기관 (16) 의 연장 형성 방향 (A) 에 있어서의 편향판 (34) 의 길이가 길어진다. 이것은 분산판의 탑재 스페이스가 커지기 때문에 바람직하지 않다.

또 상기 배기관 (16) 에서는, 그 합류 부분 (16B) (도 1) 에 내연 기관 (10) 의 각 기통 (11) 으로부터의 배기류가 상이한 경로 (각 분기 부분 (16A)) 를 거쳐 유입된다. 그 때문에, 도 5 에 일례를 나타내는 바와 같이, 내연 기관 (10) 의 각 기통 (11) 으로부터의 배기류가 배기관 (16) 내의 상이한 부분에 있어서 편향되는 경우가 있다. 도 5 에서는, 영역 (AR1) 이 기통 (11＃1) 의 배기가 통과하기 쉬운 부분이고, 영역 (AR2) 이 기통 (11＃2) 의 배기가 통과하기 쉬운 부분이고, 영역 (AR3) 이 기통 (11＃3) 의 배기가 통과하기 쉬운 부분이고, 영역 (AR4) 이 기통 (11＃4) 의 배기가 통과하기 쉬운 부분이다. 이러한 모순을 갖는 배기의 산소 농도를 배기관 (16) 의 합류 부분 (16B) 에 형성된 공통의 산소 농도 센서 (21) 로 양호한 정밀도로 검출하는 것은 어렵다.

게다가, 상기 편향판 (34) 은 배기류를 소용돌이류로 편향시키는 것이기 때문에, 편향판 (34) 만으로 배기를 교반하도록 해도, 배기류가 편향되는 부분이 배기관 (16) 의 둘레 방향 (도면 중에 백색의 화살표로 나타내는 방향) 으로 변화할 뿐, 배기관 (16) 내에 있어서의 배기류의 모순이 해소되지 않을 우려가 있다. 그리고, 이러한 배기류의 모순이 있는 한, 산소 농도 센서 (21) 에 의해 각 기통 (11) 의 배기의 산소 농도를 양호한 정밀도로 검출하는 것은 어렵다.

이러한 점에서, 도 3a, 도 3b 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상기 분산판 (30) 에는, 소용돌이류를 발생시키기 위한 편향판 (34) 에 추가하여, 선회류를 발생시키기 위한 제 2 플레이트 (32) (상세하게는, 그 관통공 (35)) 가 형성되어 있다. 그 때문에, 배기관 (16) 의 연장 형성 방향 (A) 에 있어서의 제 1 플레이트 (31) 의 편향판 (34) 의 길이를 길게 하지 않아도, 관통공 (35) 을 갖는 제 2 플레이트 (32) 를 형성함으로써 배기관 (16) 내에 있어서의 배기의 교반 정도를 높게 할 수 있고, 높은 배기 교반 효과를 공간 절약적으로 얻을 수 있다.

게다가 배기관 (16) 내에 있어서 소용돌이류와 선회류를 발생시킴과 함께 그것들을 충돌시킴으로써 배기류를 분산시킬 수 있다. 그 때문에, 내연 기관 (10) 의 각 기통 (11) 으로부터의 배기류의 모순을 억제하여 배기의 산소 농도의 편차를 억제할 수 있고, 내연 기관 (10) 의 각 기통 (11) 으로부터 배출되는 배기의 산소 농도를, 배기관 (16) 의 합류 부분 (16B) 에 형성된 공통의 산소 농도 센서 (21) 에 의해 각각 양호한 정밀도로 검출할 수 있다.

또, 배기관 (16) 내에 있어서의 분산판 (30) 보다 배기 상류측의 부분에서 응축수가 발생하는 경우가 있으며, 그 응축수가 상기 소용돌이류나 선회류에 의해 배기관 (16) 내에 비산되어 산소 농도 센서 (21) 에 튈 우려가 있다. 그리고, 이것은 산소 농도 센서 (21) 의 성능 저하를 초래하는 한 요인이 된다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 상기 배기관 (16) 의 내부에서는, 분산판 (30) 보다 배기 상류측의 부분에 있어서 발생한 응축수 (W) 가 동 분산판 (30) 의 배치 형성 위치까지 흘러온 경우, 그 응축수 (W) 가 분산판 (30) 의 벽부 (36) 에 의해 막아지게 된다. 그리고, 이 막아진 응축수 (W) 는, 결국에는 고온의 배기에 의해 증발되어 소실되게 된다. 이와 같이 배기관 (16) 내에서 발생한 응축수 (W) 가 동 배기관 (16) 내에 비산되는 것을 억제할 수 있고, 분산판 (30) 보다 배기 하류측에 배치 형성된 산소 농도 센서 (21) 에 튀는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 분산판 (30) 을 형성함으로써, 배기관 (16) 내에서 발생하는 응축수에 의한 산소 농도 센서 (21) 의 성능 저하를 억제할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 이하에 기재하는 효과가 얻어지게 된다. (1) 편향판 (34) 을 갖는 제 1 플레이트 (31) 와 관통공 (35) 을 갖는 제 2 플레이트 (32) 를 구비하는 분산판 (30) 을 형성하도록 하였다. 그리고, 분산판 (30) 의 내주측의 부분을 제 1 플레이트 (31) 에 의해 구성하고, 분산판 (30) 의 외주측의 부분을 제 2 플레이트 (32) 에 의해 구성하였다. 그 때문에, 배기관 (16) 의 연장 형성 방향 (A) 에 있어서의 제 1 플레이트 (31) 의 편향판 (34) 의 길이를 길게 하지 않아도, 관통공 (35) 을 갖는 제 2 플레이트 (32) 를 형성함으로써 배기관 (16) 내에 있어서의 배기의 교반 정도를 높게 할 수 있고, 높은 배기 교반 효과를 공간 절약적으로 얻을 수 있다.

(2) 제 1 플레이트 (31) 의 편향판 (34) 을 배기가 통과함에 따라 소용돌이류를 발생시킬 수 있고, 제 2 플레이트 (32) 의 관통공 (35) 을 배기가 통과함에 따라 선회류를 발생시킬 수 있다.

(3) 제 1 플레이트 (31) 와 제 2 플레이트 (32) 가 일체 형성되는 구조이기 때문에, 프레스 가공을 통하여 분산판 (30) 을 싼값으로 형성할 수 있다.

(4) 제 1 플레이트 (31) 및 제 2 플레이트 (32) 를, 배기관 (16) 의 중심축 (L) 의 주위 전체 둘레에 걸쳐서 연장되는 형상으로 하였다. 그 때문에, 배기관 (16) 내에 있어서의 중심축 (L) 의 주위 전체 둘레에 걸쳐서 배기의 소용돌이류와 선회류를 발생시킬 수 있다. 이로써, 배기관 (16) 의 내부에 있어서 골고루 소용돌이류와 선회류를 충돌시켜 배기를 교반할 수 있어, 배기의 산소 농도의 편차를 바람직하게 억제할 수 있다.

(5) 배기관 (16) 내의 배기류를 분산시켜 배기의 산소 농도의 편차를 억제할 수 있기 때문에, 내연 기관 (10) 의 각 기통 (11) 으로부터 배출되는 배기의 산소 농도를, 배기관 (16) 의 합류 부분 (16B) 에 형성된 공통의 산소 농도 센서 (21) 에 의해 각각 양호한 정밀도로 검출할 수 있다.

(6) 제 2 플레이트 (32) 의 외주측의 둘레 가장자리를, 배기관 (16) 의 내벽면에서 동 배기관 (16) 내부의 중앙측을 향하여 연장 형성되는 벽부 (36) 로 하였다. 그 때문에, 배기관 (16) 내에서 발생하는 응축수에 의한 산소 농도 센서 (21) 의 성능 저하를 억제할 수 있다.

또한, 상기 실시형태는, 이하와 같이 변경하여 실시해도 된다. · 제 2 플레이트 (32) 로서, 평판 형상의 것을 채용하는 대신에, 예를 들어 배기 하류측을 향할수록 내경이 작아지는 테이퍼 형상의 것을 채용하는 등, 임의의 형상의 것을 채용할 수 있다.

· 제 2 플레이트 (32) 로서, 예를 들어 도 6 에 나타내는 것이나 도 7 에 나타내는 것과 같이, 관통공의 내측 가장자리 부분을 만곡 (또는 굴곡) 시킨 형상의 것을 채용할 수 있다. 도 6 에 나타내는 제 2 플레이트 (42) 는, 관통공 (45) 의 내측 가장자리 부분이 배기 하류측을 향함에 따라 대향면 간의 거리가 가까워지도록 경사진 형상으로 되어 있다. 또 도 7 에 나타내는 제 2 플레이트 (52) 는, 관통공 (55) 의 내측 가장자리 부분을 시점으로 연장되는 형상이고 또한 동 관통공 (55) 의 개구의 일부를 덮는 형상의 방해판 (56) 을 갖고 있다. 이러한 제 2 플레이트를 채용함으로써, 관통공을 배기가 통과하기 쉬운 구조로 하여 분산판의 유로 저항을 작게 하거나, 관통공에 의해 형성되는 선회류의 유세 (流勢) 를 강하게 하거나 하는 것이 가능해진다.

· 배기관 (16) 의 내부에 분산판을 배치하였을 때, 동 분산판의 외주측의 둘레 가장자리가, 배기관 (16) 의 내벽면에서 동 배기관 (16) 내부의 중앙측을 향하여 연장 형성되는 벽부가 되지 않아도 된다. 구체적으로는, 예를 들어 배기관 (16) 의 이음매에 분산판 (30) 을 형성하도록 함과 함께, 제 2 플레이트 (32) 의 관통공 (35) 의 내면이 배기관 (16) 의 내벽면과 동일면이 되도록 하거나, 제 2 플레이트 (32) 의 관통공 (35) 의 내면이 배기관 (16) 의 내벽면보다 직경 방향 외측이 되도록 해도 된다.

· 분산판을 프레스 가공에 의해 일체로 형성하는 것에 한정되지 않고, 별체로 형성된 복수의 부재를 용접 가공 등에 의해 접합시켜 일체로 형성하도록 해도 된다. 도 8a 및 도 8b 에 그러한 분산판의 일례를 나타낸다.

도 8a 및 도 8b 에 나타내는 바와 같이, 분산판 (60) 은, 그 중심축 (C) 측에 배치되는 내측 부재 (61) 와, 동 내측 부재 (61) 의 주위를 둘러싸는 위치에 배치되는 외측 부재 (62) 를 갖고 있다.

상기 내측 부재 (61) 는, 상기 중심축 (C) 을 중심으로 하는 원통 형상으로 연장되는 접합벽부 (61A) 와, 동 접합벽부 (61A) 의 배기 하류측의 단부로부터 대략 원통 형상으로 연장되는 기부 (63) 와, 기부 (63) 의 배기 하류측의 단부를 시점으로 연장되는 복수 (도 8a, 도 8b 에 나타내는 예에서는 4 개) 의 편향판 (64) 을 갖고 있다. 또한, 이들 접합벽부 (61A), 기부 (63), 및 각 편향판 (64) 은 일체로 형성되어 있다.

상기 외측 부재 (62) 는, 링상의 평판 형상의 플레이트부 (66) 를 갖고 있다. 이 플레이트부 (66) 의 직경 방향 내측에는 상기 중심축을 중심으로 하는 원호 형상으로 연장되는 노치 (65) 가 간격을 두고 복수 (도 8a, 도 8b 에 나타내는 예에서는 4 개) 형성되어 있다. 또, 플레이트부 (66) 에 있어서의 2 개의 노치 (65) 사이에 해당하는 부분의 선단에는 각각, 상기 중심축 (C) 을 중심으로 하는 원호 형상으로 동 중심축 (C) 방향에 있어서 연장되는 접합벽부 (62A) 가 일체로 형성되어 있다.

그리고, 내측 부재 (61) 의 접합벽부 (61A) 의 외벽과 외측 부재 (62) 의 접합벽부 (62A) 의 내벽이 용접 가공 등에 의해 접합되어, 외측 부재 (62) 와 내측 부재 (61) 가 일체로 형성되어 있다. 이 분산판 (60) 에서는, 외측 부재 (62) 와 내측 부재 (61) 의 기부 (63) 의 일부가 제 1 플레이트에 상당하고, 외측 부재 (62) 의 노치 (65) 와 내측 부재 (61) 의 외면으로 이루어지는 관통공이 배기의 선회류를 발생시키는 관통공에 상당하고, 내측 부재 (61) 의 기부 (63) 의 일부와 각 편향판 (64) 이 제 1 플레이트에 상당한다.

· 중앙 부분에 편향판 (34) 이 형성된 제 1 플레이트와 둘레 가장자리 부분에 관통공 (35) 이 형성된 제 2 플레이트를 별체로 형성하여 배기관 (16) 의 내부에 배치 형성하도록 해도 된다. 이 경우에는, 제 1 플레이트와 제 2 플레이트를 배기관 (16) 의 연장 형성 방향 (A) 으로 간격을 두고 배치하는 것 외에, 동 연장 형성 방향 (A) 에 있어서 제 1 플레이트와 제 2 플레이트를 중첩시킨 상태에서 배치 형성할 수 있다.

· 제 1 플레이트와 제 2 플레이트를 배기관 (16) 의 중심축의 주위 전체 둘레에 걸쳐서 연장되는 형상으로 형성하는 것에 한정되지 않고, 중심축 둘레에 있어서 부채상 (또는 원호상) 으로 연장되는 형상으로 형성해도 된다. 요점은, 제 1 플레이트의 편향판을 배기가 통과함에 따라 발생하는 소용돌이류가 제 2 플레이트의 관통공을 배기가 통과함에 따라 발생하는 선회류보다 배기관 내부의 중앙측에 있어서 발생하는 양태로, 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트가 배치되어 있으면 된다.

· 상기 실시형태의 분산판은, 1 ∼ 3 기통의 내연 기관이나, 5 기통 이상의 내연 기관에도 적용할 수 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 내연 기관의 배기관 내에 배치된 산소 농도 센서보다 상기 배기관의 상류측에 배치되고, 상기 배기관 내의 배기류를 분산시키도록 구성되어 있는 분산판으로,
   상기 배기관의 연장 형성 방향에 대하여 기울어진 방향 또한 비틀어진 방향으로 연장되고, 비틀어진 형상으로 형성된 편향판을 포함하는 제 1 플레이트 ; 및
   상기 배기관의 연장 형성 방향과 직교하는 방향으로 연장되고, 관통공을 포함하고, 상기 배기관 내에서 상기 제 1 플레이트보다 외주측에 배치되는 제 2 플레이트를 구비하고,
   상기 관통공은 상기 배기관의 내부에 배치되고,
   상기 제 2 플레이트는, 상기 제 2 플레이트를 상기 배기관의 내벽면에 고정시키기 위한 용접 가공이 실시된 용접부와, 상기 배기관의 내벽면에서 상기 배기관 내부의 중앙측을 향하여 기립하고, 또한 상기 용접부보다 상기 배기관의 중앙측으로 돌출된 벽부를 구비하는, 분산판.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 플레이트의 상기 편향판은 배기가 통과함에 따라, 상기 배기관의 연장 형성 방향에 있어서 나선상으로 소용돌이치는 소용돌이류를 발생시키도록 구성되어 있고,
   상기 제 2 플레이트는 상기 관통공을 배기가 통과함에 따라, 선회축이 상기 연장 형성 방향과 직교하는 선회 성분을 포함하는 선회류를 발생시키도록 구성되어 있는, 분산판.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트가 일체로 구성되어 있는, 분산판.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트는, 상기 배기관의 중심축의 주위 전체 둘레에 걸쳐서 연장되는 형상인, 분산판.
6. 내연 기관으로,
   복수의 기통;
   상기 내연 기관의 각 기통에 연통되는 복수의 분기 부분과 상기 복수의 분기 부분이 합류한 합류 부분을 포함하는 배기관;
   상기 배기관에 있어서의 상기 합류 부분에 배치되는 산소 농도 센서; 및
   상기 배기관에 있어서의 상기 합류 부분의 상기 산소 농도 센서의 상류측에 배치되는 제 2 항에 기재된 분산판을 구비하는 내연 기관.

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