内燃機関のガスセンサ被水防止構造および被水防止方法
【課題】取入れ吸気量を調整する可動弁を有する副室を吸気通路に設けて、吸気に混入した水滴がガスセンサに直接衝突することを防止して、ガスセンサの被水割れを防止することを目的とする。
【解決手段】ガスセンサ被水防止構造において、吸気ａを導入する開口部６３ａを有して吸気通路６２ａに配設された副室６３と、該副室６３内の中心部に配設されたＡ／Ｆセンサ５８と、副室６３に導入された吸気ａを副室内壁面６３ｂに沿って旋回させるガイド部材７５と、開口部６３ａに軸支され、流れる吸気量が少ない時は、開口部６３ａの流路面積Ｓを拡大し、流れる吸気量が多い時は、開口部の流路面積Ｓを縮小して、副室６３への吸気導入量を、吸気通路を流れる吸気量に対応して調整するベーン部材８０とを備えたことを特徴とする。
【解決手段】ガスセンサ被水防止構造において、吸気ａを導入する開口部６３ａを有して吸気通路６２ａに配設された副室６３と、該副室６３内の中心部に配設されたＡ／Ｆセンサ５８と、副室６３に導入された吸気ａを副室内壁面６３ｂに沿って旋回させるガイド部材７５と、開口部６３ａに軸支され、流れる吸気量が少ない時は、開口部６３ａの流路面積Ｓを拡大し、流れる吸気量が多い時は、開口部の流路面積Ｓを縮小して、副室６３への吸気導入量を、吸気通路を流れる吸気量に対応して調整するベーン部材８０とを備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気通路に取付けられたガスセンサに、吸気中に混入した水滴が付着するのを低減するための、被水防止構造および被水防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の内燃機関は、排ガスの一部を吸気路に再循環するＥＧＲ装置や過給機が設けられ、かつ燃料の噴射量や噴射時期を制御することで、出力を向上させると共に、ＮＯｘやスモークの発生を最小限に抑える運転が可能になってきた。また、ディーゼルエンジン及びその他の内燃機関では、吸気温度を下げ、単位容積当りの吸気質量を増加させて出力を向上させるため、吸気通路にインタークーラを設けている。しかし、インタークーラで吸気を冷却し過ぎると、インタークーラの出口側で吸気から凝縮水が発生する。
【０００３】
この凝縮水が下流側吸気管に設けられたガスセンサなどのセンサ素子に衝突すると、素子割れによりセンサが破損するおそれがある。
また、大量の凝縮水がシリンダに進入すると、蒸気爆発が起こり、シリンダ構成機器が破損するおそれがある。また、排ガス中には燃料の燃焼によって生成される水蒸気が含まれるため、含有水蒸気量は吸気より多い。ＥＧＲ装置を備えた内燃機関では、排ガスの一部が吸気管に導入されるため、インタークーラで冷却されると凝縮水がさらに発生しやすい。
【０００４】
特開２００７−３２１５９３号公報（特許文献１）には、略水平方向に延びる排気管に取付けられたＡ／Ｆセンサに排ガス中の凝縮水が付着するのを低減するために、排気管の内部におけるＡ／Ｆセンサの上流側に、排ガスの一部を当該Ａ／Ｆセンサに対して鋭角に整流するための整流板が備えられている。
整流板により排ガスの一部がＡ／Ｆセンサに対して鋭角に整流されるため、凝縮水がＡ／Ｆセンサに付着する確率が低減する。また、Ａ／Ｆセンサに付着した凝縮水は整流板からの気流により落下が促され、Ａ／Ｆセンサから早期に離脱し易くなる技術が開示されている。
【０００５】
また、特開２００３−６５１７１号公報（特許文献２）には、サージタンクの内部に向かって陥没し、かつ、内部空間に張出すように形成されたＡ／Ｆセンサ取付部にＡ／Ｆセンサが組付けられる。
また、Ａ／Ｆセンサ取付部の底面にサージタンクの壁面を伝わって流れるオイルや水分をせき止めるための環状凸部が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２１５９３号公報
【特許文献２】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】
【０００７】
特許文献１では、Ａ／Ｆセンサの被水を低減するために、該Ａ／Ｆセンサの上流側に整流板を設けて、排ガス中に混入している凝結水がＡ／Ｆセンサに付着する確率を低減させ、更に、排ガスをＡ／Ｆセンサに衝突し、付着した凝縮水は整流板の気流により落下が促され、Ａ／Ｆセンサから早期に離脱させて凝縮水の付着を減少させるが、該Ａ／Ｆセンサの下部は常に排ガスの主流に直接晒される状態となっているため、排ガス中に混合している凝縮水のＡ／Ｆセンサへの付着防止においては十分とは言えないものである。
また、特許文献２では、Ａ／Ｆセンサ取付部の底面にサージタンクの壁面を伝わって流れるオイルや水分をせき止めるための環状凸部が設けられているが、Ａ／Ｆセンサの下部は環状凸部よりサージタンクの内部空間側に突出しており、サージタンクの壁面を伝わって流れるオイルや水分が環状凸部より落下し、吸気ガスに乗ってＡ／Ｆセンサの下部に付着する可能性があり、更に、該Ａ／Ｆセンサの下部は常に吸気の主流に直接晒される状態となっているため、これらオイルや水分のＡ／Ｆセンサへの付着防止においては十分とは言えないものである。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、取入れ吸気量を調整する可動弁を有する副室を吸気通路に設け、該副室内中心部にガスセンサを配設することで、吸気に混入した水滴がガスセンサに直接衝突することを防止して、ガスセンサの被水割れを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するため、内燃機関の吸気通路に取付けられたガスセンサに、該吸気通路を流れる吸気に混入した水滴が付着するのを防止するガスセンサ被水防止構造において、
前記吸気通路の吸気を導入する開口部を有して前記吸気通路に配設された副室と、
該副室内の中心部に配設されたガスセンサと、
前記副室内の副室内壁面と、前記ガスセンサとの間に前記副室に導入された吸気を副室内壁面に沿って旋回させるガイド部材と、
前記開口部に回動可能に軸支されて、前記吸気通路を流れる吸気量が少ないときは、前記開口部の流路面積を拡大し、前記吸気通路を流れる吸気量が多いときは、前記開口部の流路面積を縮小し、前記副室への吸気導入量を、吸気通路を流れる吸気量に対応して調整するベーン部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
このように、ベーン部材によって、吸気通路を流れる吸気量に対応して副室への吸気導入量が調整され、ガスセンサが検知するための必要量の吸気を副室内に導入することができ、ガスセンサの検知信頼性が向上すると共に、ガイド部材によって吸気を副室内壁面に沿って旋回するようにしたので、吸気に含まれている水滴を分離させて、該水滴を副室内壁面に付着させて、ガスセンサの被水防止を図ることによりガスセンサの耐久性向上が図れる。
更に、ガイド部材によって吸気を副室内壁面に沿って旋回するようにしたので、外周部に付着した水滴が再び、副室中心部（ガスセンサ）へもどることを防止できる。
【００１１】
また、本発明において好ましくは、前記副室内の前記ガイド部材と前記ガスセンサとの間に、該ガスセンサの外周面と隙間を有して、前記ガスセンサの重力方向上側位置に、該ガスセンサを覆うように延在する第１保護部と、該第１保護部に連続すると共に、前記開口部に対向した位置に配設され、該開口部から導入された吸気を前記副室内壁面側にガイドする第２保護部とを備えたガスセンサ保護部材を配設するとよい。
【００１２】
このような構成にすることにより、第２保護部材と回動可能なベーン部材とを対向させることで、吸気通路を流れる吸気量が少ないときは、ベーン部材を開いて副室内ガス流量を増加するとともに、第２保護部と回動可能なベーン部材間の流路面積を狭くして吸気流速を高めて、吸気からの水滴分離効果を向上させる。
【００１３】
一方、吸気通路を流れる吸気量が多いときは、ベーン部材を閉じて余分な水滴の侵入を防ぐとともに、第２保護部と回動可能なベーン部材間の流路面積を広くして吸気流速を抑えて、副室内壁面に衝突した水滴が跳ね返り、外周部へ追いやった水滴が再び中心へ戻るのを防止して、ガスセンサの被水を減少させる。
更に、第１保護部は、エンジン停止後に吸気の流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合は、副室内壁面上側に付着した水滴が落下して、ガスセンサが被水するのを防止する。
【００１４】
また、本発明において好ましくは、前記開口部の吸気通路上流側の該吸気通路壁面には、前記副室への吸気導入を容易にするため、前記開口部端縁側を前記副室中心側へ傾斜させた導入傾斜面を設けるとよい。
【００１５】
このように、開口部上流側の吸気通路壁面に導入傾斜面を設けたので、吸気が副室内に導入し易くなり、ガスセンサの誤検出及び、応答遅れを回避することができる。
【００１６】
また、本発明において好ましくは、前記副室の重力方向下面側は、前記開口部に向け且つ、重力方向下側へ傾斜した排水部を設けるとよい。
【００１７】
このような構成にすることにより、エンジン停止後に吸気の流れが停止し，副室内の旋回流が発生しなくなった場合に、副室内壁面上側に付着した水滴が落下して排水部を介して吸気通路に排水されるので、副室内のガスセンサが被水するのを防止できる。
【００１８】
また、本発明において好ましくは、前記開口部の吸気通路下流側端縁部には、前記副室の吸気旋回中心軸線方向略全域に亘り前記ベーン部材の吸気通路下流側端縁部が前記副室と反対側に回動するのを防止するストッパ部材を設けるとよい。
【００１９】
このような構成にすることにより、ベーン部材の開度を制限すると共に、吸気通路の吸気流量が少ないときに、ベーン部材の吸気通路下流側端縁部から副室内の吸気が吸出されるのを防止する。
【００２０】
また、本発明において好ましくは、前記副室は前記開口部が前記吸気通路壁面に設けられ、該吸気通路の壁面から外方へ膨出して形成されるとよい。
【００２１】
このような構成にすることにより、副室が吸気通路内から外方へ膨出しているので、副室による吸気抵抗が少なく、内燃機関の出力への影響が小さい。
【００２２】
また、本発明において好ましくは、前記副室は中空円筒状で前記吸気通路壁面から、前記吸気通路中央側へ突出し、該中空円筒状の突出の先端部が開放されていると共に、前記開口部と前記ベーン部材は前記吸気通路上流側に配設されているとよい。
【００２３】
このような構成にすることにより、副室が吸気通路内に配設されているため、吸気通路の周囲に配置される他の部品との干渉を考慮しなくてよいため、吸気通路のレイアウトが容易となる。
【００２４】
また、本発明において好ましくは、前記副室の副室内壁には前記突出の基端部から前記先端部まで螺旋状の排水ガイド部が設けられるとよい。
【００２５】
このように、副室内壁に螺旋状のガイド溝が設けられているので、副室内に付着した水滴が吸気の旋回流によってガイド溝に沿って吸気通路内に排出されるため、ガスセンサが被水するのをさらに防止できる。
【００２６】
また、本発明は、前述したガスセンサ被水防止構造に適用されてガスセンサの被水防止を行う内燃機関のガスセンサ被水防止方法であって、吸気通路に設けられたエアーフローセンサにて新気吸気量を検出するステップと、エンジン回転数と負荷から低圧ＥＧＲ量と、高圧ＥＧＲ量を予め設定したマップから算出するステップと、吸気通路を流れる前記新気吸気量、低圧ＥＧＲ量及び、高圧ＥＧＲ量を加算して総吸気量を求めるステップと、総吸気量とベーン開度との関係を予め設定したマップを用いて、総吸気量からベーン開度を算出するステップと、該ベーン開度の算出値に基づいてベーン部材の駆動装置にベーン開度の信号を出力するステップとを備えたことを特徴とする。
【００２７】
このようなガスセンサ被水防止方法によると、ベーン開度を、吸気通路を流れる吸気流量に応じて調整するので、水滴が副室内に侵入するのを防止するとともに、ガスセンサが検知するための必要量の吸気を副室内に導入することができ、ガスセンサの検知信頼性の向上および、ガスセンサの被水防止によるガスセンサの耐久性向上が図れる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、吸気通路を流れる吸気の吸気量に対応してガイド部材の開度を調整することにより、ガスセンサが検知するための必要量の吸気を副室内に導入して、ガスセンサの検知信頼性を向上すると共に、ガイド部材によって吸気を副室内壁面に沿って旋回するようにしたので、吸気に含まれている水滴を分離させて、該水滴を副室内壁面に付着させて、ガスセンサの被水防止を図ることによりガスセンサの耐久性向上を図る。
更に、ガイド部材によって吸気を副室内壁面に沿って旋回するようにしたので、外周部に付着した水滴が再び、副室中心部（ガスセンサ）へもどることを防止できる。
また、ガスセンサ保護部材を配設したので、エンジン停止後に吸気の流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合は、副室内壁面上側に付着した水滴が落下して、ガスセンサが被水するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】車両に搭載されたディーゼルエンジンに本発明を適用した全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態における図1のＡ−Ａ断面図を示す。
【図３】（Ａ）は図２のＹ部の部分拡大詳細図で吸気が下方から上方へ流れる場合で、吸気流量が高流量時を示し、（Ｂ）は吸気流量が低流量時を示す。
【図４】（Ａ）は図３（Ａ）のＤ矢視を示し、（Ｂ）は図３（Ａ）のＦ矢視を示す。
【図５】（Ａ）は本発明の第２実施形態における図２のＹ部の部分拡大詳細図で吸気流量が高流量時を示し、（Ｂ）は吸気流量が低流量時を示す。
【図６】図５（Ａ）のＥ−Ｅ断面を示す。
【図７】本発明の第３実施形態における図２のＹ部相当部の概略斜視図を示す。
【図８】（Ａ）は第３実施形態における吸気が下方から上方へ流れる場合の吸気流量が高流量時を示し、（Ｂ）は吸気流量が低流量時を示す。
【図９】（Ａ）は第４実施形態における吸気が上方から下方へ流れる場合の吸気流量が高流量時を示し、（Ｂ）は吸気流量が低流量時を示す。
【図１０】第４実施形態における副室の変形例の斜視図を示す。
【図１１】ベーン駆動の制御フロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
車両に搭載されたディーゼルエンジン１０（以後「エンジン１０」と略称する）に本発明を適用した全体構成を図１〜図２に基づいて説明する。図１に示す本実施形態のエンジン１０において、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。シリンダヘッド１４には、シリンダブロック１２内を往復運動するピストン１３とシリンダヘッド１４とで形成される燃焼室１５の中央（各シリンダの中央）に燃料を噴射する燃料噴射装置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、吸気導入部及び排ガス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を介して第２吸気管１８に接続され、該排ガス排出部は、排気マニホールド１９を介して第１排気管２０に接続されている。
【００３２】
第２吸気管１８及び第１排気管２０の途中に、第２吸気管１８に設けられたコンプレッサ及び第１排気管２０に設けられた排気タービンからなる過給機２２が設けられている。過給機２２より下流側の第２排気管２１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の上流側の第１排気管２０と過給機２２の下流側の第２吸気管１８とを接続する高圧ＥＧＲ管２６と、高圧ＥＧＲ管２６に介設され、ＥＧＲガスを浄化する触媒装置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。
【００３３】
過給機２２の吸気系上流側には、過給機２２の下流側の第２排気管２１と過給機２２の上流側の第１吸気管２３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、低圧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。
【００３４】
過給機２２の下流側の第２吸気管１８には、吸気を冷却するインタークーラ４０が設けられている。上流側の第１吸気管２３の入口２３ａには、フィルタ装置４２と、フィルタ装置４２の下流側に、吸気流量を検出するエアーフローセンサ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の第１吸気管２３及びインタークーラ下流側の第２吸気管１８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（以後Ａ／Ｆセンサと称す）５８が設けられている。
【００３５】
エンジン１０の運転開始で、排ガス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大気が上流側の第１吸気管２３に吸引される。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、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に設けられたシャッタ装置（図示省略）及び電動ファン（図示省略）等を制御する。
【００３６】
かかる構成において、中低負荷時には、高圧ＥＧＲ装置３２で多量の排ガスを第２吸気管１８に再循環させ、排ガス中ＮＯｘ量を低減する。高負荷時には、低圧ＥＧＲ装置３８から少量の排ガスを比較的高精度で第２吸気管１８に再循環させ、排ガス中のＮＯｘ量を低減する。ＥＣＵ６０は、各センサからの検出信号に応じて、過給圧、低圧ＥＧＲ装置３８及び高圧ＥＧＲ装置３２から導入されるＥＧＲガス量、燃料噴射装置１６の燃料噴射量、噴射時期を制御する。これによって、排ガス中のＮＯｘ量を最小限に抑えることができる。
なお、過給圧は、可変ベーンを備えた過給機の可変ベーンの角度調節、又はウェイストゲートを備えた過給機のウェイストゲートの開度調節等によって調節される。
【００３７】
なお、吸気の水蒸気含有可能量は、一般的に吸気ａの圧力と温度に影響され、例えば、吸気ａの圧力が低減すると増加し、吸気ａの圧力が増加すると、減少する。また、吸気ａの温度が低いと、減少し、吸気ａの温度が高いと、増加する。また、水蒸気含有可能量Ｗｍに対する影響は、圧力より温度のほうが大きい。
【００３８】
従って、燃料が燃焼したとき、水が生成されるため、ＥＧＲガスの含有水蒸気量は新気より多い。また、ＥＧＲガスの温度は高いため、水蒸気含有可能量は新気より多くなる。従って、ＥＧＲガスが混合した後の吸気ａの水蒸気量は、新気及びＥＧＲガスに含まれる水蒸気量が合計される。過給機２２によって過給された後、吸気ａの圧力は上昇するが、温度も上昇するため、水蒸気含有可能量は若干多くなる。その後、吸気ａがインタークーラ４０で冷却されると、水蒸気含有可能量が減少し、吸気ａの含有水蒸気量と水蒸気含有可能量との差が凝縮水生成量となる。
このようにして、吸気中に生成された凝縮水は、吸気ａと伴に吸気通路６２ａを形成するサージタンク６２を通過して吸気マニホールド１７から燃焼室へ吸入される。これらの凝縮水がＡ／Ｆセンサ５８等に付着する。
【００３９】
（第１実施形態）
図３及び図４に基づいて、本発明の第１実施形態について説明する。
図３（Ａ）は図２のＹ部の部分拡大詳細図で吸気が下方から上方へ流れる場合で、吸気流量が高流量時を示し、（Ｂ）は吸気流量が低流量時を示す。
図４（Ａ）は図３（Ａ）のＤ矢視を示し、（Ｂ）は図３（Ａ）のＦ矢視を示す。
尚、図４（Ｂ）は図が複雑になるため、ガイド部材とガスセンサ保護部材を省略して示してある。
吸気ａはサージタンク６２の吸気通路６２ａを重力方向下側から上方へ流れ、吸気マニホールド１７に入り、該吸気マニホールド１７の分岐管１７ａからエンジン１０の各燃焼室１５に導入される。
【００４０】
副室６３は、吸気通路６２ａを形成する通路壁面６２ｂに開口部６３ａが配設され、該開口部６３ａに連続して吸気通路６２ａの外方に突出した円筒状（環状）の副室内壁面６３ｂによって空間部６３ｓが形成され、該円筒状の空間部６３ｓの中心軸線ＣＬが水平方向になるように形成されている。
そして、円筒状の中心軸線ＣＬ近傍に、該中心軸線ＣＬに沿ってガスセンサであるＡ／Ｆセンサ５８が配設されている。
また、図４（Ｂ）は、図３（Ａ）のＦ矢視図を示し、Ａ／Ｆセンサ５８は副室６３の側壁面６３ｅから水平方向へ向けた状態で配置されている。
そして、Ａ／Ｆセンサ５８の先端部５８ａは反対側の側壁面６３ｆに対し隙間を有して配置されている。
【００４１】
開口部６３ａの吸気通路６２ａの上流側には、空間部６３ｓに吸気ａが導入され易くする導入傾斜面６３ｃが形成されている。
導入傾斜面６３ｃの傾斜角度θ１は、吸気通路６２ａの通路壁面６２ｂから吸気通路６２ａの外方（副室６３の空間部６３ｓ中心方向）へ傾斜させたものである。
傾斜角度θ１は、吸気通路６２ａから導入する吸気流が後述するガスセンサ保護部材７７の第２保護部材７７ｂと、開口部６３ａに回動可能に軸支される後述するベーン部材８０との間を通過するように設定される。
本実施形態では約１３°の傾斜面とした。傾斜角度を大きくすると副室６３内での旋回流が乱れるし、小さくすると吸気導入効果が少なくなる。
【００４２】
空間部６３ｓにおいて、Ａ／Ｆセンサ５８の周囲には、該Ａ／Ｆセンサ５８と間隔を有して、開口部６３ａから導入された吸気ａが副室内壁面６３ｂに衝突するように配設されたガイド部材７５がＡ／Ｆセンサ５８を取囲むように配置されている。
更に、Ａ／Ｆセンサ５８とガイド部材７５との間にはＡ／Ｆセンサ５８及びガイド部材７５夫々と隙間を有してガスセンサ保護部材７７が配設されている。
【００４３】
ガイド部材７５及び、ガスセンサ保護部材７７は、Ａ／Ｆセンサ５８を副室６３に取付ける取付け部に、Ａ／Ｆセンサ５８の取付と共締めにて固定されている。
ガイド部材７５及び、ガスセンサ保護部材７７の長さはＡ／Ｆセンサ５８の軸線方向長さの略２／３程度になっている。（ガイド部材７５及び、ガスセンサ保護部材７７の取付け状況は図６に同じ。）
【００４４】
また、ガスセンサ保護部材７７は、Ａ／Ｆセンサ５８の重力方向上側位置に該Ａ／Ｆセンサ５８を覆うように配設された第１保護部７７ａと、該第１保護部７７ａに連続すると共に、開口部６３ａに対向した位置に配設された第２保護部材７７ｂとで構成されている。
【００４５】
これは、導入された吸気ａに混入されている水滴が副室内壁面６３ｂに衝突し、跳ね返った水滴がＡ／Ｆセンサ５８に付着しないようにするものである。
そして、第１保護部７７ａはエンジン停止後に吸気ａの流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合、副室内壁面６３ｂ上側に付着した水滴が落下して、排水部を介して吸気通路に排水されるので、副室内のガスセンサの被水を防止できる。
更に、第２保護部材７７ｂは吸気通路６２ａから導入された吸気に含まれる水滴がＡ／Ｆセンサ５８に付着しないようにすると共に、後述するベーン部材８０と協働して吸気ａの流速を調整するものである。
【００４６】
更に、開口部６３ａの吸気通路６２ａ上流側は、該吸気通路６２ａの上流側（重力方向下側）へ傾斜角度θ２を有した排水部である排水傾斜面６３ｄが形成されている。
排水傾斜面６３ｄには、副室内壁面６３ｂに付着した水滴が吸気ａの流れに押されて空間部６３ｓの排水傾斜面６３ｄに到達し、再び、水滴は排水傾斜面６３ｄから吸気ａと伴に吸気通路６２ａに戻っていく。
また、エンジン１０停止後に吸気の流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合は、副室内壁面６３ｂの上側に付着した水滴が落下して、排水部を介して吸気通路６２ａに排水されるので、空間部６３ｓ内の水滴がなくなり、Ａ／Ｆセンサ５８の被水防止がより効果的になる。
【００４７】
開口部６３ａには、吸気通路６２ａを流れる吸気量にともなって副室６３の空間部６３ｓに導入する吸気量を一定量確保するため、吸気導入量を調整するベーン部材８０が配設されている。
図４（Ａ）に示すように、ベーン部材８０は、開口部６３ａに軸部材８０ｂによって回動可能に軸支されている。ベーン部材８０の翼片８０ａは吸気通路６２ａの流通方向の中間部に軸部材８０ｂを介して装着されている。
軸部材８０ｂはＥＣＵ６０からの信号に基づいてベーン部材８０のベーン開度を制御されるようになっている。
ステッパモータ８１は吸気通路６２ａを流れる吸気量が少ないときは、開口部６３ａの流路面積を拡大して、空間部６３ｓに導入する吸気量の必要量を確保するように作動する。
【００４８】
ステッパモータ８１の駆動制御について、図１１に基づいて説明する。
エンジン１を稼働させると、ステップＳ１でスタートし、ステップＳ２において、エアーフローセンサ４４にて新気吸気量Ｌ１を検出する。ステップＳ３において、エンジン回転数（ｒｐｍ）及び、負荷（エンジン運転状態、即ち、アクセル開度）に基づいて、予め設定されたマップから低圧ＥＧＲ量Ｌ２及び高圧ＥＧＲ量Ｌ３を算出する。ステップＳ４において吸気通路６２ａを流れる総吸気量Ｌｓ＝新気吸気量Ｌ１＋低圧ＥＧＲ量Ｌ２＋高圧ＥＧＲ量Ｌ３が算出される。ステップＳ５において、ＥＣＵ６０内にて総吸気量Ｌｓとベーン開度との関係マップからベーン開度θｔを算出する。ステップＳ６にてＥＣＵ６０からステッパモータ８１にベーン開度θｔの信号を出力する。ステップＳ７において、ステッパモータ８１はベーン部材８０を信号に基づいた角度だけ開閉操作する。ステップＳ８にてリターンして、吸気量の変化に基づいて、上記の制御を繰返す。
尚、本実施形態では、ステッパモータを使用したが、ベーン開度θｔを検知する開度センサの検知角度が目標開度になるまで、ＥＣＵ６０からＤＣモータへ駆動電流を発信するようにしてもよい。
【００４９】
ベーン部材８０は、図３（Ａ）に示すように、吸気通路６２ａを流れる吸気量が多い時は、開口部６３ａの流路面積Ｓ１を縮小して、空間部６３ｓに導入する吸気量を必要量に抑制する。
即ち、ベーン部材８０は開口部６３ａを閉じる位置に操作されると、ベーン部材８０の吸気上流側と開口部６３ａの上流側との流路面積Ｓ１が小さくなり、空間部６３ｓへの吸気導入量は抑制される。
一方、ベーン部材８０の下流側と第２保護部材７７ｂとの間の流路面積Ｓ２はＳ２＞Ｓ１となり、吸気ａのガイド部材７５への流速を和らげ、副室内壁面６３ｂに付着している水滴を離脱させるのを防止している。すなわち、副室内壁面６３ｂに衝突した水滴が跳ね返り、外周部へ追いやった水滴が再び中心へ戻るのを防止して、ガスセンサの被水を減少させている。
【００５０】
また、図３（Ｂ）に示すように、吸気通路６２ａを流れる吸気量が少ない時は、開口部６３ａの流路面積Ｓ１を拡大して、空間部６３ｓに導入する吸気量を必要量確保する。
即ち、ベーン部材８０は開口部６３ａを開く位置に操作されると、ベーン部材８０の吸気上流側と開口部６３ａの上流側との流路面積Ｓ１が大きくなり、空間部６３ｓへの吸気導入量は増大される。
一方、ベーン部材８０の下流側と第２保護部材７７ｂとの間の流路面積Ｓ２はＳ２＜Ｓ１となり、吸気ａのガイド部材７５への流速を増加させて、吸気ａに含まれる水滴の分離を促進させて、副室内壁面６３ｂに付着させることによりＡ／Ｆセンサ５８の被水を防止している。
このようにして、吸気通路６２ａを流れる吸気量が少ないときは空間部６３ｓに導入する吸気量の必要量を確保することにより、Ａ／Ｆセンサ５８のセンサ精度を確保すると共に、吸気通路６２ａを流れる吸気量が多いときは、よけいな水滴を空間部６３ｓに導入しないようにしてＡ／Ｆセンサ５８の被水による破損を効果的に防止することができる。
【００５１】
７３はストッパ部材で、開口部６３ａの吸気通路下流側端縁部に副室６３の吸気旋回中心軸線方向略全域に亘り配設されている。該ストッパ部材７３はベーン部材８０の吸気通路下流側端縁部が吸気通路６２ａ側に（副室６３と反対側）回動するのを防止すると共に、吸気の低流量時、ベーン部材８０の吸気通路下流側から空間部６３ｓに吸気ａが侵入するのを防止するものである。
【００５２】
このような構造にすることにより、吸気通路６２ａを流れる吸気量に対応してベーン部材８０を駆動して副室６３内に流入する吸気量を調整することにより、Ａ／Ｆセンサ５８が検知するための必要量の吸気ａを副室６３内に導入して、ガスセンサの検知信頼性を向上すると共に、ガイド部材によって吸気ａを副室内壁面に沿って旋回するようにしたので、吸気ａに含まれている水滴を分離させて、該水滴を副室内壁面６３ｂに付着させて、ガスセンサの被水防止を図ることによりガスセンサの耐久性向上が図れる。
【００５３】
更に、副室６３内の重力方向下側を吸気通路６２ａ側に向け下方へ傾斜させた排水傾斜面６３ｄを設けたので、エンジン１０停止後に吸気ａの流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合は、副室内壁面６３ｂの上側に付着した水滴が落下して、排水傾斜面６３ｄを介して吸気通路６２ａに排水されるので、空間部６３ｓ内の水滴がなくなり、Ａ／Ｆセンサ５８の被水防止がより効果的に得られる。
【００５４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図５及び図６に基づいて説明する。
図６は図が複雑になるためガイド部材とガスセンサ保護部材を省略してある。
尚、第２実施形態は吸気ａの流れ方向が、第１実施形態が下方から上方向へ流れるのに対し、水平方向に流れる以外は同じなので、エンジンシステムの説明は省略し、同一部品は同一符号を付し説明は省略する。
【００５５】
図５（Ａ）は図２のＹ部の部分拡大詳細図で吸気流量が高流量時を示し、（Ｂ）は吸気流量が低流量時を示し、図６は図５（Ａ）のＥ−Ｅ断面を示す。
吸気ａはサージタンク６２の吸気通路６２ａを水平方向から吸気マニホールド１７に入り、該吸気マニホールド１７の分岐管１７ａからエンジン１０の各燃焼室１５に吸入される。
該副室６５の中心部にはＡ／Ｆセンサ５８が配置されている。Ａ／Ｆセンサ５８は図６に示すとおり、副室６５内の上側（重力方向）から下側に向け装着されている。
【００５６】
図５（Ａ）のＥ−Ｅ断面図である図６に示すように、吸気ａは吸気通路６２ａを略水平方向に流れる場合を示している。
副室６５は、吸気通路６２ａを形成する通路壁面６２ｂに開口部６５ａが配設され、該開口部６５ａに連続して吸気通路６２ａの外方に突出した円筒状（環状）の副室内壁面６５ｂによって空間部６５ｓが形成されている。
従って、該円筒状の空間部６５ｓの中心軸線ＣＬが略重力方向になる副室６５が形成される。
【００５７】
そして、円筒状の中心軸線ＣＬ近傍に、該中心軸線ＣＬ（重力方向）に沿ってガスセンサであるＡ／Ｆセンサ５８が配設されている。
そして、Ａ／Ｆセンサ５８の先端部５８ａは反対側の排水部である排水傾斜面６５ｄに対し隙間を有して配置されている。
排水傾斜面６５ｄは吸気通路６２ａが下方（重力方向）に傾斜角度θ３を有して形成されている。
従って、エンジン１０停止後に吸気ａの流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合は、副室内壁面６３ｂの上側に付着した水滴が落下して、排水部を介して吸気通路６２ａに排水されるので、空間部６３ｓ内の水滴がなくなり、Ａ／Ｆセンサ５８の被水防止がより効果的になる。
【００５８】
空間部６５ｓにおいて、Ａ／Ｆセンサ５８の周囲には、該Ａ／Ｆセンサ５８と間隔を有して、開口部６５ａから導入された吸気ａが副室内壁面６５ｂに衝突するように配設されたガイド部材７５がＡ／Ｆセンサ５８を取囲むように配置されている。
更に、Ａ／Ｆセンサ５８とガイド部材７５との間にはＡ／Ｆセンサ５８及びガイド部材７５夫々と隙間を有してガスセンサ保護部材７９が配設されている。
ガスセンサ保護部材７９は、開口部６５ａから導入された吸気ａをガイド部材７５に導くと共に、開口部６５ａの吸気下流側から進入する吸気ａに含まれる水滴からＡ／Ｆセンサ５８の被水を防止する第１保護部７９ａと、該第１保護部７９ａに連続して開口部６５ａに対向した位置に配設された第１保護部７９ａとで構成されている。
【００５９】
開口部６５ａにａにはベーン部材８０及びストッパ部材７３が装着されている。ベーン部材８０及びストッパ部材７３の構造及び、その作用は第１実施形態と同じなので、説明を省略する。
【００６０】
開口部６５ａの吸気通路上流側には、空間部６５ｓに吸気ａが導入され易くする導入傾斜面６５ｃが形成されている。
導入傾斜面６５ｃの傾斜角度θ１は、吸気通路６２ａの通路壁面６２ｂから吸気通路６２ａの外方（副室６５の空間部６５ｓ中心方向）へ傾斜させたものである。
傾斜角度θ１は、吸気通路６２ａから導入する吸気ａがガスセンサ保護部材７９と、開口部６５ａに回動可能に軸支されたベーン部材８０との間を通過するように設定される。
【００６１】
吸気通路６２ａを流れる吸気量に対応してベーン部材８０を駆動することにより、Ａ／Ｆセンサ５８が検知するための必要量の吸気ａを副室６５内に導入して、ガスセンサの検知信頼性を向上すると共に、ガイド部材７５によって吸気ａを副室内壁面６５ｂに沿って旋回するようにしたので、吸気ａに含まれている水滴を分離させて、該水滴を排水傾斜面６５ｄに付着させて、Ａ／Ｆセンサ５８の被水防止を図ることによりＡ／Ｆセンサ５８の耐久性向上を図る。
更に、副室６５内の下側面を吸気通路６２ａ側に向け下方へ傾斜させた排水傾斜面６５ｄとしたので、エンジン１０停止後に吸気ａの流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合、副室内壁面６５ｂの上側に付着した水滴が落下して、排水傾斜面６５ｄを介して吸気通路６２ａに排水されるので、空間部６５ｓ内の水滴がなくなり、Ａ／Ｆセンサ５８の被水防止がより効果的に得られる。
【００６２】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について、図７及び図８に基づいて説明する。
尚、第３実施形態は副室が吸気通路内に突出した以外は、第１実施形態と同じなので、エンジンシステムの説明は省略し、同一部品は同一符号を付し説明は省略する。
【００６３】
図７は本発明の第３実施形態における図２のＹ部相当部の概略斜視図を示し、図８（Ａ）は第３実施形態における吸気ａが下方（重力方向）から上方へ流れる場合の吸気流量が高流量時を示し、（Ｂ）は吸気流量が低流量時を示す。
尚、図７は図が複雑になるため、ガイド部材とガスセンサ保護部材を省略してある。
副室６７は吸気管の通路壁面６２ｂから吸気通路６２ａの中央に向け中空円筒状に突出した形状になっている。
該突出した形状の先端部６７ｄは吸気通路６２ａに開放された状態となっている。
副室６７は、中空円筒状の基部が通路壁面６２ｂに固定され、中空円筒状の中心軸線ＣＬ近傍に、ガスセンサであるＡ／Ｆセンサ５８が該軸線ＣＬに沿って配設されている。副室６７を形成する殻部材６７ｅには吸気通路６２ａから吸気ａを導入する開口部６７ａが形成されている。
【００６４】
開口部６７ａには、該開口部６７ａから副室６７内に導入する吸気量を調整するベーン部材８２が開口部６７ａを閉塞するように配置されている。ベーン部材８２は軸部材８２ｂに固着され、該軸部材８２ｂはステッパモータ８１に連結している。ステッパモータ８１はＥＣＵ６０からの信号に基づいてベーン部材８２の翼片８２ａを操作して、開口部６７ａの吸気導入の流路面積を調整するようになっている。
【００６５】
なお、開口部６７ａとベーン部材８２との隙間は、吸気通路６２ａを流れる吸気ａが高流量時に、ベーン部材８２が全閉位置に操作された状態において、Ａ／Ｆセンサ５８が誤検出しない程度の吸気量が副室６７内に取入れられるような寸法関係になっている。
【００６６】
図８において、吸気ａが重力方向下側から上方へ流れる場合、開口部６７ａは殻部材６７ｅの吸気通路上流側（図８において下側）に配置されている。
空間部６７ｓにおいて、Ａ／Ｆセンサ５８の周囲には、ガイド部材７５がＡ／Ｆセンサ５８を取囲むように配置されている。
更に、Ａ／Ｆセンサ５８とガイド部材７５との間にはＡ／Ｆセンサ５８及びガイド部材７５夫々と隙間を有してガスセンサ保護部材７７が配設されている。
ガスセンサ保護部材７７は、Ａ／Ｆセンサ５８の重力方向上側位置に該Ａ／Ｆセンサ５８を覆うように配設された第１保護部７７ａと、該第１保護部７７ａに連続すると共に、開口部６７ａから導入した吸気ａがＡ／Ｆセンサ５８側に直接流れない位置（開口部６８ａに近接）まで延在させた第２保護部材７７ｂとで構成されている。
第１保護部７７ａはエンジン１の停止に伴い、副室内壁面６７ｂ及び、ガイド部材７５に付着した水滴が落下してＡ／Ｆセンサ５８が被水するのを防止するものである。
【００６７】
吸気ａが高流量時には図８（Ａ）に示すとおり、ベーン部材８２を閉塞し、吸気ａは開口部６７ａとベーン部材８２の隙間から副室６７内に導入され、副室６７内を旋回しながら副室６７の先端部６７ｄから吸気通路６２ａにもどる。
また、吸気ａが低流量時には図８（Ｂ）に示すとおり、ベーン部材８２を開放し、吸気ａは開口部６７ａから副室６７内に導入され、ガイド部材７５によって副室６７内を旋回しながら副室６７の先端部６７ｄから吸気通路６２ａにもどる。
また、図１０に示すように、副室６９の副室内壁面６９ｂには、断面が山形形状で螺旋状突起６９ｃの排水ガイド部を設けて、副室内壁面６９ｂに付着した水滴を吸気ａの旋回流によって積極的に排出するようにするとよい。
尚、本実施形態では、排水ガイド部断面形状を凸状の山形形状の螺旋条としたが、凹状の螺旋溝状としてもよい。
【００６８】
このような構成にすることにより、導入された吸気ａに混入されている水滴が副室内壁面６３ｂに衝突し、跳ね返った水滴が第１保護部７７ａによってＡ／Ｆセンサ５８が被水するのを確実に防止するものである。
そして、第１保護部７７ａはエンジン停止後に吸気ａの流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合は、副室内壁面上側に付着した水滴が落下して、排水部を介して吸気通路に排水されるので、副室内のガスセンサが被水するのを防止できる。
更に、第２保護部材７７ｂは吸気通路６２ａから導入された吸気ａに含まれる水滴がＡ／Ｆセンサ５８に付着しないようにするものである。
【００６９】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について、図９に基づいて説明する。
尚、第４実施形態は第３実施形態に対し、吸気ａの流れが重力方向上側から下側に変わる以外同じなので、同一部品は同一符号を付し説明は省略する。
図９において、副室６８は中空円筒状の基部が通路壁面６２ｂに固定され、中空円筒状の中心軸線ＣＬ近傍に、ガスセンサであるＡ／Ｆセンサ５８が該軸線ＣＬに沿って配設されている。副室６８を形成する殻部材６８ｅには吸気通路６２ａから吸気ａを導入する開口部６８ａが形成されている。
開口部６８ａには、開口部６８ａを閉塞するようにベーン部材８２が配置されている。ベーン部材８２は軸部材８２ｂを介してステッパモータ８１に連結している。ステッパモータ８１はＥＣＵ６０からの信号に基づいてベーン部材８２の翼部材を操作して、開口部６７ａの吸気ａ導入の流路面積を調整するようになっている。
【００７０】
吸気ａが重力方向上側から下方へ流れる場合、開口部６８ａは殻部材６７ｅの吸気通路上流側（図９において上側）に配置されている。
更に、Ａ／Ｆセンサ５８とガイド部材７５との間にはＡ／Ｆセンサ５８及びガイド部材７５夫々と隙間を有してガスセンサ保護部材７８が配設されている。
ガスセンサ保護部材７８は、Ａ／Ｆセンサ５８の重力方向上側位置に該Ａ／Ｆセンサ５８を覆うように配設され、Ａ／Ｆセンサ５８の重力方向上側位置を覆い、エンジン１の停止に伴い、副室内壁面６８ｂ及び、ガイド部材７５に付着した水滴が落下してＡ／Ｆセンサ５８が被水するのを防止する第１保護部７８ａと、該第１保護部７８ａに連続すると共に、開口部６８ａから導入した吸気ａがＡ／Ｆセンサ５８側に直接流れない位置（開口部６８ａに近接）まで延在させた第２保護部材７８ｂと、副室内壁面６８ｂ及び、ガイド部材７５に付着した水滴が落下して、第１保護部７８ａと第２保護部材７８ｂとの接続部にできる凹部を覆う第３保護部材６８ｃとで構成されている。
吸気通路６２ａを流れる吸気ａが高流量時及び、低流量時のベーン部材８２の操作及び吸気ａの流れと、その効果は第３実施形態と同じなので、省略する。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
内燃機関の吸気又は排気通路に装着されるガスセンサが被水して破損するのを防止する被水防止構造として利用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１０ エンジン
２４ 排ガス浄化装置
３８ 低圧ＥＧＲ装置
５８ Ａ／Ｆセンサ（ガスセンサ）
６２ サージタンク
６２ａ 吸気通路
６２ｂ 通路壁面
６３、６５、６７，６８，６９ 副室
６３ａ、６５ａ、６７ａ，６９ａ 開口部
６３ｂ、６５ｂ、６７ｂ、６９ｂ 副室内壁面
６３ｃ、６５ｃ 導入傾斜面
６３ｄ、６５ｄ 排水傾斜面（排水部）
６９ｃ 螺旋状突起（排水ガイド部）
７３ ストッパ部材
７５ ガイド部材
７７，７９ ガスセンサ保護部材
８０、８２ ベーン部材
ａ 吸気
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気通路に取付けられたガスセンサに、吸気中に混入した水滴が付着するのを低減するための、被水防止構造および被水防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の内燃機関は、排ガスの一部を吸気路に再循環するＥＧＲ装置や過給機が設けられ、かつ燃料の噴射量や噴射時期を制御することで、出力を向上させると共に、ＮＯｘやスモークの発生を最小限に抑える運転が可能になってきた。また、ディーゼルエンジン及びその他の内燃機関では、吸気温度を下げ、単位容積当りの吸気質量を増加させて出力を向上させるため、吸気通路にインタークーラを設けている。しかし、インタークーラで吸気を冷却し過ぎると、インタークーラの出口側で吸気から凝縮水が発生する。
【０００３】
この凝縮水が下流側吸気管に設けられたガスセンサなどのセンサ素子に衝突すると、素子割れによりセンサが破損するおそれがある。
また、大量の凝縮水がシリンダに進入すると、蒸気爆発が起こり、シリンダ構成機器が破損するおそれがある。また、排ガス中には燃料の燃焼によって生成される水蒸気が含まれるため、含有水蒸気量は吸気より多い。ＥＧＲ装置を備えた内燃機関では、排ガスの一部が吸気管に導入されるため、インタークーラで冷却されると凝縮水がさらに発生しやすい。
【０００４】
特開２００７−３２１５９３号公報（特許文献１）には、略水平方向に延びる排気管に取付けられたＡ／Ｆセンサに排ガス中の凝縮水が付着するのを低減するために、排気管の内部におけるＡ／Ｆセンサの上流側に、排ガスの一部を当該Ａ／Ｆセンサに対して鋭角に整流するための整流板が備えられている。
整流板により排ガスの一部がＡ／Ｆセンサに対して鋭角に整流されるため、凝縮水がＡ／Ｆセンサに付着する確率が低減する。また、Ａ／Ｆセンサに付着した凝縮水は整流板からの気流により落下が促され、Ａ／Ｆセンサから早期に離脱し易くなる技術が開示されている。
【０００５】
また、特開２００３−６５１７１号公報（特許文献２）には、サージタンクの内部に向かって陥没し、かつ、内部空間に張出すように形成されたＡ／Ｆセンサ取付部にＡ／Ｆセンサが組付けられる。
また、Ａ／Ｆセンサ取付部の底面にサージタンクの壁面を伝わって流れるオイルや水分をせき止めるための環状凸部が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２１５９３号公報
【特許文献２】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】
【０００７】
特許文献１では、Ａ／Ｆセンサの被水を低減するために、該Ａ／Ｆセンサの上流側に整流板を設けて、排ガス中に混入している凝結水がＡ／Ｆセンサに付着する確率を低減させ、更に、排ガスをＡ／Ｆセンサに衝突し、付着した凝縮水は整流板の気流により落下が促され、Ａ／Ｆセンサから早期に離脱させて凝縮水の付着を減少させるが、該Ａ／Ｆセンサの下部は常に排ガスの主流に直接晒される状態となっているため、排ガス中に混合している凝縮水のＡ／Ｆセンサへの付着防止においては十分とは言えないものである。
また、特許文献２では、Ａ／Ｆセンサ取付部の底面にサージタンクの壁面を伝わって流れるオイルや水分をせき止めるための環状凸部が設けられているが、Ａ／Ｆセンサの下部は環状凸部よりサージタンクの内部空間側に突出しており、サージタンクの壁面を伝わって流れるオイルや水分が環状凸部より落下し、吸気ガスに乗ってＡ／Ｆセンサの下部に付着する可能性があり、更に、該Ａ／Ｆセンサの下部は常に吸気の主流に直接晒される状態となっているため、これらオイルや水分のＡ／Ｆセンサへの付着防止においては十分とは言えないものである。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、取入れ吸気量を調整する可動弁を有する副室を吸気通路に設け、該副室内中心部にガスセンサを配設することで、吸気に混入した水滴がガスセンサに直接衝突することを防止して、ガスセンサの被水割れを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するため、内燃機関の吸気通路に取付けられたガスセンサに、該吸気通路を流れる吸気に混入した水滴が付着するのを防止するガスセンサ被水防止構造において、
前記吸気通路の吸気を導入する開口部を有して前記吸気通路に配設された副室と、
該副室内の中心部に配設されたガスセンサと、
前記副室内の副室内壁面と、前記ガスセンサとの間に前記副室に導入された吸気を副室内壁面に沿って旋回させるガイド部材と、
前記開口部に回動可能に軸支されて、前記吸気通路を流れる吸気量が少ないときは、前記開口部の流路面積を拡大し、前記吸気通路を流れる吸気量が多いときは、前記開口部の流路面積を縮小し、前記副室への吸気導入量を、吸気通路を流れる吸気量に対応して調整するベーン部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
このように、ベーン部材によって、吸気通路を流れる吸気量に対応して副室への吸気導入量が調整され、ガスセンサが検知するための必要量の吸気を副室内に導入することができ、ガスセンサの検知信頼性が向上すると共に、ガイド部材によって吸気を副室内壁面に沿って旋回するようにしたので、吸気に含まれている水滴を分離させて、該水滴を副室内壁面に付着させて、ガスセンサの被水防止を図ることによりガスセンサの耐久性向上が図れる。
更に、ガイド部材によって吸気を副室内壁面に沿って旋回するようにしたので、外周部に付着した水滴が再び、副室中心部（ガスセンサ）へもどることを防止できる。
【００１１】
また、本発明において好ましくは、前記副室内の前記ガイド部材と前記ガスセンサとの間に、該ガスセンサの外周面と隙間を有して、前記ガスセンサの重力方向上側位置に、該ガスセンサを覆うように延在する第１保護部と、該第１保護部に連続すると共に、前記開口部に対向した位置に配設され、該開口部から導入された吸気を前記副室内壁面側にガイドする第２保護部とを備えたガスセンサ保護部材を配設するとよい。
【００１２】
このような構成にすることにより、第２保護部材と回動可能なベーン部材とを対向させることで、吸気通路を流れる吸気量が少ないときは、ベーン部材を開いて副室内ガス流量を増加するとともに、第２保護部と回動可能なベーン部材間の流路面積を狭くして吸気流速を高めて、吸気からの水滴分離効果を向上させる。
【００１３】
一方、吸気通路を流れる吸気量が多いときは、ベーン部材を閉じて余分な水滴の侵入を防ぐとともに、第２保護部と回動可能なベーン部材間の流路面積を広くして吸気流速を抑えて、副室内壁面に衝突した水滴が跳ね返り、外周部へ追いやった水滴が再び中心へ戻るのを防止して、ガスセンサの被水を減少させる。
更に、第１保護部は、エンジン停止後に吸気の流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合は、副室内壁面上側に付着した水滴が落下して、ガスセンサが被水するのを防止する。
【００１４】
また、本発明において好ましくは、前記開口部の吸気通路上流側の該吸気通路壁面には、前記副室への吸気導入を容易にするため、前記開口部端縁側を前記副室中心側へ傾斜させた導入傾斜面を設けるとよい。
【００１５】
このように、開口部上流側の吸気通路壁面に導入傾斜面を設けたので、吸気が副室内に導入し易くなり、ガスセンサの誤検出及び、応答遅れを回避することができる。
【００１６】
また、本発明において好ましくは、前記副室の重力方向下面側は、前記開口部に向け且つ、重力方向下側へ傾斜した排水部を設けるとよい。
【００１７】
このような構成にすることにより、エンジン停止後に吸気の流れが停止し，副室内の旋回流が発生しなくなった場合に、副室内壁面上側に付着した水滴が落下して排水部を介して吸気通路に排水されるので、副室内のガスセンサが被水するのを防止できる。
【００１８】
また、本発明において好ましくは、前記開口部の吸気通路下流側端縁部には、前記副室の吸気旋回中心軸線方向略全域に亘り前記ベーン部材の吸気通路下流側端縁部が前記副室と反対側に回動するのを防止するストッパ部材を設けるとよい。
【００１９】
このような構成にすることにより、ベーン部材の開度を制限すると共に、吸気通路の吸気流量が少ないときに、ベーン部材の吸気通路下流側端縁部から副室内の吸気が吸出されるのを防止する。
【００２０】
また、本発明において好ましくは、前記副室は前記開口部が前記吸気通路壁面に設けられ、該吸気通路の壁面から外方へ膨出して形成されるとよい。
【００２１】
このような構成にすることにより、副室が吸気通路内から外方へ膨出しているので、副室による吸気抵抗が少なく、内燃機関の出力への影響が小さい。
【００２２】
また、本発明において好ましくは、前記副室は中空円筒状で前記吸気通路壁面から、前記吸気通路中央側へ突出し、該中空円筒状の突出の先端部が開放されていると共に、前記開口部と前記ベーン部材は前記吸気通路上流側に配設されているとよい。
【００２３】
このような構成にすることにより、副室が吸気通路内に配設されているため、吸気通路の周囲に配置される他の部品との干渉を考慮しなくてよいため、吸気通路のレイアウトが容易となる。
【００２４】
また、本発明において好ましくは、前記副室の副室内壁には前記突出の基端部から前記先端部まで螺旋状の排水ガイド部が設けられるとよい。
【００２５】
このように、副室内壁に螺旋状のガイド溝が設けられているので、副室内に付着した水滴が吸気の旋回流によってガイド溝に沿って吸気通路内に排出されるため、ガスセンサが被水するのをさらに防止できる。
【００２６】
また、本発明は、前述したガスセンサ被水防止構造に適用されてガスセンサの被水防止を行う内燃機関のガスセンサ被水防止方法であって、吸気通路に設けられたエアーフローセンサにて新気吸気量を検出するステップと、エンジン回転数と負荷から低圧ＥＧＲ量と、高圧ＥＧＲ量を予め設定したマップから算出するステップと、吸気通路を流れる前記新気吸気量、低圧ＥＧＲ量及び、高圧ＥＧＲ量を加算して総吸気量を求めるステップと、総吸気量とベーン開度との関係を予め設定したマップを用いて、総吸気量からベーン開度を算出するステップと、該ベーン開度の算出値に基づいてベーン部材の駆動装置にベーン開度の信号を出力するステップとを備えたことを特徴とする。
【００２７】
このようなガスセンサ被水防止方法によると、ベーン開度を、吸気通路を流れる吸気流量に応じて調整するので、水滴が副室内に侵入するのを防止するとともに、ガスセンサが検知するための必要量の吸気を副室内に導入することができ、ガスセンサの検知信頼性の向上および、ガスセンサの被水防止によるガスセンサの耐久性向上が図れる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、吸気通路を流れる吸気の吸気量に対応してガイド部材の開度を調整することにより、ガスセンサが検知するための必要量の吸気を副室内に導入して、ガスセンサの検知信頼性を向上すると共に、ガイド部材によって吸気を副室内壁面に沿って旋回するようにしたので、吸気に含まれている水滴を分離させて、該水滴を副室内壁面に付着させて、ガスセンサの被水防止を図ることによりガスセンサの耐久性向上を図る。
更に、ガイド部材によって吸気を副室内壁面に沿って旋回するようにしたので、外周部に付着した水滴が再び、副室中心部（ガスセンサ）へもどることを防止できる。
また、ガスセンサ保護部材を配設したので、エンジン停止後に吸気の流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合は、副室内壁面上側に付着した水滴が落下して、ガスセンサが被水するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】車両に搭載されたディーゼルエンジンに本発明を適用した全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態における図1のＡ−Ａ断面図を示す。
【図３】（Ａ）は図２のＹ部の部分拡大詳細図で吸気が下方から上方へ流れる場合で、吸気流量が高流量時を示し、（Ｂ）は吸気流量が低流量時を示す。
【図４】（Ａ）は図３（Ａ）のＤ矢視を示し、（Ｂ）は図３（Ａ）のＦ矢視を示す。
【図５】（Ａ）は本発明の第２実施形態における図２のＹ部の部分拡大詳細図で吸気流量が高流量時を示し、（Ｂ）は吸気流量が低流量時を示す。
【図６】図５（Ａ）のＥ−Ｅ断面を示す。
【図７】本発明の第３実施形態における図２のＹ部相当部の概略斜視図を示す。
【図８】（Ａ）は第３実施形態における吸気が下方から上方へ流れる場合の吸気流量が高流量時を示し、（Ｂ）は吸気流量が低流量時を示す。
【図９】（Ａ）は第４実施形態における吸気が上方から下方へ流れる場合の吸気流量が高流量時を示し、（Ｂ）は吸気流量が低流量時を示す。
【図１０】第４実施形態における副室の変形例の斜視図を示す。
【図１１】ベーン駆動の制御フロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
車両に搭載されたディーゼルエンジン１０（以後「エンジン１０」と略称する）に本発明を適用した全体構成を図１〜図２に基づいて説明する。図１に示す本実施形態のエンジン１０において、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。シリンダヘッド１４には、シリンダブロック１２内を往復運動するピストン１３とシリンダヘッド１４とで形成される燃焼室１５の中央（各シリンダの中央）に燃料を噴射する燃料噴射装置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、吸気導入部及び排ガス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を介して第２吸気管１８に接続され、該排ガス排出部は、排気マニホールド１９を介して第１排気管２０に接続されている。
【００３２】
第２吸気管１８及び第１排気管２０の途中に、第２吸気管１８に設けられたコンプレッサ及び第１排気管２０に設けられた排気タービンからなる過給機２２が設けられている。過給機２２より下流側の第２排気管２１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の上流側の第１排気管２０と過給機２２の下流側の第２吸気管１８とを接続する高圧ＥＧＲ管２６と、高圧ＥＧＲ管２６に介設され、ＥＧＲガスを浄化する触媒装置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。
【００３３】
過給機２２の吸気系上流側には、過給機２２の下流側の第２排気管２１と過給機２２の上流側の第１吸気管２３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、低圧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。
【００３４】
過給機２２の下流側の第２吸気管１８には、吸気を冷却するインタークーラ４０が設けられている。上流側の第１吸気管２３の入口２３ａには、フィルタ装置４２と、フィルタ装置４２の下流側に、吸気流量を検出するエアーフローセンサ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の第１吸気管２３及びインタークーラ下流側の第２吸気管１８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（以後Ａ／Ｆセンサと称す）５８が設けられている。
【００３５】
エンジン１０の運転開始で、排ガス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大気が上流側の第１吸気管２３に吸引される。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、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に設けられたシャッタ装置（図示省略）及び電動ファン（図示省略）等を制御する。
【００３６】
かかる構成において、中低負荷時には、高圧ＥＧＲ装置３２で多量の排ガスを第２吸気管１８に再循環させ、排ガス中ＮＯｘ量を低減する。高負荷時には、低圧ＥＧＲ装置３８から少量の排ガスを比較的高精度で第２吸気管１８に再循環させ、排ガス中のＮＯｘ量を低減する。ＥＣＵ６０は、各センサからの検出信号に応じて、過給圧、低圧ＥＧＲ装置３８及び高圧ＥＧＲ装置３２から導入されるＥＧＲガス量、燃料噴射装置１６の燃料噴射量、噴射時期を制御する。これによって、排ガス中のＮＯｘ量を最小限に抑えることができる。
なお、過給圧は、可変ベーンを備えた過給機の可変ベーンの角度調節、又はウェイストゲートを備えた過給機のウェイストゲートの開度調節等によって調節される。
【００３７】
なお、吸気の水蒸気含有可能量は、一般的に吸気ａの圧力と温度に影響され、例えば、吸気ａの圧力が低減すると増加し、吸気ａの圧力が増加すると、減少する。また、吸気ａの温度が低いと、減少し、吸気ａの温度が高いと、増加する。また、水蒸気含有可能量Ｗｍに対する影響は、圧力より温度のほうが大きい。
【００３８】
従って、燃料が燃焼したとき、水が生成されるため、ＥＧＲガスの含有水蒸気量は新気より多い。また、ＥＧＲガスの温度は高いため、水蒸気含有可能量は新気より多くなる。従って、ＥＧＲガスが混合した後の吸気ａの水蒸気量は、新気及びＥＧＲガスに含まれる水蒸気量が合計される。過給機２２によって過給された後、吸気ａの圧力は上昇するが、温度も上昇するため、水蒸気含有可能量は若干多くなる。その後、吸気ａがインタークーラ４０で冷却されると、水蒸気含有可能量が減少し、吸気ａの含有水蒸気量と水蒸気含有可能量との差が凝縮水生成量となる。
このようにして、吸気中に生成された凝縮水は、吸気ａと伴に吸気通路６２ａを形成するサージタンク６２を通過して吸気マニホールド１７から燃焼室へ吸入される。これらの凝縮水がＡ／Ｆセンサ５８等に付着する。
【００３９】
（第１実施形態）
図３及び図４に基づいて、本発明の第１実施形態について説明する。
図３（Ａ）は図２のＹ部の部分拡大詳細図で吸気が下方から上方へ流れる場合で、吸気流量が高流量時を示し、（Ｂ）は吸気流量が低流量時を示す。
図４（Ａ）は図３（Ａ）のＤ矢視を示し、（Ｂ）は図３（Ａ）のＦ矢視を示す。
尚、図４（Ｂ）は図が複雑になるため、ガイド部材とガスセンサ保護部材を省略して示してある。
吸気ａはサージタンク６２の吸気通路６２ａを重力方向下側から上方へ流れ、吸気マニホールド１７に入り、該吸気マニホールド１７の分岐管１７ａからエンジン１０の各燃焼室１５に導入される。
【００４０】
副室６３は、吸気通路６２ａを形成する通路壁面６２ｂに開口部６３ａが配設され、該開口部６３ａに連続して吸気通路６２ａの外方に突出した円筒状（環状）の副室内壁面６３ｂによって空間部６３ｓが形成され、該円筒状の空間部６３ｓの中心軸線ＣＬが水平方向になるように形成されている。
そして、円筒状の中心軸線ＣＬ近傍に、該中心軸線ＣＬに沿ってガスセンサであるＡ／Ｆセンサ５８が配設されている。
また、図４（Ｂ）は、図３（Ａ）のＦ矢視図を示し、Ａ／Ｆセンサ５８は副室６３の側壁面６３ｅから水平方向へ向けた状態で配置されている。
そして、Ａ／Ｆセンサ５８の先端部５８ａは反対側の側壁面６３ｆに対し隙間を有して配置されている。
【００４１】
開口部６３ａの吸気通路６２ａの上流側には、空間部６３ｓに吸気ａが導入され易くする導入傾斜面６３ｃが形成されている。
導入傾斜面６３ｃの傾斜角度θ１は、吸気通路６２ａの通路壁面６２ｂから吸気通路６２ａの外方（副室６３の空間部６３ｓ中心方向）へ傾斜させたものである。
傾斜角度θ１は、吸気通路６２ａから導入する吸気流が後述するガスセンサ保護部材７７の第２保護部材７７ｂと、開口部６３ａに回動可能に軸支される後述するベーン部材８０との間を通過するように設定される。
本実施形態では約１３°の傾斜面とした。傾斜角度を大きくすると副室６３内での旋回流が乱れるし、小さくすると吸気導入効果が少なくなる。
【００４２】
空間部６３ｓにおいて、Ａ／Ｆセンサ５８の周囲には、該Ａ／Ｆセンサ５８と間隔を有して、開口部６３ａから導入された吸気ａが副室内壁面６３ｂに衝突するように配設されたガイド部材７５がＡ／Ｆセンサ５８を取囲むように配置されている。
更に、Ａ／Ｆセンサ５８とガイド部材７５との間にはＡ／Ｆセンサ５８及びガイド部材７５夫々と隙間を有してガスセンサ保護部材７７が配設されている。
【００４３】
ガイド部材７５及び、ガスセンサ保護部材７７は、Ａ／Ｆセンサ５８を副室６３に取付ける取付け部に、Ａ／Ｆセンサ５８の取付と共締めにて固定されている。
ガイド部材７５及び、ガスセンサ保護部材７７の長さはＡ／Ｆセンサ５８の軸線方向長さの略２／３程度になっている。（ガイド部材７５及び、ガスセンサ保護部材７７の取付け状況は図６に同じ。）
【００４４】
また、ガスセンサ保護部材７７は、Ａ／Ｆセンサ５８の重力方向上側位置に該Ａ／Ｆセンサ５８を覆うように配設された第１保護部７７ａと、該第１保護部７７ａに連続すると共に、開口部６３ａに対向した位置に配設された第２保護部材７７ｂとで構成されている。
【００４５】
これは、導入された吸気ａに混入されている水滴が副室内壁面６３ｂに衝突し、跳ね返った水滴がＡ／Ｆセンサ５８に付着しないようにするものである。
そして、第１保護部７７ａはエンジン停止後に吸気ａの流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合、副室内壁面６３ｂ上側に付着した水滴が落下して、排水部を介して吸気通路に排水されるので、副室内のガスセンサの被水を防止できる。
更に、第２保護部材７７ｂは吸気通路６２ａから導入された吸気に含まれる水滴がＡ／Ｆセンサ５８に付着しないようにすると共に、後述するベーン部材８０と協働して吸気ａの流速を調整するものである。
【００４６】
更に、開口部６３ａの吸気通路６２ａ上流側は、該吸気通路６２ａの上流側（重力方向下側）へ傾斜角度θ２を有した排水部である排水傾斜面６３ｄが形成されている。
排水傾斜面６３ｄには、副室内壁面６３ｂに付着した水滴が吸気ａの流れに押されて空間部６３ｓの排水傾斜面６３ｄに到達し、再び、水滴は排水傾斜面６３ｄから吸気ａと伴に吸気通路６２ａに戻っていく。
また、エンジン１０停止後に吸気の流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合は、副室内壁面６３ｂの上側に付着した水滴が落下して、排水部を介して吸気通路６２ａに排水されるので、空間部６３ｓ内の水滴がなくなり、Ａ／Ｆセンサ５８の被水防止がより効果的になる。
【００４７】
開口部６３ａには、吸気通路６２ａを流れる吸気量にともなって副室６３の空間部６３ｓに導入する吸気量を一定量確保するため、吸気導入量を調整するベーン部材８０が配設されている。
図４（Ａ）に示すように、ベーン部材８０は、開口部６３ａに軸部材８０ｂによって回動可能に軸支されている。ベーン部材８０の翼片８０ａは吸気通路６２ａの流通方向の中間部に軸部材８０ｂを介して装着されている。
軸部材８０ｂはＥＣＵ６０からの信号に基づいてベーン部材８０のベーン開度を制御されるようになっている。
ステッパモータ８１は吸気通路６２ａを流れる吸気量が少ないときは、開口部６３ａの流路面積を拡大して、空間部６３ｓに導入する吸気量の必要量を確保するように作動する。
【００４８】
ステッパモータ８１の駆動制御について、図１１に基づいて説明する。
エンジン１を稼働させると、ステップＳ１でスタートし、ステップＳ２において、エアーフローセンサ４４にて新気吸気量Ｌ１を検出する。ステップＳ３において、エンジン回転数（ｒｐｍ）及び、負荷（エンジン運転状態、即ち、アクセル開度）に基づいて、予め設定されたマップから低圧ＥＧＲ量Ｌ２及び高圧ＥＧＲ量Ｌ３を算出する。ステップＳ４において吸気通路６２ａを流れる総吸気量Ｌｓ＝新気吸気量Ｌ１＋低圧ＥＧＲ量Ｌ２＋高圧ＥＧＲ量Ｌ３が算出される。ステップＳ５において、ＥＣＵ６０内にて総吸気量Ｌｓとベーン開度との関係マップからベーン開度θｔを算出する。ステップＳ６にてＥＣＵ６０からステッパモータ８１にベーン開度θｔの信号を出力する。ステップＳ７において、ステッパモータ８１はベーン部材８０を信号に基づいた角度だけ開閉操作する。ステップＳ８にてリターンして、吸気量の変化に基づいて、上記の制御を繰返す。
尚、本実施形態では、ステッパモータを使用したが、ベーン開度θｔを検知する開度センサの検知角度が目標開度になるまで、ＥＣＵ６０からＤＣモータへ駆動電流を発信するようにしてもよい。
【００４９】
ベーン部材８０は、図３（Ａ）に示すように、吸気通路６２ａを流れる吸気量が多い時は、開口部６３ａの流路面積Ｓ１を縮小して、空間部６３ｓに導入する吸気量を必要量に抑制する。
即ち、ベーン部材８０は開口部６３ａを閉じる位置に操作されると、ベーン部材８０の吸気上流側と開口部６３ａの上流側との流路面積Ｓ１が小さくなり、空間部６３ｓへの吸気導入量は抑制される。
一方、ベーン部材８０の下流側と第２保護部材７７ｂとの間の流路面積Ｓ２はＳ２＞Ｓ１となり、吸気ａのガイド部材７５への流速を和らげ、副室内壁面６３ｂに付着している水滴を離脱させるのを防止している。すなわち、副室内壁面６３ｂに衝突した水滴が跳ね返り、外周部へ追いやった水滴が再び中心へ戻るのを防止して、ガスセンサの被水を減少させている。
【００５０】
また、図３（Ｂ）に示すように、吸気通路６２ａを流れる吸気量が少ない時は、開口部６３ａの流路面積Ｓ１を拡大して、空間部６３ｓに導入する吸気量を必要量確保する。
即ち、ベーン部材８０は開口部６３ａを開く位置に操作されると、ベーン部材８０の吸気上流側と開口部６３ａの上流側との流路面積Ｓ１が大きくなり、空間部６３ｓへの吸気導入量は増大される。
一方、ベーン部材８０の下流側と第２保護部材７７ｂとの間の流路面積Ｓ２はＳ２＜Ｓ１となり、吸気ａのガイド部材７５への流速を増加させて、吸気ａに含まれる水滴の分離を促進させて、副室内壁面６３ｂに付着させることによりＡ／Ｆセンサ５８の被水を防止している。
このようにして、吸気通路６２ａを流れる吸気量が少ないときは空間部６３ｓに導入する吸気量の必要量を確保することにより、Ａ／Ｆセンサ５８のセンサ精度を確保すると共に、吸気通路６２ａを流れる吸気量が多いときは、よけいな水滴を空間部６３ｓに導入しないようにしてＡ／Ｆセンサ５８の被水による破損を効果的に防止することができる。
【００５１】
７３はストッパ部材で、開口部６３ａの吸気通路下流側端縁部に副室６３の吸気旋回中心軸線方向略全域に亘り配設されている。該ストッパ部材７３はベーン部材８０の吸気通路下流側端縁部が吸気通路６２ａ側に（副室６３と反対側）回動するのを防止すると共に、吸気の低流量時、ベーン部材８０の吸気通路下流側から空間部６３ｓに吸気ａが侵入するのを防止するものである。
【００５２】
このような構造にすることにより、吸気通路６２ａを流れる吸気量に対応してベーン部材８０を駆動して副室６３内に流入する吸気量を調整することにより、Ａ／Ｆセンサ５８が検知するための必要量の吸気ａを副室６３内に導入して、ガスセンサの検知信頼性を向上すると共に、ガイド部材によって吸気ａを副室内壁面に沿って旋回するようにしたので、吸気ａに含まれている水滴を分離させて、該水滴を副室内壁面６３ｂに付着させて、ガスセンサの被水防止を図ることによりガスセンサの耐久性向上が図れる。
【００５３】
更に、副室６３内の重力方向下側を吸気通路６２ａ側に向け下方へ傾斜させた排水傾斜面６３ｄを設けたので、エンジン１０停止後に吸気ａの流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合は、副室内壁面６３ｂの上側に付着した水滴が落下して、排水傾斜面６３ｄを介して吸気通路６２ａに排水されるので、空間部６３ｓ内の水滴がなくなり、Ａ／Ｆセンサ５８の被水防止がより効果的に得られる。
【００５４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図５及び図６に基づいて説明する。
図６は図が複雑になるためガイド部材とガスセンサ保護部材を省略してある。
尚、第２実施形態は吸気ａの流れ方向が、第１実施形態が下方から上方向へ流れるのに対し、水平方向に流れる以外は同じなので、エンジンシステムの説明は省略し、同一部品は同一符号を付し説明は省略する。
【００５５】
図５（Ａ）は図２のＹ部の部分拡大詳細図で吸気流量が高流量時を示し、（Ｂ）は吸気流量が低流量時を示し、図６は図５（Ａ）のＥ−Ｅ断面を示す。
吸気ａはサージタンク６２の吸気通路６２ａを水平方向から吸気マニホールド１７に入り、該吸気マニホールド１７の分岐管１７ａからエンジン１０の各燃焼室１５に吸入される。
該副室６５の中心部にはＡ／Ｆセンサ５８が配置されている。Ａ／Ｆセンサ５８は図６に示すとおり、副室６５内の上側（重力方向）から下側に向け装着されている。
【００５６】
図５（Ａ）のＥ−Ｅ断面図である図６に示すように、吸気ａは吸気通路６２ａを略水平方向に流れる場合を示している。
副室６５は、吸気通路６２ａを形成する通路壁面６２ｂに開口部６５ａが配設され、該開口部６５ａに連続して吸気通路６２ａの外方に突出した円筒状（環状）の副室内壁面６５ｂによって空間部６５ｓが形成されている。
従って、該円筒状の空間部６５ｓの中心軸線ＣＬが略重力方向になる副室６５が形成される。
【００５７】
そして、円筒状の中心軸線ＣＬ近傍に、該中心軸線ＣＬ（重力方向）に沿ってガスセンサであるＡ／Ｆセンサ５８が配設されている。
そして、Ａ／Ｆセンサ５８の先端部５８ａは反対側の排水部である排水傾斜面６５ｄに対し隙間を有して配置されている。
排水傾斜面６５ｄは吸気通路６２ａが下方（重力方向）に傾斜角度θ３を有して形成されている。
従って、エンジン１０停止後に吸気ａの流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合は、副室内壁面６３ｂの上側に付着した水滴が落下して、排水部を介して吸気通路６２ａに排水されるので、空間部６３ｓ内の水滴がなくなり、Ａ／Ｆセンサ５８の被水防止がより効果的になる。
【００５８】
空間部６５ｓにおいて、Ａ／Ｆセンサ５８の周囲には、該Ａ／Ｆセンサ５８と間隔を有して、開口部６５ａから導入された吸気ａが副室内壁面６５ｂに衝突するように配設されたガイド部材７５がＡ／Ｆセンサ５８を取囲むように配置されている。
更に、Ａ／Ｆセンサ５８とガイド部材７５との間にはＡ／Ｆセンサ５８及びガイド部材７５夫々と隙間を有してガスセンサ保護部材７９が配設されている。
ガスセンサ保護部材７９は、開口部６５ａから導入された吸気ａをガイド部材７５に導くと共に、開口部６５ａの吸気下流側から進入する吸気ａに含まれる水滴からＡ／Ｆセンサ５８の被水を防止する第１保護部７９ａと、該第１保護部７９ａに連続して開口部６５ａに対向した位置に配設された第１保護部７９ａとで構成されている。
【００５９】
開口部６５ａにａにはベーン部材８０及びストッパ部材７３が装着されている。ベーン部材８０及びストッパ部材７３の構造及び、その作用は第１実施形態と同じなので、説明を省略する。
【００６０】
開口部６５ａの吸気通路上流側には、空間部６５ｓに吸気ａが導入され易くする導入傾斜面６５ｃが形成されている。
導入傾斜面６５ｃの傾斜角度θ１は、吸気通路６２ａの通路壁面６２ｂから吸気通路６２ａの外方（副室６５の空間部６５ｓ中心方向）へ傾斜させたものである。
傾斜角度θ１は、吸気通路６２ａから導入する吸気ａがガスセンサ保護部材７９と、開口部６５ａに回動可能に軸支されたベーン部材８０との間を通過するように設定される。
【００６１】
吸気通路６２ａを流れる吸気量に対応してベーン部材８０を駆動することにより、Ａ／Ｆセンサ５８が検知するための必要量の吸気ａを副室６５内に導入して、ガスセンサの検知信頼性を向上すると共に、ガイド部材７５によって吸気ａを副室内壁面６５ｂに沿って旋回するようにしたので、吸気ａに含まれている水滴を分離させて、該水滴を排水傾斜面６５ｄに付着させて、Ａ／Ｆセンサ５８の被水防止を図ることによりＡ／Ｆセンサ５８の耐久性向上を図る。
更に、副室６５内の下側面を吸気通路６２ａ側に向け下方へ傾斜させた排水傾斜面６５ｄとしたので、エンジン１０停止後に吸気ａの流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合、副室内壁面６５ｂの上側に付着した水滴が落下して、排水傾斜面６５ｄを介して吸気通路６２ａに排水されるので、空間部６５ｓ内の水滴がなくなり、Ａ／Ｆセンサ５８の被水防止がより効果的に得られる。
【００６２】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について、図７及び図８に基づいて説明する。
尚、第３実施形態は副室が吸気通路内に突出した以外は、第１実施形態と同じなので、エンジンシステムの説明は省略し、同一部品は同一符号を付し説明は省略する。
【００６３】
図７は本発明の第３実施形態における図２のＹ部相当部の概略斜視図を示し、図８（Ａ）は第３実施形態における吸気ａが下方（重力方向）から上方へ流れる場合の吸気流量が高流量時を示し、（Ｂ）は吸気流量が低流量時を示す。
尚、図７は図が複雑になるため、ガイド部材とガスセンサ保護部材を省略してある。
副室６７は吸気管の通路壁面６２ｂから吸気通路６２ａの中央に向け中空円筒状に突出した形状になっている。
該突出した形状の先端部６７ｄは吸気通路６２ａに開放された状態となっている。
副室６７は、中空円筒状の基部が通路壁面６２ｂに固定され、中空円筒状の中心軸線ＣＬ近傍に、ガスセンサであるＡ／Ｆセンサ５８が該軸線ＣＬに沿って配設されている。副室６７を形成する殻部材６７ｅには吸気通路６２ａから吸気ａを導入する開口部６７ａが形成されている。
【００６４】
開口部６７ａには、該開口部６７ａから副室６７内に導入する吸気量を調整するベーン部材８２が開口部６７ａを閉塞するように配置されている。ベーン部材８２は軸部材８２ｂに固着され、該軸部材８２ｂはステッパモータ８１に連結している。ステッパモータ８１はＥＣＵ６０からの信号に基づいてベーン部材８２の翼片８２ａを操作して、開口部６７ａの吸気導入の流路面積を調整するようになっている。
【００６５】
なお、開口部６７ａとベーン部材８２との隙間は、吸気通路６２ａを流れる吸気ａが高流量時に、ベーン部材８２が全閉位置に操作された状態において、Ａ／Ｆセンサ５８が誤検出しない程度の吸気量が副室６７内に取入れられるような寸法関係になっている。
【００６６】
図８において、吸気ａが重力方向下側から上方へ流れる場合、開口部６７ａは殻部材６７ｅの吸気通路上流側（図８において下側）に配置されている。
空間部６７ｓにおいて、Ａ／Ｆセンサ５８の周囲には、ガイド部材７５がＡ／Ｆセンサ５８を取囲むように配置されている。
更に、Ａ／Ｆセンサ５８とガイド部材７５との間にはＡ／Ｆセンサ５８及びガイド部材７５夫々と隙間を有してガスセンサ保護部材７７が配設されている。
ガスセンサ保護部材７７は、Ａ／Ｆセンサ５８の重力方向上側位置に該Ａ／Ｆセンサ５８を覆うように配設された第１保護部７７ａと、該第１保護部７７ａに連続すると共に、開口部６７ａから導入した吸気ａがＡ／Ｆセンサ５８側に直接流れない位置（開口部６８ａに近接）まで延在させた第２保護部材７７ｂとで構成されている。
第１保護部７７ａはエンジン１の停止に伴い、副室内壁面６７ｂ及び、ガイド部材７５に付着した水滴が落下してＡ／Ｆセンサ５８が被水するのを防止するものである。
【００６７】
吸気ａが高流量時には図８（Ａ）に示すとおり、ベーン部材８２を閉塞し、吸気ａは開口部６７ａとベーン部材８２の隙間から副室６７内に導入され、副室６７内を旋回しながら副室６７の先端部６７ｄから吸気通路６２ａにもどる。
また、吸気ａが低流量時には図８（Ｂ）に示すとおり、ベーン部材８２を開放し、吸気ａは開口部６７ａから副室６７内に導入され、ガイド部材７５によって副室６７内を旋回しながら副室６７の先端部６７ｄから吸気通路６２ａにもどる。
また、図１０に示すように、副室６９の副室内壁面６９ｂには、断面が山形形状で螺旋状突起６９ｃの排水ガイド部を設けて、副室内壁面６９ｂに付着した水滴を吸気ａの旋回流によって積極的に排出するようにするとよい。
尚、本実施形態では、排水ガイド部断面形状を凸状の山形形状の螺旋条としたが、凹状の螺旋溝状としてもよい。
【００６８】
このような構成にすることにより、導入された吸気ａに混入されている水滴が副室内壁面６３ｂに衝突し、跳ね返った水滴が第１保護部７７ａによってＡ／Ｆセンサ５８が被水するのを確実に防止するものである。
そして、第１保護部７７ａはエンジン停止後に吸気ａの流れが停止し，副室内旋回流が発生しなくなった場合は、副室内壁面上側に付着した水滴が落下して、排水部を介して吸気通路に排水されるので、副室内のガスセンサが被水するのを防止できる。
更に、第２保護部材７７ｂは吸気通路６２ａから導入された吸気ａに含まれる水滴がＡ／Ｆセンサ５８に付着しないようにするものである。
【００６９】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について、図９に基づいて説明する。
尚、第４実施形態は第３実施形態に対し、吸気ａの流れが重力方向上側から下側に変わる以外同じなので、同一部品は同一符号を付し説明は省略する。
図９において、副室６８は中空円筒状の基部が通路壁面６２ｂに固定され、中空円筒状の中心軸線ＣＬ近傍に、ガスセンサであるＡ／Ｆセンサ５８が該軸線ＣＬに沿って配設されている。副室６８を形成する殻部材６８ｅには吸気通路６２ａから吸気ａを導入する開口部６８ａが形成されている。
開口部６８ａには、開口部６８ａを閉塞するようにベーン部材８２が配置されている。ベーン部材８２は軸部材８２ｂを介してステッパモータ８１に連結している。ステッパモータ８１はＥＣＵ６０からの信号に基づいてベーン部材８２の翼部材を操作して、開口部６７ａの吸気ａ導入の流路面積を調整するようになっている。
【００７０】
吸気ａが重力方向上側から下方へ流れる場合、開口部６８ａは殻部材６７ｅの吸気通路上流側（図９において上側）に配置されている。
更に、Ａ／Ｆセンサ５８とガイド部材７５との間にはＡ／Ｆセンサ５８及びガイド部材７５夫々と隙間を有してガスセンサ保護部材７８が配設されている。
ガスセンサ保護部材７８は、Ａ／Ｆセンサ５８の重力方向上側位置に該Ａ／Ｆセンサ５８を覆うように配設され、Ａ／Ｆセンサ５８の重力方向上側位置を覆い、エンジン１の停止に伴い、副室内壁面６８ｂ及び、ガイド部材７５に付着した水滴が落下してＡ／Ｆセンサ５８が被水するのを防止する第１保護部７８ａと、該第１保護部７８ａに連続すると共に、開口部６８ａから導入した吸気ａがＡ／Ｆセンサ５８側に直接流れない位置（開口部６８ａに近接）まで延在させた第２保護部材７８ｂと、副室内壁面６８ｂ及び、ガイド部材７５に付着した水滴が落下して、第１保護部７８ａと第２保護部材７８ｂとの接続部にできる凹部を覆う第３保護部材６８ｃとで構成されている。
吸気通路６２ａを流れる吸気ａが高流量時及び、低流量時のベーン部材８２の操作及び吸気ａの流れと、その効果は第３実施形態と同じなので、省略する。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
内燃機関の吸気又は排気通路に装着されるガスセンサが被水して破損するのを防止する被水防止構造として利用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１０ エンジン
２４ 排ガス浄化装置
３８ 低圧ＥＧＲ装置
５８ Ａ／Ｆセンサ（ガスセンサ）
６２ サージタンク
６２ａ 吸気通路
６２ｂ 通路壁面
６３、６５、６７，６８，６９ 副室
６３ａ、６５ａ、６７ａ，６９ａ 開口部
６３ｂ、６５ｂ、６７ｂ、６９ｂ 副室内壁面
６３ｃ、６５ｃ 導入傾斜面
６３ｄ、６５ｄ 排水傾斜面（排水部）
６９ｃ 螺旋状突起（排水ガイド部）
７３ ストッパ部材
７５ ガイド部材
７７，７９ ガスセンサ保護部材
８０、８２ ベーン部材
ａ 吸気
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に取付けられたガスセンサに、該吸気通路を流れる吸気に混入した水滴が付着するのを防止するガスセンサ被水防止構造において、
前記吸気通路の吸気を導入する開口部を有して前記吸気通路に配設された副室と、
該副室内の中心部に配設されたガスセンサと、
前記副室内の副室内壁面と、前記ガスセンサとの間に前記副室に導入された吸気を副室内壁面に沿って旋回させるガイド部材と、
前記開口部に回動可能に軸支されて、前記吸気通路を流れる吸気量が少ないときは、前記開口部の流路面積を拡大し、前記吸気通路を流れる吸気量が多いときは、前記開口部の流路面積を縮小し、前記副室への吸気導入量を、吸気通路を流れる吸気量に対応して調整するベーン部材と、を備えたことを特徴とする内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項２】
前記副室内の前記ガイド部材と前記ガスセンサとの間に、該ガスセンサの外周面と隙間を有して、前記ガスセンサの重力方向上側位置に、該ガスセンサを覆うように延在する第１保護部と、該第１保護部に連続すると共に、前記開口部に対向した位置に配設され、該開口部から導入された吸気を前記副室内壁面側にガイドする第２保護部とを備えたガスセンサ保護部材を配設したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項３】
前記開口部の吸気通路上流側の該吸気通路壁面には、前記副室への吸気導入を容易にするため、前記開口部端縁側を前記副室中心側へ傾斜させた導入傾斜面を設けたことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項４】
前記副室の重力方向下面側は、前記開口部に向け且つ、重力方向下側へ傾斜した排水部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項５】
前記開口部の吸気通路下流側端縁部には、前記副室の吸気旋回中心軸線方向略全域に亘り前記ベーン部材の吸気通路下流側端縁部が前記副室と反対側に回動するのを防止するストッパ部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項６】
前記副室は前記開口部が前記吸気通路壁面に設けられ、該吸気通路の壁面から外方へ膨出して形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項７】
前記副室は中空円筒状で前記吸気通路壁面から、前記吸気通路中央側へ突出し、該中空円筒状の突出の先端部が開放されていると共に、前記開口部と前記ベーン部材は前記吸気通路上流側に配設されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項８】
前記副室の副室内壁には前記突出の基端部から前記先端部まで螺旋状の排水ガイド部が設けられていることを特徴とする請求項７記載の内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のガスセンサ被水防止構造に適用されてガスセンサの被水防止を行う内燃機関のガスセンサ被水防止方法であって、
吸気通路に設けられたエアーフローセンサにて新気吸気量を検出するステップと、エンジン回転数と負荷から低圧ＥＧＲ量と、高圧ＥＧＲ量を予め設定したマップから算出するステップと、吸気通路を流れる前記新気吸気量、低圧ＥＧＲ量及び、高圧ＥＧＲ量を加算して総吸気量を求めるステップと、総吸気量とベーン開度との関係を予め設定したマップを用いて、総吸気量からベーン開度を算出するステップと、該ベーン開度の算出値に基づいてベーン部材の駆動装置にベーン開度の信号を出力するステップと、を備えたことを特徴とする内燃機関のガスセンサ被水防止方法。
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に取付けられたガスセンサに、該吸気通路を流れる吸気に混入した水滴が付着するのを防止するガスセンサ被水防止構造において、
前記吸気通路の吸気を導入する開口部を有して前記吸気通路に配設された副室と、
該副室内の中心部に配設されたガスセンサと、
前記副室内の副室内壁面と、前記ガスセンサとの間に前記副室に導入された吸気を副室内壁面に沿って旋回させるガイド部材と、
前記開口部に回動可能に軸支されて、前記吸気通路を流れる吸気量が少ないときは、前記開口部の流路面積を拡大し、前記吸気通路を流れる吸気量が多いときは、前記開口部の流路面積を縮小し、前記副室への吸気導入量を、吸気通路を流れる吸気量に対応して調整するベーン部材と、を備えたことを特徴とする内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項２】
前記副室内の前記ガイド部材と前記ガスセンサとの間に、該ガスセンサの外周面と隙間を有して、前記ガスセンサの重力方向上側位置に、該ガスセンサを覆うように延在する第１保護部と、該第１保護部に連続すると共に、前記開口部に対向した位置に配設され、該開口部から導入された吸気を前記副室内壁面側にガイドする第２保護部とを備えたガスセンサ保護部材を配設したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項３】
前記開口部の吸気通路上流側の該吸気通路壁面には、前記副室への吸気導入を容易にするため、前記開口部端縁側を前記副室中心側へ傾斜させた導入傾斜面を設けたことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項４】
前記副室の重力方向下面側は、前記開口部に向け且つ、重力方向下側へ傾斜した排水部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項５】
前記開口部の吸気通路下流側端縁部には、前記副室の吸気旋回中心軸線方向略全域に亘り前記ベーン部材の吸気通路下流側端縁部が前記副室と反対側に回動するのを防止するストッパ部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項６】
前記副室は前記開口部が前記吸気通路壁面に設けられ、該吸気通路の壁面から外方へ膨出して形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項７】
前記副室は中空円筒状で前記吸気通路壁面から、前記吸気通路中央側へ突出し、該中空円筒状の突出の先端部が開放されていると共に、前記開口部と前記ベーン部材は前記吸気通路上流側に配設されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項８】
前記副室の副室内壁には前記突出の基端部から前記先端部まで螺旋状の排水ガイド部が設けられていることを特徴とする請求項７記載の内燃機関のガスセンサ被水防止構造。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のガスセンサ被水防止構造に適用されてガスセンサの被水防止を行う内燃機関のガスセンサ被水防止方法であって、
吸気通路に設けられたエアーフローセンサにて新気吸気量を検出するステップと、エンジン回転数と負荷から低圧ＥＧＲ量と、高圧ＥＧＲ量を予め設定したマップから算出するステップと、吸気通路を流れる前記新気吸気量、低圧ＥＧＲ量及び、高圧ＥＧＲ量を加算して総吸気量を求めるステップと、総吸気量とベーン開度との関係を予め設定したマップを用いて、総吸気量からベーン開度を算出するステップと、該ベーン開度の算出値に基づいてベーン部材の駆動装置にベーン開度の信号を出力するステップと、を備えたことを特徴とする内燃機関のガスセンサ被水防止方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−６０９３４（Ｐ２０１３−６０９３４Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１６５０（Ｐ２０１１−２０１６５０）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【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２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【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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