ガスセンサの被水防止装置
【課題】内燃機関の吸気管に設けられたガスセンサの検出部に、凝縮水が付着して損傷するのを防止すると共に、ガス成分の検出精度を高く維持する。
【解決手段】ディーゼルエンジン１０の吸気マニホールド１７において、空燃比センサ５８の検出部５８ａが吸気流路中に突設されている。検出部５８ａにはガス検出素子５８ｂが内蔵され、検出部５８ａの吸気上流側に遮水カバー６２を設けている。遮水カバー６２は、先端部が根元部より吸気上流側に傾斜した傾斜壁６２ａと、傾斜壁６２ａの先端部に形成された底壁６２ｂと、底壁６２ｂの周縁に形成された堰６２ｃとで構成され、堰６２ｃによって水滴ｗを貯留する凹部６２ｄが形成されている。遮水カバー６２によって吸気ａに含まれる水滴ｗが空燃比センサ５８に付着することによる熱衝撃からガス検出素子５８ｂを保護する。
【解決手段】ディーゼルエンジン１０の吸気マニホールド１７において、空燃比センサ５８の検出部５８ａが吸気流路中に突設されている。検出部５８ａにはガス検出素子５８ｂが内蔵され、検出部５８ａの吸気上流側に遮水カバー６２を設けている。遮水カバー６２は、先端部が根元部より吸気上流側に傾斜した傾斜壁６２ａと、傾斜壁６２ａの先端部に形成された底壁６２ｂと、底壁６２ｂの周縁に形成された堰６２ｃとで構成され、堰６２ｃによって水滴ｗを貯留する凹部６２ｄが形成されている。遮水カバー６２によって吸気ａに含まれる水滴ｗが空燃比センサ５８に付着することによる熱衝撃からガス検出素子５８ｂを保護する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気管に設けられたガスセンサの検出部が、吸気に含まれる凝縮水の付着による熱衝撃で損傷するのを防止可能にしたガスセンサの被水防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関の吸気管や排気管には、吸気中の特定ガス成分を検出するセンサが設けられている。このようなセンサとして、例えば、ジルコニアなどの固体電解質からなるガス検出素子を用い、Ｏ２濃度を検出する空燃比センサや、排気中のＮＯＸ濃度を検出するＮＯＸセンサ等がある。これらのセンサでは、ガス検出素子を内蔵した検出部が、吸気又は排気に曝される位置に配置される。該検出部の内部に被検出ガスが導入され、ガス検出素子によって特定ガス成分を検出する。例えば、空燃比センサの検出部にはヒータが内蔵され、このヒータを用いてガス検出素子を高温に加熱し活性化することで、特定ガス成分を検出する。
【０００３】
エンジンの停止後など、吸気又は排気の温度が低下した時、凝縮水が生成する。前記センサのガス検出素子は、熱衝撃に弱いセラミックで形成されているため、低温の凝縮水がガス検出素子に付着すると、ガス検出素子が急冷され、熱衝撃によりガス検出素子にクラックや割れが発生するおそれがある。内燃機関の運転中高温の排気は、凝縮水の生成量は少ないため、あまり問題とならない。一方、吸気流路、特に、インタークーラが設けられた吸気流路では、インタークーラで吸気が冷却されるため、インタークーラの下流側で凝縮水が生成しやすい。一方、燃料の燃焼により水蒸気が生成されるため、吸気より排気の方が水蒸気分圧が高い。そのため、特に、排気を再循環するＥＧＲ装置を備えた内燃機関では、インタークーラの下流側吸気流路で凝縮水が生成しやすい。
【０００４】
特許文献１には、排気マニホールドに設けられたガスセンサに対する被水防止手段が開示されている。この被水防止手段は、排気流路に突出配置された検出部の周囲に、ガスセンサと一体に、凝縮水の浸入を防止する円筒形の保護カバーを形成し、ガス検出素子に凝縮水が付着するのを防止している。
【０００５】
特許文献２にも、同様に水平方向に配置された排気管に設けられたガスセンサに対する被水防止手段が開示されている。この被水防止手段は、ガスセンサの上流側に整流板を設け、この整流板によって排気をガスセンサから離れる方向に偏向させ、凝縮水がガス検出素子に付着する確率を低減させるものである。
【０００６】
特許文献３には、吸気管に設けられたサージタンクにガスセンサを配置する場合の被水防止手段が開示されている。この被水防止手段は、サージタンクの内部空間に検出部が露出するように取り付けられたガスセンサに対し、検出部を取り巻くように環状凸部を形成している。この環状凸部によってサージタンクの壁面を伝って流れてくる凝縮水やオイルを堰き止めるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−８３２３０号公報
【特許文献２】特開２００７−３２１５９３号公報
【特許文献３】特開２００３−６５１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された被水防止手段は、ガス検出素子を円筒形の保護カバーで覆うため、排気がガス検出素子に導かれにくくなり、ガス成分の検出精度が低下するという問題がある。また、ガスセンサと保護カバーとが一体形成されるタイプでは、ガスセンサの容積が大となって取付場所が制限されると共に、検出部と保護カバーとの距離を確保するのが難しくなる。特許文献２に開示された被水防止手段は、整流板で吸気を偏向させるだけでは、ガスセンサに対する被水防止効果はあまり向上しないという問題がある。特許文献３に開示された被水防止手段は、サージタンクの壁面を伝って流れてくる凝縮水は阻止できるが、吸気に含まれる凝縮水に対する被水防止効果は期待できないという問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、吸気流路に突出配置されるガスセンサの検出部が、吸気に含まれる凝縮水の付着による熱衝撃で損傷するのを防止すると共に、ガス成分の検出精度を高く維持できるガスセンサの被水防止装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するため、本発明のガスセンサの被水防止装置は、内燃機関の吸気流路に設けられ、検出部が吸気流路に突出配置されたガスセンサの被水防止装置において、ガスセンサより吸気上流側の吸気管壁に、先端部が根元部より上流側に位置するように吸気管壁に配置され、かつ吸気流路内に突出した突出量がガスセンサの検出部の突出量より大きい遮水カバーを設けたものである。
【００１１】
検出部の吸気上流側で、前記遮水カバーによりガスセンサの検出部を覆うことで、吸気に含まれる凝縮水が検出部に付着するのを防止できる。また、遮水カバーに当る吸気が遮水カバーに沿って遮水カバーの後ろ側に迂回するとき、重量の軽い気体のみ迂回させ、重量が大きい凝縮水には大きな慣性力が働くため、凝縮水を吸気の迂回流から離脱させることができる。こうして凝縮水が除去された吸気のみが検出部へ流れるため、該検出部に凝縮水が付着するのを防止できる。これによって、検出部の熱衝撃をなくし、ガス検出素子にクラックや割れが発生するのを防止できる。
【００１２】
遮水カバーの先端部は根元部より上流側に傾斜しているので、遮水カバーと検出部間の間隔を広げることができる。そのため、凝縮水が離脱した吸気が検出部に迂回するのが容易である。従って、該吸気と検出部との接触が良好になり、ガス成分の検出精度を高く維持できる。
【００１３】
本発明において、遮水カバーの先端領域で吸気上流側前面に捕水構造を形成するとよい。これによって、遮水カバーの前面に付着した凝縮水を該捕水構造に貯留できる。そのため、遮水カバーに付着した凝縮水が再飛散して検出部に付着するのを防止できる。前記捕水構造に貯留した凝縮水は、稼動中の内燃機関の熱で徐々に気化するので、捕水部に貯留された貯留水が捕水構造から溢れる可能性は少ない。遮水カバーの吸気流路への突出量は、検出部の突出量より大きくしてあるので、万一、捕水構造から貯留水が溢れた場合でも、貯留水が検出部に付着する可能性は少ない。
【００１４】
前記捕水構造は、例えば、遮水カバーの先端領域で上流側前面側に凝縮水を貯留する凹部を形成したものであるとよい。これによって、捕水構造を簡易かつ低コストで製作できると共に、凝縮水の捕集が容易になる。
【００１５】
本発明において、遮水カバーは、吸気流に対し交差する方向に配置された平坦な板状体で構成されているとよい。これによって、遮水カバーの製造が容易になり、遮水カバーを低コストで製造できる。また、遮水カバーが検出部の周囲を覆う構造ではなく、先端部と検出部との間隔が広いので、凝縮水の離脱した吸気が遮水カバーを迂回するのが容易である。そのため、該吸気と検出部との接触が良好であり、ガス成分の検出精度を高く維持できる。
【００１６】
本発明において、遮水カバーは、中央域が両端域より吸気上流側に突出した円弧状の板状体で構成されているとよい。これによって、遮水カバーに当る吸気は遮水カバーに沿って下流側にスムーズに流れるので、吸気の圧力損失を低減できる。また、検出部の周囲を覆う構造ではなく、先端部と検出部との間隔が広いので、凝縮水が離脱した吸気が遮水カバーを迂回するのが容易である。そのため、該吸気と検出部との接触が良好であり、ガス成分の検出精度を高く維持できる。
【００１７】
本発明において、遮水カバーは、中央域が両端域より吸気下流側に突出した円弧状の板状体で構成されているとよい。これによって、遮水カバー前面に付着した凝縮水の捕集効果を向上できる。また、遮水カバーの両端で遮水カバーと検出部と間隔を広く取ることができるので、凝縮水が離脱した吸気が検出部に容易に接触でき、ガス成分の検出精度を高く維持できる。
【００１８】
本発明において、遮水カバーは、検出部を囲むように配置され、先端部が根元部より拡径された円錐形の板状体で構成されているとよい。これによって、遮水カバーの前面に付着した凝縮水の一部は、吸気の流れにより遮水カバーの根元部に押し出され、該根元部に貯留される。根元部に貯留された凝縮水は、稼動中の内燃機関の熱で徐々に気化するか、あるいは下方へ流れ落ちる。該凝縮水は、遮水カバーの先端前面に捕水構造が設けられているときは、該捕水構造に捕集される。そのため、検出部に付着することはない。また、この遮水カバーは先端部が拡径されているので、凝縮水が離脱した吸気が遮水カバー後方へ迂回するのを容易である。従って、検出部によるガス成分の検出精度を高く維持できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内燃機関の吸気流路に設けられ、検出部が吸気流路に突出配置されたガスセンサの被水防止装置において、ガスセンサより吸気上流側の吸気管壁に、先端部が根元部より上流側に位置するように吸気管壁に配置され、かつ吸気流路に突出した突出量がガスセンサの検出部の突出量より大きい遮水カバーを設けたので、吸気中の凝縮水が検出部に付着し、その熱衝撃によりガス検出素子が損傷するのを防止できる。
【００２０】
また、吸気が遮水カバーを迂回するとき、重量が大きい凝縮水は迂回流から離脱するため、凝縮水が離脱した吸気のみ検出部に流れ、これによって、吸気と検出部との良好な接触を維持できるので、ガス成分の検出精度を高く維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明装置の第１実施形態に係るディーゼルエンジンの全体構成図である。
【図２】図１の一部拡大断面図である。
【図３】図２中のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明装置の第２実施形態に係る一部拡大断面図である。
【図５】本発明装置の第３実施形態に係る一部拡大断面図である。
【図６】本発明装置の第４実施形態に係る一部拡大断面図である。
【図７】図６中のＢ―Ｂ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２３】
（実施形態１）
本発明をディーゼルエンジンに適用した第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１は、本発明装置を適用したディーゼルエンジンの全体を示すブロック線図である。図１において、本実施形態のディーゼルエンジン１０は、複数のシリンダブロック１２が設けられ、各シリンダブロック１２の上部にシリンダヘッド１４が設けられている。各シリンダヘッド１４の中央に燃料噴射装置１６が設けられ、シリンダヘッド１４の燃料噴射装置１６の両側に、吸気導入部及び排気排出部が設けられている。該吸気導入部は、吸気マニホールド１７を介して吸気配管１８に接続され、該排気排出部は、排気マニホールド１９を介して排気管２０に接続されている。
【００２４】
吸気配管１８及び排気管２０の途中に、吸気配管１８に設けられたコンプレッサ及び排気管２０に設けられた排気タービンからなる可変翼型過給機２２が設けられている。過給機２２より下流側の排気管２０には、ディーゼル・パーティキュレート・フィルタを備えた排ガス浄化装置２４が設けられている。過給機２２の上流側排気管２０と過給機２２の下流側吸気配管１８とを接続する高圧ＥＧＲ管２６と、高圧ＥＧＲ管２６に介設され、ＥＧＲガスを浄化する排ガス浄化装置２８と、高圧ＥＧＲ管２６の出口部に設けられ、高圧ＥＧＲ管２６を流れるＥＧＲガスの流量を調節可能な高圧ＥＧＲバルブ３０とからなる高圧ＥＧＲ装置３２が設けられている。
【００２５】
過給機２２の下流側排気管２０と過給機２２の上流側吸気配管１８とを接続する低圧ＥＧＲ管３４と、低圧ＥＧＲ管３４に介設された低圧ＥＧＲクーラ３６と、ＥＧＲ管３４の出口部に設けられ、低圧ＥＧＲ管３４を流れるＥＧＲガスの流量を調節可能な低圧ＥＧＲバルブ３７とからなる低圧ＥＧＲ装置３８が設けられている。
【００２６】
過給機２２の下流側吸気配管１８に、吸気を冷却するインタークーラ４０が設けられている。吸気配管１８の入口１８ａには、吸気フィルタ４２と、吸気フィルタ４２の下流側に、吸気流量を検出するエアフローセンサ４４及び吸気温度センサ４６が設けられている。また、これらセンサの下流側吸気管及びインタークーラ下流側の吸気管に、シリンダ内に吸引される吸気量を調節する吸気スロットル弁５０及び５２が設けられている。各吸気マニホールド１７には、吸気温度センサ５４、吸気圧力を検出するブーストセンサ５６及び空燃比センサ５８が設けられている。
【００２７】
ディーゼルエンジン１０の運転開始で、排気ｅによって過給機２２の排気タービンが駆動され、過給機２２のコンプレッサによって吸気配管１８へ圧縮空気が送られる。また、前記各センサ類から検出信号がＥＣＵ６０に入力される。ＥＣＵ６０は、これらの検出信号に応じて、可変翼型過給機２２の排気タービンの翼角度、吸気スロットル弁５０，５２、ＥＧＲバルブ３０、３６、燃料噴射装置１６、及びインタークーラ４０の冷却能力等を制御する。
【００２８】
なお、本実施形態のディーゼルエンジン１０において、吸気マニホールド１７に空燃比センサ５８を設けた理由は、空燃比センサ５８で吸気ａの実際の酸素濃度を検出し、該検出値に基づいて、燃料噴射装置１６の燃料噴射量をコントロールすると共に、ＥＧＲガス量を調整し、排気中ＮＯＸ量を最小限に抑えるためである。
【００２９】
図２は、本実施形態の一部拡大断面図である。吸気配管１８に吸気マニホールド１７が接続されている。吸気マニホールド１７は、シリンダブロックに設けられた複数のシリンダと同数の分岐管からなり、夫々シリンダヘッド１４に接続されている。吸気配管１８の上流側にはインタークーラ４０が設けられ、吸気配管１８及び吸気マニホールド１７は、水平方向に配置されている。吸気マニホールド１７の上部壁に空燃比センサ５８が装着されている。
【００３０】
空燃比センサ５８は、検出部５８ａが吸気流路に突出した状態で吸気マニホールド１７の管壁に装着されている。検出部５８ａに内蔵されたガス検出素子５８ｂで、吸気中の酸素濃度を検出することで、最適燃料噴射量を算出している。検出部５８ａの吸気上流側には、遮水カバー６２が固着されている。図３に示すように、遮水カバー６２は、平坦な板状体からなる傾斜壁６２ａと、傾斜壁６２ａの先端に一体形成された平坦な細幅の板状体からなる底壁６２ｂと、底壁６２ｂの周縁に一体形成された堰６２ｃとから構成されている。そして、堰６２ｃによって、傾斜壁６２ａの先端部に、凝縮水wを貯留する凹部６２ｄが形成されている。
【００３１】
傾斜壁６２ａは、先端部が、根元部より吸気上流側に位置するように傾斜し、これによって、先端部と検出部５８ａとの間隔を大きく取っている。また、遮水カバー６２の吸気流路側突出量Ｌ１は、検出部５８ａの吸気流路側突出量Ｌ０より大きくなるように構成されている。また、遮水カバー６２の幅Ｔ１は、検出部５８ａの径Ｔ０より大幅に大きくなるように構成されている。
【００３２】
かかる構成において、吸気流は、検出部５８ａの上流側で遮水カバー６２に接触し、吸気ａに含まれる水滴（凝縮水）ｗは、遮水カバー６２の傾斜壁６２ａの前面に付着する。傾斜壁６２ａに付着した水滴ｗは、重力により傾斜壁６２ａに沿って流下し、凹部６２ｄに貯留する。こうして、傾斜壁６２ａに付着した凝縮水wは、凹部６２ｄに貯留され、飛散しない。ガス検出素子５８ｂの突出量Ｌ０＜遮水カバー６２の突出量Ｌ１、及びガス検出素子５８ｂの径Ｔ０＜遮水カバー６２の幅Ｔ１であるので、直進する吸気流が、遮水カバー６２を迂回せずに、検出部５８ａに接触することはない。
【００３３】
遮水カバー６２に到達した吸気ａは、傾斜壁６２ａに沿って迂回し、傾斜壁６２ａの背面側に回り込むが、その際、重量が重い水滴ｗには、大きな慣性力が働くので、回り込むことができず、迂回流から離脱し、重量が軽い気相部のみ迂回する。そのため、検出部５８ａに水滴ｗが接触するのを防止できる。従って、検出部５８ａに内蔵されたガス検出素子５８ｂの熱衝撃を回避でき、ガス検出素子５８ｂにクラックや割れが生じるのを防止できる。
【００３４】
また、遮水カバー６２の先端部が吸気上流側に傾斜しているので、該先端部と検出部５８ａとの間隔を十分取ることができる。そのため、水滴ｗが離脱した吸気ａが遮水カバー６２の後方に迂回するこが容易になる。従って、吸気ａとガス検出素子５８ｂとの接触を良好に維持でき、ガス検出素子５８ｂによる酸素成分の検出精度を高く維持できる。また、遮水カバー６２は、主要部が平坦な板状体の傾斜壁６２ａで構成されているので、低コストで製造できる。
【００３５】
なお、凹部６２ｄに貯留された水滴ｗは、稼動中のディーゼルエンジン１０の熱で徐々に気化するので、凹部６２ｄから溢れる可能性は少ない。遮水カバー６２は、吸気マニホールド１７の成形加工時に、同時に一体成形するようにすれば、遮水カバー６２の取付け工程を簡素化できる。
【００３６】
（実施形態２）
次に、本発明をディーゼルエンジンに適用した第２実施形態を図４により説明する。図４は、第１実施形態の図３に相当する平面視断面図である。本実施形態では、検出部５８ａの吸気上流側に遮水カバー６４が設けられている。遮水カバー６４の傾斜壁６４ａは、先端部が根元部より吸気上流側に位置するように傾斜し、かつ中央域が両端域より吸気上流側に突出した円弧状の板状体で構成されている。そして、底壁６４ｂも円弧状の傾斜壁６４ａに合わせて、対抗する２辺が円弧状に形成され、堰６４ｃも、底壁６４ｂに合わせて、主要な一辺が円弧状に形成されている。これによって、傾斜壁６４ａの先端部に円弧状の水滴貯留用凹部６４ｄを形成している。
【００３７】
第１実施形態と同様に、遮水カバー６４の吸気流路側突出量は、ガス検出素子５８ｂの吸気流路側突出量より大きく構成され、かつ遮水カバー６４の幅Ｔ１は、ガス検出素子５８ｂの径Ｔ０より大幅に大きく構成されている。その他の構成も第１実施形態と同一である。
【００３８】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、遮水カバー６４によって、吸気中の水滴ｗが検出部５８ａに付着するのを防止できる。また、遮水カバー６４の先端部と検出部５８ａとの間隔を大きく取り、かつ遮水カバー６４は検出部５８ａの周囲を覆う構成ではないので、遮水カバー６４を迂回し、迂回時に水滴ｗが離脱した吸気が検出部５８ａに容易に回り込むことができる。そのため、吸気中酸素成分の検出精度を高く維持できる。また、傾斜壁６４ａが、中央域が吸気上流側に突出した円弧状に形成されているので、第１実施形態と比べて、吸気ａの圧力損失を低減できる。
【００３９】
（実施形態３）
次に、本発明をディーゼルエンジンに適用した第３実施形態を図５により説明する。本実施形態では、検出部５８ａの吸気上流側に遮水カバー６６が設けられている。遮水カバー６６の傾斜壁６６ａは、先端部が根元部より吸気上流側に位置するように傾斜していると共に、傾斜壁６６ａは、中央域が両端域より吸気下流側に突出した円弧状の板状体で構成されている。そして、底壁６６ｂも傾斜壁６６ａに合わせて、対抗する２辺が円弧状に形成され、堰６６ｃも、底壁６６ｂに合わせて、主要な一辺が円弧状に曲折されている。これによって、傾斜壁６６ａの先端部に円弧状の凝縮水貯留用凹部６６ｄを形成している。
【００４０】
第１実施形態と同様に、遮水カバー６６の吸気流路側突出量は、ガス検出素子５８ｂの吸気流路側突出量より大きく、かつ遮水カバー６６の幅Ｔ１は、ガス検出素子５８ｂの径Ｔ０より大幅に大きく構成されている。その他の構成も第１実施形態と同一である。
【００４１】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、遮水カバー６６によって、検出部５８ａに吸気中の水滴ｗが付着するのを防止できる。また、遮水カバー６６の先端部とガス検出素子５８ｂとの間隔を大きく取り、かつ遮水カバー６６は検出部５８ａの周囲を覆う構成ではないので、遮水カバー６６を迂回し、迂回時に水滴ｗが離脱した吸気が検出部５８ａに容易に回り込むことができる。そのため、検出部５８ａに内蔵されたガス検出素子５８ｂの吸気中酸素成分の検出精度を高く維持できる。また、傾斜壁６６ａの中央域が吸気下流側に突出した円弧状に形成されているので、第１実施形態と比べて、傾斜壁６６ａの前面に付着した水滴ｗの捕集効果を向上できる。
【００４２】
（実施形態４）
次に、本発明装置をディーゼルエンジンに適用した第４実施形態を図６及び図７により説明する。本実施形態は、吸気管１８の内壁に、検出部５８ａの周囲を覆うように、円錐形の遮水カバー６８を設けている。遮水カバー６８は、先端部が根元部より拡径された円錐形の傾斜壁６８ａと、傾斜壁６８ａの先端部に形成されたリング状の底壁６８ｂと、底壁６８ｂのリング状端縁に形成されたリング状の堰６８ｃとから構成されている。堰６８ｃによって傾斜壁６８ａの先端部に水滴ｗを貯留するための凹部６８ｄが形成されている。遮水カバー６８の吸気流路側突出量Ｌ１は、検出部５８ａの吸気流路側突出量Ｌ０より大きくなるように構成されている。
【００４３】
かかる構成において、吸気ａは、傾斜壁６８ａの前面に当ると、吸気ａに含まれる水滴ｗが傾斜壁６８ａに付着する。付着した水滴ｗの一部は、吸気ａの流れにより遮水カバー６８の根元部に押し出され、該根元部に貯留される。傾斜壁６８ａに付着した他の水滴ｗは、傾斜壁６８ａに沿って下流側へ飛散する。さらに他の水滴ｗは重力により傾斜壁６８ａを伝って落下し、凹部６８ｄに流下する。
【００４４】
本実施形態によれば、遮水カバー６８の吸気流路側突出量Ｌ１＞検出部５８ａの吸気流路側突出量Ｌ０であるので、吸気中に含まれる水滴ｗは、検出部５８ａに付着しない。こうして、検出部５８ａに凝縮水wが付着するのを防止できるので、検出部５８ａに内蔵されたガス検出素子５８ｂの熱衝撃を回避でき、ガス検出素子５８ｂにクラックや割れが生じるのを防止できる。
【００４５】
また、遮水カバー６８の先端部が根元部より拡径され、該先端部と検出部５８ａとの間に十分な間隔を確保できるので、遮水カバー６８を迂回し、迂回時に水滴ｗが離脱した吸気が検出部５８ａに容易に回り込むことができる。そのため、ガス検出素子５８ｂの酸素成分の検出精度は低下しない。さらに、遮水カバー６８はガスセンサ５８と一体に設けられていないので、傾斜壁６８ａと検出部５８ａとの間隔を大きく取ることができると共に、取付け場所の自由度を広げることができる。
【００４６】
なお、第１〜第４実施形態は、いずれも遮水カバーの傾斜壁の先端部に、水滴貯留用の凹部を形成しているが、かかる凹部を形成せず、傾斜壁のみで構成された遮水カバーとしてもよい。かかる遮水カバーでも、ガス検出素子を水滴ｗから保護できると共に、酸素成分の検出精度を高く維持できる。また、第１〜第４実施形態は、いずれも吸気マニホールドに遮水カバーを設けた例であるが、遮水カバーの設置位置は、吸気マニホールドに限らず、吸気管の他の場所又はサージタンク等に設けてもよい。
【００４７】
また、第１〜第４実施形態において、水滴貯留用凹部に、水滴ｗを吸着可能な性質をもつシートを貼着するようにしてもよい。これによって、該凹部の水滴捕集効果を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、内燃機関の吸気配管に設けられたガスセンサを、吸気に含まれる凝縮水による熱衝撃から保護し、かつガス成分の検出精度を高く維持できる。
【符号の説明】
【００４９】
１０ ディーゼルエンジン
１２ シリンダブロック
１４ シリンダヘッド
１６ 燃料噴射装置
１７ 吸気マニホールド
１８ 吸気配管
１８ａ 入口
１９ 排気マニホールド
２０ 排気管
２２ 過給機
２４、２８ 排ガス浄化装置
２６ 高圧ＥＧＲ管
３０ 高圧ＥＧＲバルブ
３２ 高圧ＥＧＲ装置
３４ 低圧ＥＧＲ管
３６ 低圧ＥＧＲクーラ
３７ 低圧ＥＧＲバルブ
３８ 低圧ＥＧＲ装置
４０ インタークーラ
４２ 吸気フィルタ
４４ エアフローセンサ
４６，５４ 吸気温度センサ
５０，５２ 吸気スロットル弁
５６ ブーストセンサ
５８ 空燃比センサ
５８ａ 検出部
５８ｂ ガス検出素子
６０ ＥＣＵ
６２，６４，６６，６８ 遮水カバー
６２ａ、６４ａ、６６ａ、６８ａ 傾斜壁
６２ｂ、６４ｂ、６６ｂ、６８ｂ 底壁
６２ｃ、６４ｃ、６６ｃ、６８ｃ 堰
６２ｄ、６４ｄ、６６ｄ、６８ｄ 凹部
ａ 吸気
ｅ 排気
ｗ 水滴（凝縮水）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気管に設けられたガスセンサの検出部が、吸気に含まれる凝縮水の付着による熱衝撃で損傷するのを防止可能にしたガスセンサの被水防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関の吸気管や排気管には、吸気中の特定ガス成分を検出するセンサが設けられている。このようなセンサとして、例えば、ジルコニアなどの固体電解質からなるガス検出素子を用い、Ｏ２濃度を検出する空燃比センサや、排気中のＮＯＸ濃度を検出するＮＯＸセンサ等がある。これらのセンサでは、ガス検出素子を内蔵した検出部が、吸気又は排気に曝される位置に配置される。該検出部の内部に被検出ガスが導入され、ガス検出素子によって特定ガス成分を検出する。例えば、空燃比センサの検出部にはヒータが内蔵され、このヒータを用いてガス検出素子を高温に加熱し活性化することで、特定ガス成分を検出する。
【０００３】
エンジンの停止後など、吸気又は排気の温度が低下した時、凝縮水が生成する。前記センサのガス検出素子は、熱衝撃に弱いセラミックで形成されているため、低温の凝縮水がガス検出素子に付着すると、ガス検出素子が急冷され、熱衝撃によりガス検出素子にクラックや割れが発生するおそれがある。内燃機関の運転中高温の排気は、凝縮水の生成量は少ないため、あまり問題とならない。一方、吸気流路、特に、インタークーラが設けられた吸気流路では、インタークーラで吸気が冷却されるため、インタークーラの下流側で凝縮水が生成しやすい。一方、燃料の燃焼により水蒸気が生成されるため、吸気より排気の方が水蒸気分圧が高い。そのため、特に、排気を再循環するＥＧＲ装置を備えた内燃機関では、インタークーラの下流側吸気流路で凝縮水が生成しやすい。
【０００４】
特許文献１には、排気マニホールドに設けられたガスセンサに対する被水防止手段が開示されている。この被水防止手段は、排気流路に突出配置された検出部の周囲に、ガスセンサと一体に、凝縮水の浸入を防止する円筒形の保護カバーを形成し、ガス検出素子に凝縮水が付着するのを防止している。
【０００５】
特許文献２にも、同様に水平方向に配置された排気管に設けられたガスセンサに対する被水防止手段が開示されている。この被水防止手段は、ガスセンサの上流側に整流板を設け、この整流板によって排気をガスセンサから離れる方向に偏向させ、凝縮水がガス検出素子に付着する確率を低減させるものである。
【０００６】
特許文献３には、吸気管に設けられたサージタンクにガスセンサを配置する場合の被水防止手段が開示されている。この被水防止手段は、サージタンクの内部空間に検出部が露出するように取り付けられたガスセンサに対し、検出部を取り巻くように環状凸部を形成している。この環状凸部によってサージタンクの壁面を伝って流れてくる凝縮水やオイルを堰き止めるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−８３２３０号公報
【特許文献２】特開２００７−３２１５９３号公報
【特許文献３】特開２００３−６５１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された被水防止手段は、ガス検出素子を円筒形の保護カバーで覆うため、排気がガス検出素子に導かれにくくなり、ガス成分の検出精度が低下するという問題がある。また、ガスセンサと保護カバーとが一体形成されるタイプでは、ガスセンサの容積が大となって取付場所が制限されると共に、検出部と保護カバーとの距離を確保するのが難しくなる。特許文献２に開示された被水防止手段は、整流板で吸気を偏向させるだけでは、ガスセンサに対する被水防止効果はあまり向上しないという問題がある。特許文献３に開示された被水防止手段は、サージタンクの壁面を伝って流れてくる凝縮水は阻止できるが、吸気に含まれる凝縮水に対する被水防止効果は期待できないという問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、吸気流路に突出配置されるガスセンサの検出部が、吸気に含まれる凝縮水の付着による熱衝撃で損傷するのを防止すると共に、ガス成分の検出精度を高く維持できるガスセンサの被水防止装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するため、本発明のガスセンサの被水防止装置は、内燃機関の吸気流路に設けられ、検出部が吸気流路に突出配置されたガスセンサの被水防止装置において、ガスセンサより吸気上流側の吸気管壁に、先端部が根元部より上流側に位置するように吸気管壁に配置され、かつ吸気流路内に突出した突出量がガスセンサの検出部の突出量より大きい遮水カバーを設けたものである。
【００１１】
検出部の吸気上流側で、前記遮水カバーによりガスセンサの検出部を覆うことで、吸気に含まれる凝縮水が検出部に付着するのを防止できる。また、遮水カバーに当る吸気が遮水カバーに沿って遮水カバーの後ろ側に迂回するとき、重量の軽い気体のみ迂回させ、重量が大きい凝縮水には大きな慣性力が働くため、凝縮水を吸気の迂回流から離脱させることができる。こうして凝縮水が除去された吸気のみが検出部へ流れるため、該検出部に凝縮水が付着するのを防止できる。これによって、検出部の熱衝撃をなくし、ガス検出素子にクラックや割れが発生するのを防止できる。
【００１２】
遮水カバーの先端部は根元部より上流側に傾斜しているので、遮水カバーと検出部間の間隔を広げることができる。そのため、凝縮水が離脱した吸気が検出部に迂回するのが容易である。従って、該吸気と検出部との接触が良好になり、ガス成分の検出精度を高く維持できる。
【００１３】
本発明において、遮水カバーの先端領域で吸気上流側前面に捕水構造を形成するとよい。これによって、遮水カバーの前面に付着した凝縮水を該捕水構造に貯留できる。そのため、遮水カバーに付着した凝縮水が再飛散して検出部に付着するのを防止できる。前記捕水構造に貯留した凝縮水は、稼動中の内燃機関の熱で徐々に気化するので、捕水部に貯留された貯留水が捕水構造から溢れる可能性は少ない。遮水カバーの吸気流路への突出量は、検出部の突出量より大きくしてあるので、万一、捕水構造から貯留水が溢れた場合でも、貯留水が検出部に付着する可能性は少ない。
【００１４】
前記捕水構造は、例えば、遮水カバーの先端領域で上流側前面側に凝縮水を貯留する凹部を形成したものであるとよい。これによって、捕水構造を簡易かつ低コストで製作できると共に、凝縮水の捕集が容易になる。
【００１５】
本発明において、遮水カバーは、吸気流に対し交差する方向に配置された平坦な板状体で構成されているとよい。これによって、遮水カバーの製造が容易になり、遮水カバーを低コストで製造できる。また、遮水カバーが検出部の周囲を覆う構造ではなく、先端部と検出部との間隔が広いので、凝縮水の離脱した吸気が遮水カバーを迂回するのが容易である。そのため、該吸気と検出部との接触が良好であり、ガス成分の検出精度を高く維持できる。
【００１６】
本発明において、遮水カバーは、中央域が両端域より吸気上流側に突出した円弧状の板状体で構成されているとよい。これによって、遮水カバーに当る吸気は遮水カバーに沿って下流側にスムーズに流れるので、吸気の圧力損失を低減できる。また、検出部の周囲を覆う構造ではなく、先端部と検出部との間隔が広いので、凝縮水が離脱した吸気が遮水カバーを迂回するのが容易である。そのため、該吸気と検出部との接触が良好であり、ガス成分の検出精度を高く維持できる。
【００１７】
本発明において、遮水カバーは、中央域が両端域より吸気下流側に突出した円弧状の板状体で構成されているとよい。これによって、遮水カバー前面に付着した凝縮水の捕集効果を向上できる。また、遮水カバーの両端で遮水カバーと検出部と間隔を広く取ることができるので、凝縮水が離脱した吸気が検出部に容易に接触でき、ガス成分の検出精度を高く維持できる。
【００１８】
本発明において、遮水カバーは、検出部を囲むように配置され、先端部が根元部より拡径された円錐形の板状体で構成されているとよい。これによって、遮水カバーの前面に付着した凝縮水の一部は、吸気の流れにより遮水カバーの根元部に押し出され、該根元部に貯留される。根元部に貯留された凝縮水は、稼動中の内燃機関の熱で徐々に気化するか、あるいは下方へ流れ落ちる。該凝縮水は、遮水カバーの先端前面に捕水構造が設けられているときは、該捕水構造に捕集される。そのため、検出部に付着することはない。また、この遮水カバーは先端部が拡径されているので、凝縮水が離脱した吸気が遮水カバー後方へ迂回するのを容易である。従って、検出部によるガス成分の検出精度を高く維持できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内燃機関の吸気流路に設けられ、検出部が吸気流路に突出配置されたガスセンサの被水防止装置において、ガスセンサより吸気上流側の吸気管壁に、先端部が根元部より上流側に位置するように吸気管壁に配置され、かつ吸気流路に突出した突出量がガスセンサの検出部の突出量より大きい遮水カバーを設けたので、吸気中の凝縮水が検出部に付着し、その熱衝撃によりガス検出素子が損傷するのを防止できる。
【００２０】
また、吸気が遮水カバーを迂回するとき、重量が大きい凝縮水は迂回流から離脱するため、凝縮水が離脱した吸気のみ検出部に流れ、これによって、吸気と検出部との良好な接触を維持できるので、ガス成分の検出精度を高く維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明装置の第１実施形態に係るディーゼルエンジンの全体構成図である。
【図２】図１の一部拡大断面図である。
【図３】図２中のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明装置の第２実施形態に係る一部拡大断面図である。
【図５】本発明装置の第３実施形態に係る一部拡大断面図である。
【図６】本発明装置の第４実施形態に係る一部拡大断面図である。
【図７】図６中のＢ―Ｂ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２３】
（実施形態１）
本発明をディーゼルエンジンに適用した第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１は、本発明装置を適用したディーゼルエンジンの全体を示すブロック線図である。図１において、本実施形態のディーゼルエンジン１０は、複数のシリンダブロック１２が設けられ、各シリンダブロック１２の上部にシリンダヘッド１４が設けられている。各シリンダヘッド１４の中央に燃料噴射装置１６が設けられ、シリンダヘッド１４の燃料噴射装置１６の両側に、吸気導入部及び排気排出部が設けられている。該吸気導入部は、吸気マニホールド１７を介して吸気配管１８に接続され、該排気排出部は、排気マニホールド１９を介して排気管２０に接続されている。
【００２４】
吸気配管１８及び排気管２０の途中に、吸気配管１８に設けられたコンプレッサ及び排気管２０に設けられた排気タービンからなる可変翼型過給機２２が設けられている。過給機２２より下流側の排気管２０には、ディーゼル・パーティキュレート・フィルタを備えた排ガス浄化装置２４が設けられている。過給機２２の上流側排気管２０と過給機２２の下流側吸気配管１８とを接続する高圧ＥＧＲ管２６と、高圧ＥＧＲ管２６に介設され、ＥＧＲガスを浄化する排ガス浄化装置２８と、高圧ＥＧＲ管２６の出口部に設けられ、高圧ＥＧＲ管２６を流れるＥＧＲガスの流量を調節可能な高圧ＥＧＲバルブ３０とからなる高圧ＥＧＲ装置３２が設けられている。
【００２５】
過給機２２の下流側排気管２０と過給機２２の上流側吸気配管１８とを接続する低圧ＥＧＲ管３４と、低圧ＥＧＲ管３４に介設された低圧ＥＧＲクーラ３６と、ＥＧＲ管３４の出口部に設けられ、低圧ＥＧＲ管３４を流れるＥＧＲガスの流量を調節可能な低圧ＥＧＲバルブ３７とからなる低圧ＥＧＲ装置３８が設けられている。
【００２６】
過給機２２の下流側吸気配管１８に、吸気を冷却するインタークーラ４０が設けられている。吸気配管１８の入口１８ａには、吸気フィルタ４２と、吸気フィルタ４２の下流側に、吸気流量を検出するエアフローセンサ４４及び吸気温度センサ４６が設けられている。また、これらセンサの下流側吸気管及びインタークーラ下流側の吸気管に、シリンダ内に吸引される吸気量を調節する吸気スロットル弁５０及び５２が設けられている。各吸気マニホールド１７には、吸気温度センサ５４、吸気圧力を検出するブーストセンサ５６及び空燃比センサ５８が設けられている。
【００２７】
ディーゼルエンジン１０の運転開始で、排気ｅによって過給機２２の排気タービンが駆動され、過給機２２のコンプレッサによって吸気配管１８へ圧縮空気が送られる。また、前記各センサ類から検出信号がＥＣＵ６０に入力される。ＥＣＵ６０は、これらの検出信号に応じて、可変翼型過給機２２の排気タービンの翼角度、吸気スロットル弁５０，５２、ＥＧＲバルブ３０、３６、燃料噴射装置１６、及びインタークーラ４０の冷却能力等を制御する。
【００２８】
なお、本実施形態のディーゼルエンジン１０において、吸気マニホールド１７に空燃比センサ５８を設けた理由は、空燃比センサ５８で吸気ａの実際の酸素濃度を検出し、該検出値に基づいて、燃料噴射装置１６の燃料噴射量をコントロールすると共に、ＥＧＲガス量を調整し、排気中ＮＯＸ量を最小限に抑えるためである。
【００２９】
図２は、本実施形態の一部拡大断面図である。吸気配管１８に吸気マニホールド１７が接続されている。吸気マニホールド１７は、シリンダブロックに設けられた複数のシリンダと同数の分岐管からなり、夫々シリンダヘッド１４に接続されている。吸気配管１８の上流側にはインタークーラ４０が設けられ、吸気配管１８及び吸気マニホールド１７は、水平方向に配置されている。吸気マニホールド１７の上部壁に空燃比センサ５８が装着されている。
【００３０】
空燃比センサ５８は、検出部５８ａが吸気流路に突出した状態で吸気マニホールド１７の管壁に装着されている。検出部５８ａに内蔵されたガス検出素子５８ｂで、吸気中の酸素濃度を検出することで、最適燃料噴射量を算出している。検出部５８ａの吸気上流側には、遮水カバー６２が固着されている。図３に示すように、遮水カバー６２は、平坦な板状体からなる傾斜壁６２ａと、傾斜壁６２ａの先端に一体形成された平坦な細幅の板状体からなる底壁６２ｂと、底壁６２ｂの周縁に一体形成された堰６２ｃとから構成されている。そして、堰６２ｃによって、傾斜壁６２ａの先端部に、凝縮水wを貯留する凹部６２ｄが形成されている。
【００３１】
傾斜壁６２ａは、先端部が、根元部より吸気上流側に位置するように傾斜し、これによって、先端部と検出部５８ａとの間隔を大きく取っている。また、遮水カバー６２の吸気流路側突出量Ｌ１は、検出部５８ａの吸気流路側突出量Ｌ０より大きくなるように構成されている。また、遮水カバー６２の幅Ｔ１は、検出部５８ａの径Ｔ０より大幅に大きくなるように構成されている。
【００３２】
かかる構成において、吸気流は、検出部５８ａの上流側で遮水カバー６２に接触し、吸気ａに含まれる水滴（凝縮水）ｗは、遮水カバー６２の傾斜壁６２ａの前面に付着する。傾斜壁６２ａに付着した水滴ｗは、重力により傾斜壁６２ａに沿って流下し、凹部６２ｄに貯留する。こうして、傾斜壁６２ａに付着した凝縮水wは、凹部６２ｄに貯留され、飛散しない。ガス検出素子５８ｂの突出量Ｌ０＜遮水カバー６２の突出量Ｌ１、及びガス検出素子５８ｂの径Ｔ０＜遮水カバー６２の幅Ｔ１であるので、直進する吸気流が、遮水カバー６２を迂回せずに、検出部５８ａに接触することはない。
【００３３】
遮水カバー６２に到達した吸気ａは、傾斜壁６２ａに沿って迂回し、傾斜壁６２ａの背面側に回り込むが、その際、重量が重い水滴ｗには、大きな慣性力が働くので、回り込むことができず、迂回流から離脱し、重量が軽い気相部のみ迂回する。そのため、検出部５８ａに水滴ｗが接触するのを防止できる。従って、検出部５８ａに内蔵されたガス検出素子５８ｂの熱衝撃を回避でき、ガス検出素子５８ｂにクラックや割れが生じるのを防止できる。
【００３４】
また、遮水カバー６２の先端部が吸気上流側に傾斜しているので、該先端部と検出部５８ａとの間隔を十分取ることができる。そのため、水滴ｗが離脱した吸気ａが遮水カバー６２の後方に迂回するこが容易になる。従って、吸気ａとガス検出素子５８ｂとの接触を良好に維持でき、ガス検出素子５８ｂによる酸素成分の検出精度を高く維持できる。また、遮水カバー６２は、主要部が平坦な板状体の傾斜壁６２ａで構成されているので、低コストで製造できる。
【００３５】
なお、凹部６２ｄに貯留された水滴ｗは、稼動中のディーゼルエンジン１０の熱で徐々に気化するので、凹部６２ｄから溢れる可能性は少ない。遮水カバー６２は、吸気マニホールド１７の成形加工時に、同時に一体成形するようにすれば、遮水カバー６２の取付け工程を簡素化できる。
【００３６】
（実施形態２）
次に、本発明をディーゼルエンジンに適用した第２実施形態を図４により説明する。図４は、第１実施形態の図３に相当する平面視断面図である。本実施形態では、検出部５８ａの吸気上流側に遮水カバー６４が設けられている。遮水カバー６４の傾斜壁６４ａは、先端部が根元部より吸気上流側に位置するように傾斜し、かつ中央域が両端域より吸気上流側に突出した円弧状の板状体で構成されている。そして、底壁６４ｂも円弧状の傾斜壁６４ａに合わせて、対抗する２辺が円弧状に形成され、堰６４ｃも、底壁６４ｂに合わせて、主要な一辺が円弧状に形成されている。これによって、傾斜壁６４ａの先端部に円弧状の水滴貯留用凹部６４ｄを形成している。
【００３７】
第１実施形態と同様に、遮水カバー６４の吸気流路側突出量は、ガス検出素子５８ｂの吸気流路側突出量より大きく構成され、かつ遮水カバー６４の幅Ｔ１は、ガス検出素子５８ｂの径Ｔ０より大幅に大きく構成されている。その他の構成も第１実施形態と同一である。
【００３８】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、遮水カバー６４によって、吸気中の水滴ｗが検出部５８ａに付着するのを防止できる。また、遮水カバー６４の先端部と検出部５８ａとの間隔を大きく取り、かつ遮水カバー６４は検出部５８ａの周囲を覆う構成ではないので、遮水カバー６４を迂回し、迂回時に水滴ｗが離脱した吸気が検出部５８ａに容易に回り込むことができる。そのため、吸気中酸素成分の検出精度を高く維持できる。また、傾斜壁６４ａが、中央域が吸気上流側に突出した円弧状に形成されているので、第１実施形態と比べて、吸気ａの圧力損失を低減できる。
【００３９】
（実施形態３）
次に、本発明をディーゼルエンジンに適用した第３実施形態を図５により説明する。本実施形態では、検出部５８ａの吸気上流側に遮水カバー６６が設けられている。遮水カバー６６の傾斜壁６６ａは、先端部が根元部より吸気上流側に位置するように傾斜していると共に、傾斜壁６６ａは、中央域が両端域より吸気下流側に突出した円弧状の板状体で構成されている。そして、底壁６６ｂも傾斜壁６６ａに合わせて、対抗する２辺が円弧状に形成され、堰６６ｃも、底壁６６ｂに合わせて、主要な一辺が円弧状に曲折されている。これによって、傾斜壁６６ａの先端部に円弧状の凝縮水貯留用凹部６６ｄを形成している。
【００４０】
第１実施形態と同様に、遮水カバー６６の吸気流路側突出量は、ガス検出素子５８ｂの吸気流路側突出量より大きく、かつ遮水カバー６６の幅Ｔ１は、ガス検出素子５８ｂの径Ｔ０より大幅に大きく構成されている。その他の構成も第１実施形態と同一である。
【００４１】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、遮水カバー６６によって、検出部５８ａに吸気中の水滴ｗが付着するのを防止できる。また、遮水カバー６６の先端部とガス検出素子５８ｂとの間隔を大きく取り、かつ遮水カバー６６は検出部５８ａの周囲を覆う構成ではないので、遮水カバー６６を迂回し、迂回時に水滴ｗが離脱した吸気が検出部５８ａに容易に回り込むことができる。そのため、検出部５８ａに内蔵されたガス検出素子５８ｂの吸気中酸素成分の検出精度を高く維持できる。また、傾斜壁６６ａの中央域が吸気下流側に突出した円弧状に形成されているので、第１実施形態と比べて、傾斜壁６６ａの前面に付着した水滴ｗの捕集効果を向上できる。
【００４２】
（実施形態４）
次に、本発明装置をディーゼルエンジンに適用した第４実施形態を図６及び図７により説明する。本実施形態は、吸気管１８の内壁に、検出部５８ａの周囲を覆うように、円錐形の遮水カバー６８を設けている。遮水カバー６８は、先端部が根元部より拡径された円錐形の傾斜壁６８ａと、傾斜壁６８ａの先端部に形成されたリング状の底壁６８ｂと、底壁６８ｂのリング状端縁に形成されたリング状の堰６８ｃとから構成されている。堰６８ｃによって傾斜壁６８ａの先端部に水滴ｗを貯留するための凹部６８ｄが形成されている。遮水カバー６８の吸気流路側突出量Ｌ１は、検出部５８ａの吸気流路側突出量Ｌ０より大きくなるように構成されている。
【００４３】
かかる構成において、吸気ａは、傾斜壁６８ａの前面に当ると、吸気ａに含まれる水滴ｗが傾斜壁６８ａに付着する。付着した水滴ｗの一部は、吸気ａの流れにより遮水カバー６８の根元部に押し出され、該根元部に貯留される。傾斜壁６８ａに付着した他の水滴ｗは、傾斜壁６８ａに沿って下流側へ飛散する。さらに他の水滴ｗは重力により傾斜壁６８ａを伝って落下し、凹部６８ｄに流下する。
【００４４】
本実施形態によれば、遮水カバー６８の吸気流路側突出量Ｌ１＞検出部５８ａの吸気流路側突出量Ｌ０であるので、吸気中に含まれる水滴ｗは、検出部５８ａに付着しない。こうして、検出部５８ａに凝縮水wが付着するのを防止できるので、検出部５８ａに内蔵されたガス検出素子５８ｂの熱衝撃を回避でき、ガス検出素子５８ｂにクラックや割れが生じるのを防止できる。
【００４５】
また、遮水カバー６８の先端部が根元部より拡径され、該先端部と検出部５８ａとの間に十分な間隔を確保できるので、遮水カバー６８を迂回し、迂回時に水滴ｗが離脱した吸気が検出部５８ａに容易に回り込むことができる。そのため、ガス検出素子５８ｂの酸素成分の検出精度は低下しない。さらに、遮水カバー６８はガスセンサ５８と一体に設けられていないので、傾斜壁６８ａと検出部５８ａとの間隔を大きく取ることができると共に、取付け場所の自由度を広げることができる。
【００４６】
なお、第１〜第４実施形態は、いずれも遮水カバーの傾斜壁の先端部に、水滴貯留用の凹部を形成しているが、かかる凹部を形成せず、傾斜壁のみで構成された遮水カバーとしてもよい。かかる遮水カバーでも、ガス検出素子を水滴ｗから保護できると共に、酸素成分の検出精度を高く維持できる。また、第１〜第４実施形態は、いずれも吸気マニホールドに遮水カバーを設けた例であるが、遮水カバーの設置位置は、吸気マニホールドに限らず、吸気管の他の場所又はサージタンク等に設けてもよい。
【００４７】
また、第１〜第４実施形態において、水滴貯留用凹部に、水滴ｗを吸着可能な性質をもつシートを貼着するようにしてもよい。これによって、該凹部の水滴捕集効果を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、内燃機関の吸気配管に設けられたガスセンサを、吸気に含まれる凝縮水による熱衝撃から保護し、かつガス成分の検出精度を高く維持できる。
【符号の説明】
【００４９】
１０ ディーゼルエンジン
１２ シリンダブロック
１４ シリンダヘッド
１６ 燃料噴射装置
１７ 吸気マニホールド
１８ 吸気配管
１８ａ 入口
１９ 排気マニホールド
２０ 排気管
２２ 過給機
２４、２８ 排ガス浄化装置
２６ 高圧ＥＧＲ管
３０ 高圧ＥＧＲバルブ
３２ 高圧ＥＧＲ装置
３４ 低圧ＥＧＲ管
３６ 低圧ＥＧＲクーラ
３７ 低圧ＥＧＲバルブ
３８ 低圧ＥＧＲ装置
４０ インタークーラ
４２ 吸気フィルタ
４４ エアフローセンサ
４６，５４ 吸気温度センサ
５０，５２ 吸気スロットル弁
５６ ブーストセンサ
５８ 空燃比センサ
５８ａ 検出部
５８ｂ ガス検出素子
６０ ＥＣＵ
６２，６４，６６，６８ 遮水カバー
６２ａ、６４ａ、６６ａ、６８ａ 傾斜壁
６２ｂ、６４ｂ、６６ｂ、６８ｂ 底壁
６２ｃ、６４ｃ、６６ｃ、６８ｃ 堰
６２ｄ、６４ｄ、６６ｄ、６８ｄ 凹部
ａ 吸気
ｅ 排気
ｗ 水滴（凝縮水）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気流路に設けられ、検出部が吸気流路内に突出配置されたガスセンサの被水防止装置において、
前記ガスセンサより吸気上流側の吸気管壁に、先端部が根元部より吸気上流側に位置するように吸気管壁に配置され、かつ吸気流路内に突出した突出量が前記ガスセンサの検出部の突出量より大きい遮水カバーを設けたことを特徴とするガスセンサの被水防止装置。
【請求項２】
前記遮水カバーの先端領域で吸気上流側前面に捕水構造を形成してなることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサの被水防止装置。
【請求項３】
前記捕水構造が、前記遮水カバーの先端領域で上流側前面側に凝縮水を貯留する凹部を形成したものであることを特徴とする請求項２に記載のガスセンサの被水防止装置。
【請求項４】
前記遮水カバーは、吸気流に対し交差する方向に配置された平坦な板状体で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のガスセンサの被水防止装置。
【請求項５】
前記遮水カバーは、中央域が両端域より吸気上流側に突出した円弧状の板状体で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のガスセンサの被水防止装置。
【請求項６】
前記遮水カバーは、中央域が両端域より吸気下流側に突出した円弧状の板状体で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のガスセンサの被水防止装置。
【請求項７】
前記遮水カバーは、前記検出部を囲むように配置され、先端部が根元部より拡径された円錐形の板状体で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のガスセンサの被水防止装置。
【請求項１】
内燃機関の吸気流路に設けられ、検出部が吸気流路内に突出配置されたガスセンサの被水防止装置において、
前記ガスセンサより吸気上流側の吸気管壁に、先端部が根元部より吸気上流側に位置するように吸気管壁に配置され、かつ吸気流路内に突出した突出量が前記ガスセンサの検出部の突出量より大きい遮水カバーを設けたことを特徴とするガスセンサの被水防止装置。
【請求項２】
前記遮水カバーの先端領域で吸気上流側前面に捕水構造を形成してなることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサの被水防止装置。
【請求項３】
前記捕水構造が、前記遮水カバーの先端領域で上流側前面側に凝縮水を貯留する凹部を形成したものであることを特徴とする請求項２に記載のガスセンサの被水防止装置。
【請求項４】
前記遮水カバーは、吸気流に対し交差する方向に配置された平坦な板状体で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のガスセンサの被水防止装置。
【請求項５】
前記遮水カバーは、中央域が両端域より吸気上流側に突出した円弧状の板状体で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のガスセンサの被水防止装置。
【請求項６】
前記遮水カバーは、中央域が両端域より吸気下流側に突出した円弧状の板状体で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のガスセンサの被水防止装置。
【請求項７】
前記遮水カバーは、前記検出部を囲むように配置され、先端部が根元部より拡径された円錐形の板状体で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のガスセンサの被水防止装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５３５９３（Ｐ２０１３−５３５９３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３３６５（Ｐ２０１１−１９３３６５）
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
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