排気センサー
【課題】排気センサーの取り付けによるエンジンの背圧の上昇を抑制することにより、エンジンの燃費悪化を防止する。
【解決手段】排気ガス成分の測定を行う排気センサー１０において、エンジン１の排気管５外部に配置される筒状のセンサー本体１１と、センサー本体１１の一端部に形成されたガス入口１２と、センサー本体１１の他端部に形成されたガス出口１３とを備え、ガス入口１２が排気管５と導入管１６で連通され、ガス出口１３が導入管１６の連通部１６ａよりも排気ガス下流側の排気管５と戻り管１７で連通され、導入管１６の連通部１６ａと戻り管１７の連通部１７ａとの圧力差により、排気ガスがガス入口１２からセンサー本体１１内部に取り込まれた後にガス出口１３から排出されるように構成した。
【解決手段】排気ガス成分の測定を行う排気センサー１０において、エンジン１の排気管５外部に配置される筒状のセンサー本体１１と、センサー本体１１の一端部に形成されたガス入口１２と、センサー本体１１の他端部に形成されたガス出口１３とを備え、ガス入口１２が排気管５と導入管１６で連通され、ガス出口１３が導入管１６の連通部１６ａよりも排気ガス下流側の排気管５と戻り管１７で連通され、導入管１６の連通部１６ａと戻り管１７の連通部１７ａとの圧力差により、排気ガスがガス入口１２からセンサー本体１１内部に取り込まれた後にガス出口１３から排出されるように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス成分の測定を行う排気センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
排気センサーは、例えば、エンジンの排気管における排ガス後処理装置の排気ガス下流側に配設され、排気ガス成分の測定を行うものである。排ガス後処理装置としては、例えば、排気ガス中に含まれるＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）があり、排気センサーとしては、例えば、ＰＭ（粒子状物質）排出量を検知するＰＭセンサーがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００９／１０９６８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、排気ガスを排気センサー内部（センシング部）に取り込むために、排気センサー（センサー本体）をエンジンの排気管内部に配置することが提案されている。この場合、排気センサー自身が排気管内部において排気ガス流れの抵抗となり、エンジンの背圧の上昇を起こし、エンジンの燃費悪化を招く虞がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、排気センサーの取り付けによるエンジンの背圧の上昇を抑制することにより、エンジンの燃費悪化を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、排気ガス成分の測定を行う排気センサーにおいて、エンジンの排気管外部に配置される筒状のセンサー本体と、該センサー本体の一端部に形成されたガス入口と、前記センサー本体の他端部に形成されたガス出口とを備え、前記ガス入口が前記排気管と導入管で連通され、前記ガス出口が前記導入管の連通部よりも排気ガス下流側の前記排気管と戻り管で連通され、前記導入管の連通部と前記戻り管の連通部との圧力差により、排気ガスが前記ガス入口から前記センサー本体内部に取り込まれた後に前記ガス出口から排出されるように構成したものである。
【０００７】
前記導入管と前記戻り管のいずれか一方または双方に開閉バルブを設けても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、排気センサーの取り付けによるエンジンの背圧の上昇を抑制することにより、エンジンの燃費悪化を防止することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る排気センサーが装着されるエンジンの概略図である。
【図２】図２は、他の実施形態に係る排気センサーが装着されるエンジンの概略図である。
【図３】図３は、他の実施形態に係る排気センサーが装着されるエンジンの概略図である。
【図４】図４は、他の実施形態に係る排気センサーが装着されるエンジンの概略図である。
【図５】図５は、他の実施形態に係る排気センサーが装着されるエンジンの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１中、１はエンジン（本実施形態では、ディーゼルエンジン）、２はエンジン１の吸気ポート１ａに接続された吸気管、３は吸気管２に配設されたエアクリーナー、４はエアクリーナー３よりも吸気下流側の吸気管２に配設されエンジン１に供給する吸気を昇圧するターボコンプレッサー（ターボチャージャーのコンプレッサー）、５はエンジン１の排気ポート１ｂに接続された排気管（テールパイプ）、６は排気管５に配設されターボコンプレッサー４を駆動するタービン、７はタービン６よりも排気ガス下流側の排気管５に配設された排ガス後処理装置である。排ガス後処理装置７は、例えば、排気ガス中に含まれるＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を有する。
【００１２】
本実施形態の排気センサー１０は、ＯＢＤ（On-board diagnostics；自己故障診断）対応を想定した車載可能なセンサーであって、供給されるエアーに電荷をチャージし、電荷の変化量からＰＭ（粒子状物質）排出量を検知するＰＭセンサーである。
【００１３】
本実施形態の排気センサー１０は、エンジン１の排気管５外部に配置される筒状（有底筒状或いは鞘状）のセンサー本体１１と、センサー本体１１の一端部に形成されたガス入口１２と、センサー本体１１の他端部に形成されたガス出口１３と、センサー本体１１内部に収容され先端からエアーを噴出するノズル１４と、エアーに電荷をチャージする電極（図示せず）と、センサー本体１１の他端部側を閉塞するカバー１５とを備えている。
【００１４】
本実施形態では、センサー本体１１とノズル１４とは、互いに同心的に配置されている。さらに、図示はしないが、ノズル１４の基端にはエアーコンプレッサーが接続されており、このエアコンプレッサーによってエアーがノズル１４に供給されるようになっている。
【００１５】
さらに、本実施形態では、センサー本体１１に形成されたガス入口１２が排気管５と導入管１６で連通され、センサー本体１１に形成されたガス出口１３が導入管１６の連通部１６ａよりも排気ガス下流側の排気管５と戻り管１７で連通されている。
【００１６】
より詳しくは、本実施形態では、導入管１６の一端（排気ガス導入部；排気管５への導入管１６の連通部１６ａ）は排ガス後処理装置７よりも排気ガス下流側の排気管５に接続され、導入管１６の他端はセンサー本体１１（ガス入口１２）に接続されている。また、戻り管１７の一端はセンサー本体１１（ガス出口１３）に接続され、戻り管１７の他端（排気ガス戻り部；排気管５への戻り管１７の連通部１７ａ）は導入管１６の連通部１６ａよりも排気ガス下流側の排気管５に接続されている。
【００１７】
本実施形態の作用を説明する。
【００１８】
本実施形態では、排気センサー１０のセンサー本体１１をエンジン１の排気管５外部に配置しているので、排気センサー１０（センサー本体１１）が排気管５内部の排気ガス流れを妨げない。排気センサー１０が排気管５内部の排気ガス流れを妨げないので、排気センサー１０の取り付けによるエンジン１の背圧の上昇を起こさず、エンジン１の燃費悪化を招くことはない。
【００１９】
また、本実施形態では、ガス入口１２が排気管５と導入管１６で連通され、ガス出口１３が導入管１６の連通部１６ａよりも排気ガス下流側の排気管５と戻り管１７で連通されているので、導入管１６の連通部１６ａと戻り管１７の連通部１７ａとの間の圧力差により、排気ガスがガス入口１２からセンサー本体１１内部に取り込まれた後にガス出口１３から排出され、排気ガスがスムースに排気管５内部へ戻る。
【００２０】
なお、特許文献１（国際公開第２００９／１０９６８８号）の図１に示される排気センサーでは、排気センサーを排気管内部に配置するため、排気センサーが排気ガス流れの妨げとなる。また、特許文献１の図３に示される排気センサーでは、電極（２９）とイオントラップ（９）とが同心円上でなく、軸方向に配置されているため、排気センサーのサイズが大きくなってしまう。本発明は、電極（２９）とイオントラップ（９）とを同心円上に配置する排気センサー（特許文献１の図１のタイプ）を、排気管外部に配置するものである。
【００２１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。
【００２２】
例えば、上記実施形態では、排気ガス導入部（排気管５への導入管１６の連通部１６ａ）、排気ガス戻り部（排気管５への戻り管１７の連通部１７ａ）を排ガス後処理装置７よりも排気ガス下流側の排気管５に配置しているが、排気センサー１０の特性によっては、図２に示すように、排気ガス導入部（排気管５への導入管１６の連通部１６ａ）、排気ガス戻り部（排気管５への戻り管１７の連通部１７ａ）を排ガス後処理装置７よりも排気ガス上流側の排気管５に配置できる。
【００２３】
また、効率的に排気ガスをセンサー本体１１内部に導入すると共に排気ガスをセンサー本体１１内部から排出するために、図３に示すように、排気ガス導入部（排気管５への導入管１６の連通部１６ａ）にガイド１８を設けても良い。
【００２４】
また、効率的に排気ガスをセンサー本体１１内部に導入すると共に排気ガスをセンサー本体１１内部から排出するために、排気ガス戻り部（排気管５への戻り管１７の連通部１７ａ）を排気ガス導入部（排気管５への導入管１６の連通部１６ａ）との圧力差がより大きい個所に配置しても良い。その一例として、図４に示すように、排気ガス導入部（排気管５への導入管１６の連通部１６ａ）を排ガス後処理装置７よりも排気ガス上流側の排気管５に配置し、排気ガス戻り部（排気管５への戻り管１７の連通部１７ａ）を排ガス後処理装置７よりも排気ガス下流側の排気管５に配置することが考えられる。
【００２５】
また、図５に示すように、導入管１６と戻り管１７のいずれか一方または双方（より詳しくは、導入管１６の連通部１６ａと戻り管１７の連通部１７ａのいずれか一方または双方）にバルブ（開閉バルブ）１９を設ければ、センシングに必要なときだけ、排気ガスを排気センサー１０内部（センサー本体１１内部）に取り込むことができる。図示例では、バルブ１９を導入管１６と戻り管１７との双方に設けている。
【００２６】
さらに、排気センサー１０は、ＰＭセンサーに限定はされず、ＰＭ以外の排気ガス成分を測定するセンサーであっても良い。
【符号の説明】
【００２７】
１ エンジン
２ 吸気管
３ エアクリーナー
４ ターボコンプレッサー
５ 排気管（テールパイプ）
６ タービン
７ 排ガス後処理装置
１０ 排気センサー
１１ センサー本体
１２ ガス入口
１３ ガス出口
１６ 導入管
１６ａ 導入管の連通部
１７ 戻り管
１７ａ 戻り管の連通部
１９ 開閉バルブ（バルブ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス成分の測定を行う排気センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
排気センサーは、例えば、エンジンの排気管における排ガス後処理装置の排気ガス下流側に配設され、排気ガス成分の測定を行うものである。排ガス後処理装置としては、例えば、排気ガス中に含まれるＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）があり、排気センサーとしては、例えば、ＰＭ（粒子状物質）排出量を検知するＰＭセンサーがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００９／１０９６８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、排気ガスを排気センサー内部（センシング部）に取り込むために、排気センサー（センサー本体）をエンジンの排気管内部に配置することが提案されている。この場合、排気センサー自身が排気管内部において排気ガス流れの抵抗となり、エンジンの背圧の上昇を起こし、エンジンの燃費悪化を招く虞がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、排気センサーの取り付けによるエンジンの背圧の上昇を抑制することにより、エンジンの燃費悪化を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、排気ガス成分の測定を行う排気センサーにおいて、エンジンの排気管外部に配置される筒状のセンサー本体と、該センサー本体の一端部に形成されたガス入口と、前記センサー本体の他端部に形成されたガス出口とを備え、前記ガス入口が前記排気管と導入管で連通され、前記ガス出口が前記導入管の連通部よりも排気ガス下流側の前記排気管と戻り管で連通され、前記導入管の連通部と前記戻り管の連通部との圧力差により、排気ガスが前記ガス入口から前記センサー本体内部に取り込まれた後に前記ガス出口から排出されるように構成したものである。
【０００７】
前記導入管と前記戻り管のいずれか一方または双方に開閉バルブを設けても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、排気センサーの取り付けによるエンジンの背圧の上昇を抑制することにより、エンジンの燃費悪化を防止することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る排気センサーが装着されるエンジンの概略図である。
【図２】図２は、他の実施形態に係る排気センサーが装着されるエンジンの概略図である。
【図３】図３は、他の実施形態に係る排気センサーが装着されるエンジンの概略図である。
【図４】図４は、他の実施形態に係る排気センサーが装着されるエンジンの概略図である。
【図５】図５は、他の実施形態に係る排気センサーが装着されるエンジンの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１中、１はエンジン（本実施形態では、ディーゼルエンジン）、２はエンジン１の吸気ポート１ａに接続された吸気管、３は吸気管２に配設されたエアクリーナー、４はエアクリーナー３よりも吸気下流側の吸気管２に配設されエンジン１に供給する吸気を昇圧するターボコンプレッサー（ターボチャージャーのコンプレッサー）、５はエンジン１の排気ポート１ｂに接続された排気管（テールパイプ）、６は排気管５に配設されターボコンプレッサー４を駆動するタービン、７はタービン６よりも排気ガス下流側の排気管５に配設された排ガス後処理装置である。排ガス後処理装置７は、例えば、排気ガス中に含まれるＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を有する。
【００１２】
本実施形態の排気センサー１０は、ＯＢＤ（On-board diagnostics；自己故障診断）対応を想定した車載可能なセンサーであって、供給されるエアーに電荷をチャージし、電荷の変化量からＰＭ（粒子状物質）排出量を検知するＰＭセンサーである。
【００１３】
本実施形態の排気センサー１０は、エンジン１の排気管５外部に配置される筒状（有底筒状或いは鞘状）のセンサー本体１１と、センサー本体１１の一端部に形成されたガス入口１２と、センサー本体１１の他端部に形成されたガス出口１３と、センサー本体１１内部に収容され先端からエアーを噴出するノズル１４と、エアーに電荷をチャージする電極（図示せず）と、センサー本体１１の他端部側を閉塞するカバー１５とを備えている。
【００１４】
本実施形態では、センサー本体１１とノズル１４とは、互いに同心的に配置されている。さらに、図示はしないが、ノズル１４の基端にはエアーコンプレッサーが接続されており、このエアコンプレッサーによってエアーがノズル１４に供給されるようになっている。
【００１５】
さらに、本実施形態では、センサー本体１１に形成されたガス入口１２が排気管５と導入管１６で連通され、センサー本体１１に形成されたガス出口１３が導入管１６の連通部１６ａよりも排気ガス下流側の排気管５と戻り管１７で連通されている。
【００１６】
より詳しくは、本実施形態では、導入管１６の一端（排気ガス導入部；排気管５への導入管１６の連通部１６ａ）は排ガス後処理装置７よりも排気ガス下流側の排気管５に接続され、導入管１６の他端はセンサー本体１１（ガス入口１２）に接続されている。また、戻り管１７の一端はセンサー本体１１（ガス出口１３）に接続され、戻り管１７の他端（排気ガス戻り部；排気管５への戻り管１７の連通部１７ａ）は導入管１６の連通部１６ａよりも排気ガス下流側の排気管５に接続されている。
【００１７】
本実施形態の作用を説明する。
【００１８】
本実施形態では、排気センサー１０のセンサー本体１１をエンジン１の排気管５外部に配置しているので、排気センサー１０（センサー本体１１）が排気管５内部の排気ガス流れを妨げない。排気センサー１０が排気管５内部の排気ガス流れを妨げないので、排気センサー１０の取り付けによるエンジン１の背圧の上昇を起こさず、エンジン１の燃費悪化を招くことはない。
【００１９】
また、本実施形態では、ガス入口１２が排気管５と導入管１６で連通され、ガス出口１３が導入管１６の連通部１６ａよりも排気ガス下流側の排気管５と戻り管１７で連通されているので、導入管１６の連通部１６ａと戻り管１７の連通部１７ａとの間の圧力差により、排気ガスがガス入口１２からセンサー本体１１内部に取り込まれた後にガス出口１３から排出され、排気ガスがスムースに排気管５内部へ戻る。
【００２０】
なお、特許文献１（国際公開第２００９／１０９６８８号）の図１に示される排気センサーでは、排気センサーを排気管内部に配置するため、排気センサーが排気ガス流れの妨げとなる。また、特許文献１の図３に示される排気センサーでは、電極（２９）とイオントラップ（９）とが同心円上でなく、軸方向に配置されているため、排気センサーのサイズが大きくなってしまう。本発明は、電極（２９）とイオントラップ（９）とを同心円上に配置する排気センサー（特許文献１の図１のタイプ）を、排気管外部に配置するものである。
【００２１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。
【００２２】
例えば、上記実施形態では、排気ガス導入部（排気管５への導入管１６の連通部１６ａ）、排気ガス戻り部（排気管５への戻り管１７の連通部１７ａ）を排ガス後処理装置７よりも排気ガス下流側の排気管５に配置しているが、排気センサー１０の特性によっては、図２に示すように、排気ガス導入部（排気管５への導入管１６の連通部１６ａ）、排気ガス戻り部（排気管５への戻り管１７の連通部１７ａ）を排ガス後処理装置７よりも排気ガス上流側の排気管５に配置できる。
【００２３】
また、効率的に排気ガスをセンサー本体１１内部に導入すると共に排気ガスをセンサー本体１１内部から排出するために、図３に示すように、排気ガス導入部（排気管５への導入管１６の連通部１６ａ）にガイド１８を設けても良い。
【００２４】
また、効率的に排気ガスをセンサー本体１１内部に導入すると共に排気ガスをセンサー本体１１内部から排出するために、排気ガス戻り部（排気管５への戻り管１７の連通部１７ａ）を排気ガス導入部（排気管５への導入管１６の連通部１６ａ）との圧力差がより大きい個所に配置しても良い。その一例として、図４に示すように、排気ガス導入部（排気管５への導入管１６の連通部１６ａ）を排ガス後処理装置７よりも排気ガス上流側の排気管５に配置し、排気ガス戻り部（排気管５への戻り管１７の連通部１７ａ）を排ガス後処理装置７よりも排気ガス下流側の排気管５に配置することが考えられる。
【００２５】
また、図５に示すように、導入管１６と戻り管１７のいずれか一方または双方（より詳しくは、導入管１６の連通部１６ａと戻り管１７の連通部１７ａのいずれか一方または双方）にバルブ（開閉バルブ）１９を設ければ、センシングに必要なときだけ、排気ガスを排気センサー１０内部（センサー本体１１内部）に取り込むことができる。図示例では、バルブ１９を導入管１６と戻り管１７との双方に設けている。
【００２６】
さらに、排気センサー１０は、ＰＭセンサーに限定はされず、ＰＭ以外の排気ガス成分を測定するセンサーであっても良い。
【符号の説明】
【００２７】
１ エンジン
２ 吸気管
３ エアクリーナー
４ ターボコンプレッサー
５ 排気管（テールパイプ）
６ タービン
７ 排ガス後処理装置
１０ 排気センサー
１１ センサー本体
１２ ガス入口
１３ ガス出口
１６ 導入管
１６ａ 導入管の連通部
１７ 戻り管
１７ａ 戻り管の連通部
１９ 開閉バルブ（バルブ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス成分の測定を行う排気センサーにおいて、
エンジンの排気管外部に配置される筒状のセンサー本体と、該センサー本体の一端部に形成されたガス入口と、前記センサー本体の他端部に形成されたガス出口とを備え、
前記ガス入口が前記排気管と導入管で連通され、前記ガス出口が前記導入管の連通部よりも排気ガス下流側の前記排気管と戻り管で連通され、
前記導入管の連通部と前記戻り管の連通部との圧力差により、排気ガスが前記ガス入口から前記センサー本体内部に取り込まれた後に前記ガス出口から排出されるように構成したことを特徴とする排気センサー。
【請求項２】
前記導入管と前記戻り管のいずれか一方または双方に開閉バルブを設けた請求項１に記載の排気センサー。
【請求項１】
排気ガス成分の測定を行う排気センサーにおいて、
エンジンの排気管外部に配置される筒状のセンサー本体と、該センサー本体の一端部に形成されたガス入口と、前記センサー本体の他端部に形成されたガス出口とを備え、
前記ガス入口が前記排気管と導入管で連通され、前記ガス出口が前記導入管の連通部よりも排気ガス下流側の前記排気管と戻り管で連通され、
前記導入管の連通部と前記戻り管の連通部との圧力差により、排気ガスが前記ガス入口から前記センサー本体内部に取り込まれた後に前記ガス出口から排出されるように構成したことを特徴とする排気センサー。
【請求項２】
前記導入管と前記戻り管のいずれか一方または双方に開閉バルブを設けた請求項１に記載の排気センサー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２２６３１３（Ｐ２０１１−２２６３１３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９４３４０（Ｐ２０１０−９４３４０）
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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