ガスセンサ及びガスセンサを有する排気系構造
【課題】
ガスセンサに関し、保護カバー内部への水の浸入を防止すると共に、コストの増大を抑制しながら、ガスを積極的に保護カバー内部に導入することができるようにする。
【解決手段】
エンジン１のガス通路２に取り付けられ、保護カバー２４の内部に検出素子２３が収容されたガスセンサ２２において、保護カバー２４は、検出素子２３を取り囲むカバー本体２５と、カバー本体２５に形成されたガス通路２内のガスを該カバー本体２５の内部に導入する穴部２６，２７と、カバー本体２５の内側に突出した、穴部２６，２７から導入されたガスを検出素子２３の周りに誘導する突起部２８，２９とを備えて構成する。
ガスセンサに関し、保護カバー内部への水の浸入を防止すると共に、コストの増大を抑制しながら、ガスを積極的に保護カバー内部に導入することができるようにする。
【解決手段】
エンジン１のガス通路２に取り付けられ、保護カバー２４の内部に検出素子２３が収容されたガスセンサ２２において、保護カバー２４は、検出素子２３を取り囲むカバー本体２５と、カバー本体２５に形成されたガス通路２内のガスを該カバー本体２５の内部に導入する穴部２６，２７と、カバー本体２５の内側に突出した、穴部２６，２７から導入されたガスを検出素子２３の周りに誘導する突起部２８，２９とを備えて構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ及びガスセンサを用いる排気系構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの燃焼室から排気通路に排出された排気ガスの酸素濃度（いわゆる空燃比）をガスセンサ（例えば、リニア空燃比センサ（Linear A/F Sensor）やラムダセンサ）によって検出する技術が知られている。また、一般的に、ガスセンサには検出素子を保護するための保護カバーが設けられている。なお、このような技術は、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９１０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、同文献の図２に示されるように、内側保護カバー２１および外側保護カバー２２に孔２３が形成されており、内側保護カバー２１の内部には、ガス中の酸素濃度を検出する検出素子２０が収容されている。
しかしながら、孔２３が過度に大きいと、ガスに含まれる水分が凝縮することで生成された凝縮水の水滴が内側保護カバー２１および外側保護カバー２２に形成された孔２３を通過し、検出素子２０に付着（被水）してしまう。そして、検出素子２０は、ヒータによって熱せられたり、或いは、高温のガス中にさらされたりしているため、凝縮水が検出素子２０に付着すると、熱衝撃を受けた検出素子２０にクラックや割れが生じるおそれがある。
【０００５】
他方、孔２３が過度に小さいと、内側保護カバー２１の内部へのガス導入量が減少することとなる。このため、特許文献１の技術では、同文献の図２に示すように、孔２３を小さくしたうえで、内側保護カバー２１内部を減圧してガスを積極的に内側保護カバー２１内部に導入するための連通路１５を設けている。
しかしながら、連通路１５を有する特許文献１の技術では、ガスセンサおよび排気系の構造が大型化すると共にコストが高くなってしまう。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、保護カバー内部の検出素子が被水する事態を防止すると共に、サイズやコストの増大を抑制しながら、ガスを積極的に保護カバー内部に導入させることができるようにした、ガスセンサ及びガスセンサを有する排気系構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のガスセンサ（請求項１）は、エンジンのガス通路に取り付けられ、保護カバーの内部に検出素子が収容されたガスセンサにおいて、該保護カバーは、該検出素子を取り囲むカバー本体と、該カバー本体に形成された、該ガス通路内のガスを該カバー本体の内部に導入する穴部と、該カバー本体の内側に突出した、該穴部から導入されたガスを該検出素子の周りに誘導する突起部とを備えることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明のガスセンサ（請求項２）は、該カバー本体は、筒状に形成されており、該穴部として、該カバー本体の軸方向の一方の端部寄りに形成された第１穴部、及び、他方の端部寄りに形成された第２穴部を有し、該突起部として、該第１穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第１突起部、及び、該第２穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第２突起部を有し、該第１突起部と該第２突起部とは、該カバー本体の内部に導入されたガスを該検出素子の周方向の互いに逆方向に誘導するよう構成されていることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明のガスセンサ（請求項３）は、該カバー本体は、筒状に形成されており、該穴部として、該カバー本体の一方の周面に形成された第１穴部、及び、他方の周面に形成された第２穴部を有し、該突起部として、該第１穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第１突起部、及び、該第２穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第２突起部を有し、該第１突起部と該第２突起部とは、該カバー本体の内部に導入されたガスを該検出素子の周方向の互いに逆方向に誘導するよう構成されていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の排気系構造（請求項４）は、該エンジンの排気ガスが流通するガス通路を備える排気系構造において、請求項１〜３のいずれか１項に記載の該ガスセンサと、該ガス通路内をＡ通路とＢ通路とに仕切る仕切板とを備え、該仕切板は、該排気ガスの流通方向に沿って、該ガス通路の上流側から該ガスセンサの該保護カバーの近傍まで延びていることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の排気系構造（請求項５）は、該仕切板の該下流端部は、該Ａ通路側に曲がって形成された一方の半部と、該Ｂ通路側に曲がって形成された他方の半部とを備えていることを特徴としている。
また、本発明の排気系構造（請求項６）は、該エンジンは、ＡシリンダおよびＢシリンダを有する自動車用の多気筒エンジンであり、該ガス通路は、該エンジンの排気通路であり、該Ａ通路は、排気通路のうち該Ａシリンダに接続された通路であり、該Ｂ通路は、排気通路のうち該Ｂシリンダに接続された通路であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のガスセンサ（請求項１）によれば、保護カバー内部の検出素子が被水する事態を防止すると共に、サイズやコストの増大を抑制しながら、ガスを積極的に保護カバー内部に導入することができる。
また、本発明のガスセンサ（請求項２）によれば、第１突起部と第２突起部とは、カバー本体の内部に導入されたガスを検出素子の周方向の互いに逆方向に誘導するよう構成されているため、ガスをより積極的に保護カバー内部に導入することができると共に、ガスセンサの取り付け性を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明のガスセンサ（請求項３）によれば、第１突起部と第２突起部とにより、カバー本体の内部に導入されたガスを、カバー本体の外部に沿って流れるガスの流通方向と同一方向に検出素子の周りに誘導するよう構成されているため、ガスをより積極的に保護カバー内部に導入することができる。
また、本発明の排気系構造（請求項４）によれば、Ａ通路とＢ通路とを流れる各々のガスを積極的に保護カバー内部に導入することができ、ガスセンサによる計測精度を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の排気系構造（請求項５）によれば、Ａ通路側に曲がって形成された一方の半部と、Ｂ通路側に曲がって形成された他方の半部とを備えているため、Ａ通路とＢ通路とから流れる各々のガスを保護カバーを取り囲むように分流させることができる。そのため、より積極的に保護カバー内部に導入することができると共に、ガスセンサの計測精度をより向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の排気系構造（請求項６）によれば、自動車における各シリンダから排出される排気ガスを、より積極的に保護カバー内部に導入することができ、ガスセンサによる計測精度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態におけるガスセンサ及びガスセンサを有する排気系構造の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるガスセンサ及びガスセンサを有する排気系構造の主要部の構成を示す模式図であって、（Ａ）は上面、（Ｂ）は側面を示す。なお、（Ａ）は（Ｂ）のｇ−ｇ断面であり、（Ｂ）は（Ａ）のｆ−ｆ断面である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるガスセンサ及び仕切板の端部を示す、図２（Ｂ）中符号ｅで示す部分の拡大模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるガスセンサの第１突起部および第２突起部を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態におけるガスセンサおよびガスセンサ周辺のＡ排気ガスＧAの流れを示す模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態におけるガスセンサおよびガスセンサ周辺のＢ排気ガスＧBの流れを示す模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態におけるガスセンサおよびガスセンサ周辺のＡ排気ガスＧAの流れを示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施形態におけるガスセンサおよびガスセンサ周辺のＢ排気ガスＧBの流れを示す模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態におけるガスセンサの第１突起部および第２突起部を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
以下、図面により、本発明の第１実施形態について説明する。
図１に示すように、自動車に搭載された４気筒のエンジン１は、シリンダブロック１７とシリンダヘッド１８とを主に有して構成されている。
シリンダブロック１７には、第１シリンダ，第２シリンダ，第３シリンダ，第４シリンダ（いずれも図示略）が形成されている。
【００１８】
シリンダヘッド１８には、第１シリンダに臨んで第１吸気ポート（図示略）及び第１排気ポート１３が，第２シリンダに臨んで第２吸気ポート（図示略）及び第２排気ポート１４が，第３シリンダに臨んで第３吸気ポート（図示略）及び第３排気ポート１５が，第４シリンダに臨んで第４吸気ポート（図示略）及び第４排気ポート１６が形成されている。これら各吸気ポート及び各排気ポート１３，１４，１５，１６は、それぞれ吸気バルブ（図示略）又は排気バルブ（図示略）で開閉されるようになっている。
【００１９】
また、エンジン１には排気マニホールド２（ガス通路，排気通路）が接続されている。図１に示すように、排気マニホールド２には、第１排気ポート１３に接続された第１排気枝管６，第２排気ポート１４に接続された第２排気枝管７，第３排気ポート１５に接続された第３排気枝管８，第４排気ポート１６に接続された第４排気枝管９が形成されている。
【００２０】
したがって、第１排気枝管６内には第１シリンダから排出された第１排気ガスＧex1が流通し、第２排気枝管７内には第２シリンダから排出された第２排気ガスＧex2が流通し、第３排気枝管８内には第３シリンダから排出された第３排気ガスＧex3が流通し、第４排気枝管９内には第４シリンダから排出された第４排気ガスＧex4が流通するようになっている。
【００２１】
また、排気マニホールド２においては、第１排気枝管６と第４排気枝管９との集合管であるＡ集合管１０（Ａ通路）と、第２排気枝管７と第３排気枝管８との集合管であるＢ集合管１１（Ｂ通路）とが形成されている。
ところで、このエンジン１の燃焼行程は、第１シリンダ，第３シリンダ，第４シリンダ，第２シリンダという順番で実行されるようになっている。
【００２２】
このため、Ａ集合管１０内を第１排気ガスＧex1が流通し、その後、Ｂ集合管１１内を第３排気ガスＧex3が流通し、その後、Ａ集合管１０内を第４排気ガスＧex4が流通し、Ｂ集合管１０内を第２排気ガスＧex2が流通するようになっている。なお、このようなＡ集合管１０内を流通する第１排気ガスＧex1や第４排気ガスＧex4をＡ排気ガスＧA、Ｂ集合管１１内を流通する第２排気ガスＧex2や第３排気ガスＧex3をＢ排気ガスＧBという。
【００２３】
図２および図３に示すように、排気マニホールド２内の一部をＡ集合管１０とＢ集合管１１とに仕切ることで、Ａ排気ガスＧAとＢ排気ガスＧBとが混合しないようにしている仕切板１９には、その一部が切欠かれた切欠部２０が形成されている。この切欠部２０にはリニア空燃比センサ（ガスセンサ，Linear A/F Sensor，以下「ＬＡＦＳ」という）２２が配置されている。具体的には、ＬＡＦＳ２２は、排気マニホールド２におけるＡ排気ガスＧAおよびＢ排気ガスＧBの流通方向に対して垂直に挿入されている。そして、ＬＡＦＳ２２は、排気マニホールド２のボス３に形成された雌ネジ部４と、ＬＡＦＳ２２に形成された雄ネジ部５とが螺合することで固定されている。
【００２４】
このＬＡＦＳ２２は、排気ガス中の酸素濃度を検出する検出素子２３と、検出素子２３を保護するための保護カバー２４とを有している。そして、ＬＡＦＳ２２による検出のタイミングを、各シリンダの行程のタイミングに合わせて調整することで、各シリンダから排出される第１〜第４排気ガスＧex1〜Ｇex4の空燃比をそれぞれ検出することにより、良好なエンジン制御を実施するようになっている。
【００２５】
また、検出素子２３は、筒状に形成された保護カバー２４の内部に収容されている。
また、図３に示すように、保護カバー２４は、検出素子２３を取り囲むカバー本体２５と、カバー本体２５に形成された複数の第１穴部２６（穴部、第１穴部），複数の第１突起部２８（突起部，第１突起部），複数の第２穴部２７（穴部，第２穴部）及び複数の第２突起部２９（突起部，第２突起部）とを有している。この第１穴部２６及び第２穴部２７は、穴の形状が互いに対称になるように形成されている。
【００２６】
具体的には、第１穴部２６は、筒状に形成されたカバー本体２５の軸方向の一方の端部寄りに設けられた上半部２５ａに形成されており、第２穴部２７は、カバー本体２５の軸方向の他方の端部寄りに設けられた下半部２５ｂに形成されている。また、第１穴部２６及び第２穴部２７はいずれも略二等辺三角形の穴であり、第１穴部２６の一辺２６ａ（第１穴部の縁）および第２穴部２７の一辺２７ａ（第２穴部の縁）は、この略二等辺三角形の穴の底辺にあたる。また、第１穴部２６の一辺２６ａおよび第２穴部２７の一辺２７ａは、Ａ排気ガスＧAおよびＢ排気ガスＧBの流れに対して直交方向に延在するように形成されている。そして、第１穴部２６の頂角と第２穴部２７の頂角とは、互いに逆向きに形成されている。
【００２７】
また、複数の第１突起部２８および複数の第２突起部２９は、突起の形状が互いに対称になるようにされている。
具体的には、第１突起部２８および第２突起部２９はいずれも略二等辺三角形の突起物である。第１突起部２８は、上半部２５ａにおいて第１穴部２６の一辺２６ａから検出素子２３側に向かって突出している。また、第２突起部２９は、下半部２５ｂにおいて第２穴部２７の一辺２７ａから検出素子２３側に向かって突出している。即ち、第１突起部２８と第２突起部２９とは、カバー本体２５の周方向に対して、各々逆方向へ突出するように形成されている。
【００２８】
また、図４に示すように、第１突起部２８は、基部３３と端部３４とを有している。そして、第１突起部２８は、第１穴部２６の一辺２６ａから連続するように形成されている。なお、第１突起部２８のうち、第１穴部２６の一辺２６ａと接している部分を基部３３という。また、第１突起部２８の端部３４は、カバー本体２５から所定距離ｈ離間して形成されている。
【００２９】
また、第２突起部２９は、基部３５と端部３６とを有している。そして、第２突起部２９は、第２穴部２７の一辺２７ａから連続するように形成されている。なお、第２突起部２９のうち、第２穴部２７の一辺２７ａと接している部分を基部３５という。また、第２突起部２９の端部３６は、カバー本体２５から所定距離ｈ離間して形成されている。
ここで、第１突起部２８及び第２突起部２９と、仕切板１９に形成された切欠部２０との位置関係について、以下説明する。
【００３０】
図３に示すように、仕切板１９のＬＡＦＳ２２側の端部２１（下流端部）は、Ｂ集合管１１側に曲がって形成された上端部３０（一方の半部）と、Ａ集合管１０側に曲がって形成された下端部３１（他方の半部）とに分割されている。これら上端部３０及び下端部３１は、保護カバー２４の上流側（Ａ排気ガスＧAおよびＢ排気ガスＧBの流れに対する上流側）に近接して配置されている。
【００３１】
そして、図２（Ｂ）に示す側面視において、上端部３０は、上半部２５ａと概ね同じ高さ（上下方向同位置）に配置され、下端部３１は、下半部２５ｂと概ね同じ高さ（上下方向同位置）に配置されている。
なお、仕切板１９のうち上端部３０と下端部３１とに分割される屈曲部分を基部３２という。そして、図２（Ａ）に示すように、Ａ排気ガスＧAおよびＢ排気ガスＧBを均等に保護カバー２４内に取り込むべく、仕切板１９の基部３２は、保護カバー２４の上面視中心軸Ｃ1の延長線上に位置するようになっている。
【００３２】
本発明の第１実施形態にかかるガスセンサ及びガスセンサを有する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・効果を奏する。
図５に示すように、ＬＡＦＳ２２の上流側のＡ集合管１０には、Ａ排気ガスＧAの主流が図中矢印ＦAに示すように流れる。そして、Ａ排気ガスＧAの主流ＦAの一部が、Ｂ集合管１１側に曲がって形成された上端部３０に一次分岐流ＦA１としてガイドされ、Ｂ集合管１１側に流れこむ。さらに、一次分岐流ＦA１から分岐した二次分岐流ＦA2が、Ｂ集合管１１側からＡ集合管１０側に向かって、保護カバー２４の下流の仕切板１９と保護カバー２４との間の隙間Ｓ1に流れこむ。
【００３３】
本実施形態では、カバー本体２５の上半部２５ａの全周面に設けられた複数の第１突起部２８の突出方向を、カバー本体２５を取り囲むようにして流れるＡ排気ガスＧAの一次分岐流ＦA１および二次分岐流ＦA2の流れに対して同一方向としているため、図５中の各点線矢印で示すように、第１突起部２８が、Ａ排気ガスＧAを保護カバー２４の内部に導入するガイドの役割を果たす。よって、Ａ排気ガスＧAを保護カバー２４内部へ積極的に導入することができる。
【００３４】
同様に、図６に示すように、ＬＡＦＳ２２の上流側のＢ集合管１１には、Ｂ排気ガスＧBの主流が図中矢印ＦBに示すように流れる。そして、Ｂ排気ガスＧBの主流ＦBの一部が、Ａ集合管１０側に曲がって形成された下端部３１に一次分岐流ＦB１としてガイドされ、Ａ集合管１０側に流れこむ。さらに、一次分岐流ＦB１から分岐した二次分岐流ＦB2が、Ａ集合管１０側からＢ集合管１１側に向かって、保護カバー２４の下流の仕切板１９と保護カバー２４との間の隙間Ｓ2に流れこむ。
【００３５】
本実施形態では、カバー本体２５の下半部２５ｂの全周面に設けられた複数の第２突起部２９の突出方向を、カバー本体２５を取り囲むようにして流れるＢ排気ガスＧBの一次分岐流ＦB１および二次分岐流ＦB2の流れに対して同一方向としているため、図６中の各点線矢印で示すように、第２突起部２９が、Ｂ排気ガスＧBを保護カバー２４の内部に導入するガイドの役割を果たす。よって、Ｂ排気ガスＧBを保護カバー２４内部へ積極的に導入することができる。
【００３６】
また、仕切板の基部３２は、保護カバー２４の上面視中心軸Ｃ1の延長線上に位置するようになっているため、Ａ集合管１０内を流れるＡ排気ガスＧA及びＢ集合管１１内を流れるＢ排気ガスＧBの両ガスを均等にＬＡＦＳ２２の保護カバー２４に当てることができる。
また、第１突起部２８の端部３４及び第２突起部２９の端部３５が、所定距離ｈだけカバー本体２５から離間するように形成している（図４参照）。そのため、Ａ集合管１０内及びＢ集合管１１内に存在する水分が水滴となってＡ排気ガスＧA及びＢ排気ガスＧBと共に第１穴部２６及び第２穴部２７を通過しようとした場合にも、第１突起部２８及び第２突起部２９により、水滴が保護カバー内部に浸入することを防止できる。これにより、検出素子２３にクラックが入ったり、割れたりする事態を防止しながら、排気ガスを検出素子２３に当てることができる。
【００３７】
また、カバー本体２５の上半部２５ａの全周面において第１突起部２８の突出方向は同一に形成されており、カバー本体２５の下半部２５ｂの全周面においても第２突起部２９の突出方向は同一に形成されているため、保護カバー２４は周方向に対して位置決めの必要がない。それゆえ、排気マニホールド２のボス３に形成された雌ネジ部４と、ＬＡＦＳ２２に形成された雄ネジ部５とを螺合する際の取り付け性および作業性を向上させることができる。つまり、作業者は、ボス３に対するＬＡＦＳ２２の取り付け角度θ（図５および図６参照）に留意することなく、ＬＡＦＳ２２をボス３に螺合させることができるのである。
【００３８】
このように、Ａ排気ガスＧA又はＢ排気ガスＧBを保護カバー２４内部に、より積極的に導入することができる。そのため、別々のタイミングで流れる第１排気ガスＧex1、第２排気ガスＧex2、第３排気ガスＧex3、第４排気ガスＧex4の各々の酸素量について、１つのＬＡＦＳ２２によって精度良く検出することができる。その結果、各シリンダごとにＬＡＦＳ２２を設けるよりも、コストを抑制しながら精密なエンジン制御を実施することができる。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、図７〜９を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、保護カバー２４における第１穴部２６，第１突起部２８，第２穴部２７および第２突起部２９の形成されている位置が第１実施形態と異なるのみであり、その他の構成は前述した第１実施形態と同様である。そのため、第１実施形態と重複する部分については説明を省略すると共に、第１実施形態と同一の符号を付して説明する。
【００４０】
本実施形態では、図７および図８に示すように、カバー本体２５は、中心軸Ｃ1に対して、Ｂ集合管１１側のＢ半周面２５ｃ（一方の周面）およびＡ集合管１０側のＡ半周面２５ｄ（他方の周面）を有する。
また、Ｂ半周面２５ｃの位置に、複数の第１穴部２６および複数の第１突起部２８が形成されており、Ａ半周面２５ｄの位置に、複数の第２穴部および複数の第２突起部２９が形成されている。
【００４１】
第１穴部２６の頂角と第２穴部２７の頂角とは、筒状に形成されたカバー本体２５の周方向に対して各々逆方向になるように形成されている。また、複数の第１穴部２６及び複数の第２穴部２７は、カバー本体２５のＢ半周面２５ｃ，Ａ半周面２５ｄの位置全体に設けられている。
同様に、第１突起部２８と第２突起部２９とは、筒状に形成されたカバー本体２５の周方向に対して、各々逆方向へ突出するように形成されている。また、複数の第１突起部２８及び複数の第２突起部２９は、カバー本体２５のＢ半周面２５ｃ，Ａ半周面２５ｄの位置全体に設けられている。つまり、第１突起部２８および第２突起部２９を、カバー本体２５の上下方向（上半部２５ａ，下半部２５ｂ）で別々に配置している第１実施形態と異なり（図４参照）、本実施形態では、カバー本体２５の円周方向（Ｂ半周面２５ｃ，Ａ半周面２５ｄ）で別々に配置している（図８参照）。
【００４２】
本発明の第２実施形態にかかるガスセンサ及びガスセンサを有する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・効果を奏する。
図７に示すように、ＬＡＦＳ２２の上流側のＡ集合管１０には、Ａ排気ガスＧAの主流が図中矢印ＦAに示すように流れる。そして、Ａ排気ガスＧAの主流ＦAの一部が、Ｂ集合管１１側に曲がって形成された上端部３０に一次分岐流ＦA3としてガイドされ、Ｂ集合管１１側に流れこむ。そのため、一次分岐流ＦA3が分岐後のＡ排気ガスＧAの主流ＦA（ＦA4）と、一次分岐流ＦA3とが保護カバー２４の外周を取り囲むように流れる。
【００４３】
本実施形態では、カバー本体２５のＢ半周面２５ｃに設けられた複数の第１突起部２８の突出方向を、一次分岐流ＦA3の流れに対して同一方向としているため、図７中のＢ半周面２５ｃ側の各点線矢印（第１突起部２８に隣接する各点線矢印）で示すように、第１突起部２８が、Ａ排気ガスＧAを保護カバー２４の内部に導入するガイドの役割を果たす。同様に、カバー本体２５のＡ半周面２５ｄに設けられた複数の第２突起部２９の突出方向を、主流ＦA（ＦA4）の流れに対して同一方向としているため、図７中のＡ半周面２５ｄ側の各点線矢印（第２突起部２９に隣接する各点線矢印）で示すように、第２突起部２９が、Ａ排気ガスＧAを保護カバー２４の内部に導入するガイドの役割を果たす。よって、Ｂ半周面２５ｃにおいても、Ａ半周面２５ｄにおいても、Ａ排気ガスＧAを保護カバー２４内部へ積極的に導入することができる。
【００４４】
また、図８に示すように、ＬＡＦＳ２２の上流側のＢ集合管１０には、Ｂ排気ガスＧBの主流が図中矢印ＦBに示すように流れる。そして、Ｂ排気ガスＧBの主流ＦBの一部が、Ａ集合管１０側に曲がって形成された下端部３１に一次分岐流ＦB3としてガイドされ、Ａ集合管１０側に流れこむ。そのため、一次分岐流ＦB3が分岐後のＢ排気ガスＧBの主流ＦB（ＦB4）と、一次分岐流ＦB3とが保護カバー２４を取り囲むように流れる。
【００４５】
本実施形態では、カバー本体２５のＢ半周面２５ｃに設けられた複数の第１突起部２８の突出方向を、一次分岐流ＦB3の流れに対して同一方向としているため、図８中のＢ半周面２５ｃ側の各点線矢印（第１突起部２８に隣接する各点線矢印）で示すように、第１突起部２８が、Ｂ排気ガスＧBを保護カバー２４の内部に導入するガイドの役割を果たす。同様に、カバー本体２５のＡ半周面２５ｄに設けられた複数の第２突起部２９の突出方向を、主流ＦB（ＦB4）の流れに対して同一方向としているため、図８中のＡ半周面２５ｄ側の各点線矢印（第２突起部２９に隣接する各点線矢印）で示すように、第２突起部２９が、Ｂ排気ガスＧBを保護カバー２４の内部に導入するガイドの役割を果たす。よって、Ｂ半周面２５ｃにおいても、Ａ半周面２５ｄにおいても、Ｂ排気ガスＧBを保護カバー２４内部へ積極的に導入することができる。
【００４６】
また、仕切板の基部３２は、保護カバー２４の上面視中心軸Ｃ1の延長線上に位置するようになっているため、Ａ集合管１０内を流れるＡ排気ガスＧA及びＢ集合管１１内を流れるＢ排気ガスＧBの両ガスを均等にＬＡＦＳ２２の保護カバー２４内に導入することができる。
また、第１突起部２８の端部３４及び第２突起部２９の端部３５が、所定距離ｈだけカバー本体２５から離間するように形成している（図９参照）。そのため、Ａ集合管１０内及びＢ集合管１１内に存在する水分が水滴となってＡ排気ガスＧA及びＢ排気ガスＧBと共に第１穴部２６及び第２穴部２７を通過しようとした場合にも、第１突起部２８及び第２突起部２９により、水滴が保護カバー内部に浸入することを防止できる。これにより、検出素子２３にクラックが入ったり、割れたりする事態を防止しながら、排気ガスを検出素子２３に当てることができる。
【００４７】
このように、Ａ排気ガスＧA又はＢ排気ガスＧBを保護カバー２４内部に、より積極的に導入することができる。そのため、別々のタイミングで流れる第１排気ガスＧex1、第２排気ガスＧex2、第３排気ガスＧex3、第４排気ガスＧex4の各々の酸素量について、１つのＬＡＦＳ２２によって精度良く検出することができる。その結果、各シリンダごとにＬＡＦＳ２２を設けるよりも、コストを抑制しながら精密なエンジン制御を実施することができる。
【００４８】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
上述の実施形態においてはエンジン１が４気筒である場合を説明したが、このような場合に限定するものではない。例えば、エンジン１が２気筒或いは３気筒であっても良いし、５気筒以上であっても良い。
【００４９】
また、上述の実施形態においては、図２に示すように、仕切板１９の切欠部２０に、ＬＡＦＳ２２が配置されているが、ＬＡＦＳ２２の下流側は仕切板１９を設けなくてもよい。
また、上述の実施形態においては、第１穴部２６及び第２穴部２７は三角形として説明したが、このような形状に限定するものではない。例えば、円形であっても良いし、三角形以外の多角形であってもよい。
【００５０】
また、上述の実施形態においては、第１突起部２８及び第２突起部２９も三角形として説明したが、このような形状に限定するものではない。例えば、円形であっても良いし、三角形以外の多角形であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１ エンジン
２ 排気マニホールド（ガス通路，排気通路）
１０ Ａ集合管（Ａ通路）
１１ Ｂ集合管（Ｂ通路）
１９ 仕切板
２１ 仕切板の端部（下流端部）
２２ ＬＡＦＳ（ガスセンサ）
２３ 検出素子
２４ 保護カバー
２５ カバー本体
２５ａ 上半部
２５ｂ 下半部
２５ｃ 半周面（一方の周面）
２５ｄ 半周面（他方の周面）
２６ 第１穴部（穴部，第１穴部）
２６ａ 第１穴部の一辺（第１穴部の縁）
２７ 第２穴部（穴部，第２穴部）
２７ａ 第２穴部の一辺（第２穴部の縁）
２８ 第１突起部（突起部，第１突起部）
２９ 第２突起部（突起部，第２突起部）
３０ 上端部（一方の半部）
３１ 下端部（他方の半部）
Ｇex1 第１排気ガス
Ｇex2 第２排気ガス
Ｇex3 第３排気ガス
Ｇex4 第４排気ガス
ＧA Ａ排気ガス
ＧB Ｂ排気ガス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ及びガスセンサを用いる排気系構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの燃焼室から排気通路に排出された排気ガスの酸素濃度（いわゆる空燃比）をガスセンサ（例えば、リニア空燃比センサ（Linear A/F Sensor）やラムダセンサ）によって検出する技術が知られている。また、一般的に、ガスセンサには検出素子を保護するための保護カバーが設けられている。なお、このような技術は、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９１０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、同文献の図２に示されるように、内側保護カバー２１および外側保護カバー２２に孔２３が形成されており、内側保護カバー２１の内部には、ガス中の酸素濃度を検出する検出素子２０が収容されている。
しかしながら、孔２３が過度に大きいと、ガスに含まれる水分が凝縮することで生成された凝縮水の水滴が内側保護カバー２１および外側保護カバー２２に形成された孔２３を通過し、検出素子２０に付着（被水）してしまう。そして、検出素子２０は、ヒータによって熱せられたり、或いは、高温のガス中にさらされたりしているため、凝縮水が検出素子２０に付着すると、熱衝撃を受けた検出素子２０にクラックや割れが生じるおそれがある。
【０００５】
他方、孔２３が過度に小さいと、内側保護カバー２１の内部へのガス導入量が減少することとなる。このため、特許文献１の技術では、同文献の図２に示すように、孔２３を小さくしたうえで、内側保護カバー２１内部を減圧してガスを積極的に内側保護カバー２１内部に導入するための連通路１５を設けている。
しかしながら、連通路１５を有する特許文献１の技術では、ガスセンサおよび排気系の構造が大型化すると共にコストが高くなってしまう。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、保護カバー内部の検出素子が被水する事態を防止すると共に、サイズやコストの増大を抑制しながら、ガスを積極的に保護カバー内部に導入させることができるようにした、ガスセンサ及びガスセンサを有する排気系構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のガスセンサ（請求項１）は、エンジンのガス通路に取り付けられ、保護カバーの内部に検出素子が収容されたガスセンサにおいて、該保護カバーは、該検出素子を取り囲むカバー本体と、該カバー本体に形成された、該ガス通路内のガスを該カバー本体の内部に導入する穴部と、該カバー本体の内側に突出した、該穴部から導入されたガスを該検出素子の周りに誘導する突起部とを備えることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明のガスセンサ（請求項２）は、該カバー本体は、筒状に形成されており、該穴部として、該カバー本体の軸方向の一方の端部寄りに形成された第１穴部、及び、他方の端部寄りに形成された第２穴部を有し、該突起部として、該第１穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第１突起部、及び、該第２穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第２突起部を有し、該第１突起部と該第２突起部とは、該カバー本体の内部に導入されたガスを該検出素子の周方向の互いに逆方向に誘導するよう構成されていることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明のガスセンサ（請求項３）は、該カバー本体は、筒状に形成されており、該穴部として、該カバー本体の一方の周面に形成された第１穴部、及び、他方の周面に形成された第２穴部を有し、該突起部として、該第１穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第１突起部、及び、該第２穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第２突起部を有し、該第１突起部と該第２突起部とは、該カバー本体の内部に導入されたガスを該検出素子の周方向の互いに逆方向に誘導するよう構成されていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の排気系構造（請求項４）は、該エンジンの排気ガスが流通するガス通路を備える排気系構造において、請求項１〜３のいずれか１項に記載の該ガスセンサと、該ガス通路内をＡ通路とＢ通路とに仕切る仕切板とを備え、該仕切板は、該排気ガスの流通方向に沿って、該ガス通路の上流側から該ガスセンサの該保護カバーの近傍まで延びていることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の排気系構造（請求項５）は、該仕切板の該下流端部は、該Ａ通路側に曲がって形成された一方の半部と、該Ｂ通路側に曲がって形成された他方の半部とを備えていることを特徴としている。
また、本発明の排気系構造（請求項６）は、該エンジンは、ＡシリンダおよびＢシリンダを有する自動車用の多気筒エンジンであり、該ガス通路は、該エンジンの排気通路であり、該Ａ通路は、排気通路のうち該Ａシリンダに接続された通路であり、該Ｂ通路は、排気通路のうち該Ｂシリンダに接続された通路であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のガスセンサ（請求項１）によれば、保護カバー内部の検出素子が被水する事態を防止すると共に、サイズやコストの増大を抑制しながら、ガスを積極的に保護カバー内部に導入することができる。
また、本発明のガスセンサ（請求項２）によれば、第１突起部と第２突起部とは、カバー本体の内部に導入されたガスを検出素子の周方向の互いに逆方向に誘導するよう構成されているため、ガスをより積極的に保護カバー内部に導入することができると共に、ガスセンサの取り付け性を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明のガスセンサ（請求項３）によれば、第１突起部と第２突起部とにより、カバー本体の内部に導入されたガスを、カバー本体の外部に沿って流れるガスの流通方向と同一方向に検出素子の周りに誘導するよう構成されているため、ガスをより積極的に保護カバー内部に導入することができる。
また、本発明の排気系構造（請求項４）によれば、Ａ通路とＢ通路とを流れる各々のガスを積極的に保護カバー内部に導入することができ、ガスセンサによる計測精度を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の排気系構造（請求項５）によれば、Ａ通路側に曲がって形成された一方の半部と、Ｂ通路側に曲がって形成された他方の半部とを備えているため、Ａ通路とＢ通路とから流れる各々のガスを保護カバーを取り囲むように分流させることができる。そのため、より積極的に保護カバー内部に導入することができると共に、ガスセンサの計測精度をより向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の排気系構造（請求項６）によれば、自動車における各シリンダから排出される排気ガスを、より積極的に保護カバー内部に導入することができ、ガスセンサによる計測精度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態におけるガスセンサ及びガスセンサを有する排気系構造の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるガスセンサ及びガスセンサを有する排気系構造の主要部の構成を示す模式図であって、（Ａ）は上面、（Ｂ）は側面を示す。なお、（Ａ）は（Ｂ）のｇ−ｇ断面であり、（Ｂ）は（Ａ）のｆ−ｆ断面である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるガスセンサ及び仕切板の端部を示す、図２（Ｂ）中符号ｅで示す部分の拡大模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるガスセンサの第１突起部および第２突起部を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態におけるガスセンサおよびガスセンサ周辺のＡ排気ガスＧAの流れを示す模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態におけるガスセンサおよびガスセンサ周辺のＢ排気ガスＧBの流れを示す模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態におけるガスセンサおよびガスセンサ周辺のＡ排気ガスＧAの流れを示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施形態におけるガスセンサおよびガスセンサ周辺のＢ排気ガスＧBの流れを示す模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態におけるガスセンサの第１突起部および第２突起部を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
以下、図面により、本発明の第１実施形態について説明する。
図１に示すように、自動車に搭載された４気筒のエンジン１は、シリンダブロック１７とシリンダヘッド１８とを主に有して構成されている。
シリンダブロック１７には、第１シリンダ，第２シリンダ，第３シリンダ，第４シリンダ（いずれも図示略）が形成されている。
【００１８】
シリンダヘッド１８には、第１シリンダに臨んで第１吸気ポート（図示略）及び第１排気ポート１３が，第２シリンダに臨んで第２吸気ポート（図示略）及び第２排気ポート１４が，第３シリンダに臨んで第３吸気ポート（図示略）及び第３排気ポート１５が，第４シリンダに臨んで第４吸気ポート（図示略）及び第４排気ポート１６が形成されている。これら各吸気ポート及び各排気ポート１３，１４，１５，１６は、それぞれ吸気バルブ（図示略）又は排気バルブ（図示略）で開閉されるようになっている。
【００１９】
また、エンジン１には排気マニホールド２（ガス通路，排気通路）が接続されている。図１に示すように、排気マニホールド２には、第１排気ポート１３に接続された第１排気枝管６，第２排気ポート１４に接続された第２排気枝管７，第３排気ポート１５に接続された第３排気枝管８，第４排気ポート１６に接続された第４排気枝管９が形成されている。
【００２０】
したがって、第１排気枝管６内には第１シリンダから排出された第１排気ガスＧex1が流通し、第２排気枝管７内には第２シリンダから排出された第２排気ガスＧex2が流通し、第３排気枝管８内には第３シリンダから排出された第３排気ガスＧex3が流通し、第４排気枝管９内には第４シリンダから排出された第４排気ガスＧex4が流通するようになっている。
【００２１】
また、排気マニホールド２においては、第１排気枝管６と第４排気枝管９との集合管であるＡ集合管１０（Ａ通路）と、第２排気枝管７と第３排気枝管８との集合管であるＢ集合管１１（Ｂ通路）とが形成されている。
ところで、このエンジン１の燃焼行程は、第１シリンダ，第３シリンダ，第４シリンダ，第２シリンダという順番で実行されるようになっている。
【００２２】
このため、Ａ集合管１０内を第１排気ガスＧex1が流通し、その後、Ｂ集合管１１内を第３排気ガスＧex3が流通し、その後、Ａ集合管１０内を第４排気ガスＧex4が流通し、Ｂ集合管１０内を第２排気ガスＧex2が流通するようになっている。なお、このようなＡ集合管１０内を流通する第１排気ガスＧex1や第４排気ガスＧex4をＡ排気ガスＧA、Ｂ集合管１１内を流通する第２排気ガスＧex2や第３排気ガスＧex3をＢ排気ガスＧBという。
【００２３】
図２および図３に示すように、排気マニホールド２内の一部をＡ集合管１０とＢ集合管１１とに仕切ることで、Ａ排気ガスＧAとＢ排気ガスＧBとが混合しないようにしている仕切板１９には、その一部が切欠かれた切欠部２０が形成されている。この切欠部２０にはリニア空燃比センサ（ガスセンサ，Linear A/F Sensor，以下「ＬＡＦＳ」という）２２が配置されている。具体的には、ＬＡＦＳ２２は、排気マニホールド２におけるＡ排気ガスＧAおよびＢ排気ガスＧBの流通方向に対して垂直に挿入されている。そして、ＬＡＦＳ２２は、排気マニホールド２のボス３に形成された雌ネジ部４と、ＬＡＦＳ２２に形成された雄ネジ部５とが螺合することで固定されている。
【００２４】
このＬＡＦＳ２２は、排気ガス中の酸素濃度を検出する検出素子２３と、検出素子２３を保護するための保護カバー２４とを有している。そして、ＬＡＦＳ２２による検出のタイミングを、各シリンダの行程のタイミングに合わせて調整することで、各シリンダから排出される第１〜第４排気ガスＧex1〜Ｇex4の空燃比をそれぞれ検出することにより、良好なエンジン制御を実施するようになっている。
【００２５】
また、検出素子２３は、筒状に形成された保護カバー２４の内部に収容されている。
また、図３に示すように、保護カバー２４は、検出素子２３を取り囲むカバー本体２５と、カバー本体２５に形成された複数の第１穴部２６（穴部、第１穴部），複数の第１突起部２８（突起部，第１突起部），複数の第２穴部２７（穴部，第２穴部）及び複数の第２突起部２９（突起部，第２突起部）とを有している。この第１穴部２６及び第２穴部２７は、穴の形状が互いに対称になるように形成されている。
【００２６】
具体的には、第１穴部２６は、筒状に形成されたカバー本体２５の軸方向の一方の端部寄りに設けられた上半部２５ａに形成されており、第２穴部２７は、カバー本体２５の軸方向の他方の端部寄りに設けられた下半部２５ｂに形成されている。また、第１穴部２６及び第２穴部２７はいずれも略二等辺三角形の穴であり、第１穴部２６の一辺２６ａ（第１穴部の縁）および第２穴部２７の一辺２７ａ（第２穴部の縁）は、この略二等辺三角形の穴の底辺にあたる。また、第１穴部２６の一辺２６ａおよび第２穴部２７の一辺２７ａは、Ａ排気ガスＧAおよびＢ排気ガスＧBの流れに対して直交方向に延在するように形成されている。そして、第１穴部２６の頂角と第２穴部２７の頂角とは、互いに逆向きに形成されている。
【００２７】
また、複数の第１突起部２８および複数の第２突起部２９は、突起の形状が互いに対称になるようにされている。
具体的には、第１突起部２８および第２突起部２９はいずれも略二等辺三角形の突起物である。第１突起部２８は、上半部２５ａにおいて第１穴部２６の一辺２６ａから検出素子２３側に向かって突出している。また、第２突起部２９は、下半部２５ｂにおいて第２穴部２７の一辺２７ａから検出素子２３側に向かって突出している。即ち、第１突起部２８と第２突起部２９とは、カバー本体２５の周方向に対して、各々逆方向へ突出するように形成されている。
【００２８】
また、図４に示すように、第１突起部２８は、基部３３と端部３４とを有している。そして、第１突起部２８は、第１穴部２６の一辺２６ａから連続するように形成されている。なお、第１突起部２８のうち、第１穴部２６の一辺２６ａと接している部分を基部３３という。また、第１突起部２８の端部３４は、カバー本体２５から所定距離ｈ離間して形成されている。
【００２９】
また、第２突起部２９は、基部３５と端部３６とを有している。そして、第２突起部２９は、第２穴部２７の一辺２７ａから連続するように形成されている。なお、第２突起部２９のうち、第２穴部２７の一辺２７ａと接している部分を基部３５という。また、第２突起部２９の端部３６は、カバー本体２５から所定距離ｈ離間して形成されている。
ここで、第１突起部２８及び第２突起部２９と、仕切板１９に形成された切欠部２０との位置関係について、以下説明する。
【００３０】
図３に示すように、仕切板１９のＬＡＦＳ２２側の端部２１（下流端部）は、Ｂ集合管１１側に曲がって形成された上端部３０（一方の半部）と、Ａ集合管１０側に曲がって形成された下端部３１（他方の半部）とに分割されている。これら上端部３０及び下端部３１は、保護カバー２４の上流側（Ａ排気ガスＧAおよびＢ排気ガスＧBの流れに対する上流側）に近接して配置されている。
【００３１】
そして、図２（Ｂ）に示す側面視において、上端部３０は、上半部２５ａと概ね同じ高さ（上下方向同位置）に配置され、下端部３１は、下半部２５ｂと概ね同じ高さ（上下方向同位置）に配置されている。
なお、仕切板１９のうち上端部３０と下端部３１とに分割される屈曲部分を基部３２という。そして、図２（Ａ）に示すように、Ａ排気ガスＧAおよびＢ排気ガスＧBを均等に保護カバー２４内に取り込むべく、仕切板１９の基部３２は、保護カバー２４の上面視中心軸Ｃ1の延長線上に位置するようになっている。
【００３２】
本発明の第１実施形態にかかるガスセンサ及びガスセンサを有する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・効果を奏する。
図５に示すように、ＬＡＦＳ２２の上流側のＡ集合管１０には、Ａ排気ガスＧAの主流が図中矢印ＦAに示すように流れる。そして、Ａ排気ガスＧAの主流ＦAの一部が、Ｂ集合管１１側に曲がって形成された上端部３０に一次分岐流ＦA１としてガイドされ、Ｂ集合管１１側に流れこむ。さらに、一次分岐流ＦA１から分岐した二次分岐流ＦA2が、Ｂ集合管１１側からＡ集合管１０側に向かって、保護カバー２４の下流の仕切板１９と保護カバー２４との間の隙間Ｓ1に流れこむ。
【００３３】
本実施形態では、カバー本体２５の上半部２５ａの全周面に設けられた複数の第１突起部２８の突出方向を、カバー本体２５を取り囲むようにして流れるＡ排気ガスＧAの一次分岐流ＦA１および二次分岐流ＦA2の流れに対して同一方向としているため、図５中の各点線矢印で示すように、第１突起部２８が、Ａ排気ガスＧAを保護カバー２４の内部に導入するガイドの役割を果たす。よって、Ａ排気ガスＧAを保護カバー２４内部へ積極的に導入することができる。
【００３４】
同様に、図６に示すように、ＬＡＦＳ２２の上流側のＢ集合管１１には、Ｂ排気ガスＧBの主流が図中矢印ＦBに示すように流れる。そして、Ｂ排気ガスＧBの主流ＦBの一部が、Ａ集合管１０側に曲がって形成された下端部３１に一次分岐流ＦB１としてガイドされ、Ａ集合管１０側に流れこむ。さらに、一次分岐流ＦB１から分岐した二次分岐流ＦB2が、Ａ集合管１０側からＢ集合管１１側に向かって、保護カバー２４の下流の仕切板１９と保護カバー２４との間の隙間Ｓ2に流れこむ。
【００３５】
本実施形態では、カバー本体２５の下半部２５ｂの全周面に設けられた複数の第２突起部２９の突出方向を、カバー本体２５を取り囲むようにして流れるＢ排気ガスＧBの一次分岐流ＦB１および二次分岐流ＦB2の流れに対して同一方向としているため、図６中の各点線矢印で示すように、第２突起部２９が、Ｂ排気ガスＧBを保護カバー２４の内部に導入するガイドの役割を果たす。よって、Ｂ排気ガスＧBを保護カバー２４内部へ積極的に導入することができる。
【００３６】
また、仕切板の基部３２は、保護カバー２４の上面視中心軸Ｃ1の延長線上に位置するようになっているため、Ａ集合管１０内を流れるＡ排気ガスＧA及びＢ集合管１１内を流れるＢ排気ガスＧBの両ガスを均等にＬＡＦＳ２２の保護カバー２４に当てることができる。
また、第１突起部２８の端部３４及び第２突起部２９の端部３５が、所定距離ｈだけカバー本体２５から離間するように形成している（図４参照）。そのため、Ａ集合管１０内及びＢ集合管１１内に存在する水分が水滴となってＡ排気ガスＧA及びＢ排気ガスＧBと共に第１穴部２６及び第２穴部２７を通過しようとした場合にも、第１突起部２８及び第２突起部２９により、水滴が保護カバー内部に浸入することを防止できる。これにより、検出素子２３にクラックが入ったり、割れたりする事態を防止しながら、排気ガスを検出素子２３に当てることができる。
【００３７】
また、カバー本体２５の上半部２５ａの全周面において第１突起部２８の突出方向は同一に形成されており、カバー本体２５の下半部２５ｂの全周面においても第２突起部２９の突出方向は同一に形成されているため、保護カバー２４は周方向に対して位置決めの必要がない。それゆえ、排気マニホールド２のボス３に形成された雌ネジ部４と、ＬＡＦＳ２２に形成された雄ネジ部５とを螺合する際の取り付け性および作業性を向上させることができる。つまり、作業者は、ボス３に対するＬＡＦＳ２２の取り付け角度θ（図５および図６参照）に留意することなく、ＬＡＦＳ２２をボス３に螺合させることができるのである。
【００３８】
このように、Ａ排気ガスＧA又はＢ排気ガスＧBを保護カバー２４内部に、より積極的に導入することができる。そのため、別々のタイミングで流れる第１排気ガスＧex1、第２排気ガスＧex2、第３排気ガスＧex3、第４排気ガスＧex4の各々の酸素量について、１つのＬＡＦＳ２２によって精度良く検出することができる。その結果、各シリンダごとにＬＡＦＳ２２を設けるよりも、コストを抑制しながら精密なエンジン制御を実施することができる。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、図７〜９を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、保護カバー２４における第１穴部２６，第１突起部２８，第２穴部２７および第２突起部２９の形成されている位置が第１実施形態と異なるのみであり、その他の構成は前述した第１実施形態と同様である。そのため、第１実施形態と重複する部分については説明を省略すると共に、第１実施形態と同一の符号を付して説明する。
【００４０】
本実施形態では、図７および図８に示すように、カバー本体２５は、中心軸Ｃ1に対して、Ｂ集合管１１側のＢ半周面２５ｃ（一方の周面）およびＡ集合管１０側のＡ半周面２５ｄ（他方の周面）を有する。
また、Ｂ半周面２５ｃの位置に、複数の第１穴部２６および複数の第１突起部２８が形成されており、Ａ半周面２５ｄの位置に、複数の第２穴部および複数の第２突起部２９が形成されている。
【００４１】
第１穴部２６の頂角と第２穴部２７の頂角とは、筒状に形成されたカバー本体２５の周方向に対して各々逆方向になるように形成されている。また、複数の第１穴部２６及び複数の第２穴部２７は、カバー本体２５のＢ半周面２５ｃ，Ａ半周面２５ｄの位置全体に設けられている。
同様に、第１突起部２８と第２突起部２９とは、筒状に形成されたカバー本体２５の周方向に対して、各々逆方向へ突出するように形成されている。また、複数の第１突起部２８及び複数の第２突起部２９は、カバー本体２５のＢ半周面２５ｃ，Ａ半周面２５ｄの位置全体に設けられている。つまり、第１突起部２８および第２突起部２９を、カバー本体２５の上下方向（上半部２５ａ，下半部２５ｂ）で別々に配置している第１実施形態と異なり（図４参照）、本実施形態では、カバー本体２５の円周方向（Ｂ半周面２５ｃ，Ａ半周面２５ｄ）で別々に配置している（図８参照）。
【００４２】
本発明の第２実施形態にかかるガスセンサ及びガスセンサを有する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・効果を奏する。
図７に示すように、ＬＡＦＳ２２の上流側のＡ集合管１０には、Ａ排気ガスＧAの主流が図中矢印ＦAに示すように流れる。そして、Ａ排気ガスＧAの主流ＦAの一部が、Ｂ集合管１１側に曲がって形成された上端部３０に一次分岐流ＦA3としてガイドされ、Ｂ集合管１１側に流れこむ。そのため、一次分岐流ＦA3が分岐後のＡ排気ガスＧAの主流ＦA（ＦA4）と、一次分岐流ＦA3とが保護カバー２４の外周を取り囲むように流れる。
【００４３】
本実施形態では、カバー本体２５のＢ半周面２５ｃに設けられた複数の第１突起部２８の突出方向を、一次分岐流ＦA3の流れに対して同一方向としているため、図７中のＢ半周面２５ｃ側の各点線矢印（第１突起部２８に隣接する各点線矢印）で示すように、第１突起部２８が、Ａ排気ガスＧAを保護カバー２４の内部に導入するガイドの役割を果たす。同様に、カバー本体２５のＡ半周面２５ｄに設けられた複数の第２突起部２９の突出方向を、主流ＦA（ＦA4）の流れに対して同一方向としているため、図７中のＡ半周面２５ｄ側の各点線矢印（第２突起部２９に隣接する各点線矢印）で示すように、第２突起部２９が、Ａ排気ガスＧAを保護カバー２４の内部に導入するガイドの役割を果たす。よって、Ｂ半周面２５ｃにおいても、Ａ半周面２５ｄにおいても、Ａ排気ガスＧAを保護カバー２４内部へ積極的に導入することができる。
【００４４】
また、図８に示すように、ＬＡＦＳ２２の上流側のＢ集合管１０には、Ｂ排気ガスＧBの主流が図中矢印ＦBに示すように流れる。そして、Ｂ排気ガスＧBの主流ＦBの一部が、Ａ集合管１０側に曲がって形成された下端部３１に一次分岐流ＦB3としてガイドされ、Ａ集合管１０側に流れこむ。そのため、一次分岐流ＦB3が分岐後のＢ排気ガスＧBの主流ＦB（ＦB4）と、一次分岐流ＦB3とが保護カバー２４を取り囲むように流れる。
【００４５】
本実施形態では、カバー本体２５のＢ半周面２５ｃに設けられた複数の第１突起部２８の突出方向を、一次分岐流ＦB3の流れに対して同一方向としているため、図８中のＢ半周面２５ｃ側の各点線矢印（第１突起部２８に隣接する各点線矢印）で示すように、第１突起部２８が、Ｂ排気ガスＧBを保護カバー２４の内部に導入するガイドの役割を果たす。同様に、カバー本体２５のＡ半周面２５ｄに設けられた複数の第２突起部２９の突出方向を、主流ＦB（ＦB4）の流れに対して同一方向としているため、図８中のＡ半周面２５ｄ側の各点線矢印（第２突起部２９に隣接する各点線矢印）で示すように、第２突起部２９が、Ｂ排気ガスＧBを保護カバー２４の内部に導入するガイドの役割を果たす。よって、Ｂ半周面２５ｃにおいても、Ａ半周面２５ｄにおいても、Ｂ排気ガスＧBを保護カバー２４内部へ積極的に導入することができる。
【００４６】
また、仕切板の基部３２は、保護カバー２４の上面視中心軸Ｃ1の延長線上に位置するようになっているため、Ａ集合管１０内を流れるＡ排気ガスＧA及びＢ集合管１１内を流れるＢ排気ガスＧBの両ガスを均等にＬＡＦＳ２２の保護カバー２４内に導入することができる。
また、第１突起部２８の端部３４及び第２突起部２９の端部３５が、所定距離ｈだけカバー本体２５から離間するように形成している（図９参照）。そのため、Ａ集合管１０内及びＢ集合管１１内に存在する水分が水滴となってＡ排気ガスＧA及びＢ排気ガスＧBと共に第１穴部２６及び第２穴部２７を通過しようとした場合にも、第１突起部２８及び第２突起部２９により、水滴が保護カバー内部に浸入することを防止できる。これにより、検出素子２３にクラックが入ったり、割れたりする事態を防止しながら、排気ガスを検出素子２３に当てることができる。
【００４７】
このように、Ａ排気ガスＧA又はＢ排気ガスＧBを保護カバー２４内部に、より積極的に導入することができる。そのため、別々のタイミングで流れる第１排気ガスＧex1、第２排気ガスＧex2、第３排気ガスＧex3、第４排気ガスＧex4の各々の酸素量について、１つのＬＡＦＳ２２によって精度良く検出することができる。その結果、各シリンダごとにＬＡＦＳ２２を設けるよりも、コストを抑制しながら精密なエンジン制御を実施することができる。
【００４８】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
上述の実施形態においてはエンジン１が４気筒である場合を説明したが、このような場合に限定するものではない。例えば、エンジン１が２気筒或いは３気筒であっても良いし、５気筒以上であっても良い。
【００４９】
また、上述の実施形態においては、図２に示すように、仕切板１９の切欠部２０に、ＬＡＦＳ２２が配置されているが、ＬＡＦＳ２２の下流側は仕切板１９を設けなくてもよい。
また、上述の実施形態においては、第１穴部２６及び第２穴部２７は三角形として説明したが、このような形状に限定するものではない。例えば、円形であっても良いし、三角形以外の多角形であってもよい。
【００５０】
また、上述の実施形態においては、第１突起部２８及び第２突起部２９も三角形として説明したが、このような形状に限定するものではない。例えば、円形であっても良いし、三角形以外の多角形であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１ エンジン
２ 排気マニホールド（ガス通路，排気通路）
１０ Ａ集合管（Ａ通路）
１１ Ｂ集合管（Ｂ通路）
１９ 仕切板
２１ 仕切板の端部（下流端部）
２２ ＬＡＦＳ（ガスセンサ）
２３ 検出素子
２４ 保護カバー
２５ カバー本体
２５ａ 上半部
２５ｂ 下半部
２５ｃ 半周面（一方の周面）
２５ｄ 半周面（他方の周面）
２６ 第１穴部（穴部，第１穴部）
２６ａ 第１穴部の一辺（第１穴部の縁）
２７ 第２穴部（穴部，第２穴部）
２７ａ 第２穴部の一辺（第２穴部の縁）
２８ 第１突起部（突起部，第１突起部）
２９ 第２突起部（突起部，第２突起部）
３０ 上端部（一方の半部）
３１ 下端部（他方の半部）
Ｇex1 第１排気ガス
Ｇex2 第２排気ガス
Ｇex3 第３排気ガス
Ｇex4 第４排気ガス
ＧA Ａ排気ガス
ＧB Ｂ排気ガス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのガス通路に取り付けられ、保護カバーの内部に検出素子が収容されたガスセンサにおいて、
該保護カバーは、
該検出素子を取り囲むカバー本体と、
該カバー本体に形成された、該ガス通路内のガスを該カバー本体の内部に導入する穴部と、
該カバー本体の内側に突出した、該穴部から導入されたガスを該検出素子の周りに誘導する突起部とを備える
ことを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
該カバー本体は、筒状に形成されており、
該穴部として、該カバー本体の軸方向の一方の端部寄りに形成された第１穴部、及び、他方の端部寄りに形成された第２穴部を有し、
該突起部として、該第１穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第１突起部、及び、該第２穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第２突起部を有し、
該第１突起部と該第２突起部とは、該カバー本体の内部に導入されたガスを該検出素子の周方向の互いに逆方向に誘導するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
【請求項３】
該カバー本体は、筒状に形成されており、
該穴部として、該カバー本体の一方の周面に形成された第１穴部、及び、他方の周面に形成された第２穴部を有し、
該突起部として、該第１穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第１突起部、及び、該第２穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第２突起部を有し、
該第１突起部と該第２突起部とは、該カバー本体の内部に導入されたガスを該検出素子の周方向の互いに逆方向に誘導するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
【請求項４】
該エンジンの排気ガスが流通するガス通路を備える排気系構造において、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の該ガスセンサと、
該ガス通路内をＡ通路とＢ通路とに仕切る仕切板とを備え、
該仕切板は、該排気ガスの流通方向に沿って、該ガス通路の上流側から該ガスセンサの該保護カバーの近傍まで延びている
ことを特徴とする排気系構造。
【請求項５】
該仕切板の該下流端部は、
該Ａ通路側に曲がって形成された一方の半部と、
該Ｂ通路側に曲がって形成された他方の半部とを備えている
ことを特徴とする請求項４記載の排気系構造。
【請求項６】
該エンジンは、ＡシリンダおよびＢシリンダを有する自動車用の多気筒エンジンであり、
該ガス通路は、該エンジンの排気通路であり、
該Ａ通路は、排気通路のうち該Ａシリンダに接続された通路であり、
該Ｂ通路は、排気通路のうち該Ｂシリンダに接続された通路である
ことを特徴とする請求項４または５に記載の排気系構造。
【請求項１】
エンジンのガス通路に取り付けられ、保護カバーの内部に検出素子が収容されたガスセンサにおいて、
該保護カバーは、
該検出素子を取り囲むカバー本体と、
該カバー本体に形成された、該ガス通路内のガスを該カバー本体の内部に導入する穴部と、
該カバー本体の内側に突出した、該穴部から導入されたガスを該検出素子の周りに誘導する突起部とを備える
ことを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
該カバー本体は、筒状に形成されており、
該穴部として、該カバー本体の軸方向の一方の端部寄りに形成された第１穴部、及び、他方の端部寄りに形成された第２穴部を有し、
該突起部として、該第１穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第１突起部、及び、該第２穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第２突起部を有し、
該第１突起部と該第２突起部とは、該カバー本体の内部に導入されたガスを該検出素子の周方向の互いに逆方向に誘導するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
【請求項３】
該カバー本体は、筒状に形成されており、
該穴部として、該カバー本体の一方の周面に形成された第１穴部、及び、他方の周面に形成された第２穴部を有し、
該突起部として、該第１穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第１突起部、及び、該第２穴部の縁より該検出素子側に向かって突出した第２突起部を有し、
該第１突起部と該第２突起部とは、該カバー本体の内部に導入されたガスを該検出素子の周方向の互いに逆方向に誘導するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
【請求項４】
該エンジンの排気ガスが流通するガス通路を備える排気系構造において、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の該ガスセンサと、
該ガス通路内をＡ通路とＢ通路とに仕切る仕切板とを備え、
該仕切板は、該排気ガスの流通方向に沿って、該ガス通路の上流側から該ガスセンサの該保護カバーの近傍まで延びている
ことを特徴とする排気系構造。
【請求項５】
該仕切板の該下流端部は、
該Ａ通路側に曲がって形成された一方の半部と、
該Ｂ通路側に曲がって形成された他方の半部とを備えている
ことを特徴とする請求項４記載の排気系構造。
【請求項６】
該エンジンは、ＡシリンダおよびＢシリンダを有する自動車用の多気筒エンジンであり、
該ガス通路は、該エンジンの排気通路であり、
該Ａ通路は、排気通路のうち該Ａシリンダに接続された通路であり、
該Ｂ通路は、排気通路のうち該Ｂシリンダに接続された通路である
ことを特徴とする請求項４または５に記載の排気系構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１７５９４（Ｐ２０１１−１７５９４Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６１９０１（Ｐ２００９−１６１９０１）
【出願日】平成２１年７月８日（２００９．７．８）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月８日（２００９．７．８）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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