JP2023178883A - 排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガスがセンサに向かうように促しつつ、凝縮水がセンサに接触するのを抑制する。
【解決手段】排気装置は、車両に搭載され、シェルと仕切り板とを備える。シェルは、排ガスの流路を形成し、センサが取付けられるよう構成される。仕切り板は、センサに対面するようにセンサの下側に設けられ、メイン流路とサブ流路とを形成するように排ガスの流路を分割する。センサは、メイン流路に位置する。仕切り板は、排ガスの流れ方向の下流側に向かうに従いセンサに接近するように配置される案内部を有する。また、サブ流路は、出口が入口よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本開示は、車両に搭載される排気装置に関する。

車両の排ガスの状態を検出するためのセンサを、排気管に搭載する技術が知られている。一例として、特許文献１に開示された排気管は、排気管における上側の部分にセンサが設けられると共に、センサに対面するように、排ガスの流路を上側と下側とに分割する仕切り板が設けられる。

仕切り板には複数の貫通孔が設けられており、仕切り板の上側の凝縮水が各貫通孔を通過して仕切り板の下側に移動するため、凝縮水がセンサに触れるのを抑制できる。また、各貫通孔の縁部から、下流側に向かうに従い下方に向かうように傾斜する壁が延出しており、これらの壁により、各貫通孔が下流側に向けられている。このため、仕切り板の下側にて排ガスの流れにより下流側に向かって飛散した凝縮水は、各貫通孔に進入し難くなり、該凝縮水が各貫通孔を通過して仕切り板の上側に移動するのを抑制できる。

特開２００４－２５７２６１号公報

しかし、仮に、特許文献１の仕切り板が設けられた排気管が搭載された車両が、該排気管の上流側が下側に位置するように傾いたとする。この場合、仕切り板の下側に溜まった凝縮水が、下流側から上流側へと流れ、下流側に向けられている各貫通孔を通過して仕切り板の上側に移動し、センサに触れる恐れがある。

本開示の一態様では、排ガスがセンサに向かうように促しつつ、凝縮水がセンサに接触するのを抑制することを目的とする。

本開示の一態様は、車両に搭載される排気装置であって、シェルと、仕切り板と、を備える。シェルは、排ガスの流路を形成する部位であって、排ガスの流路に設けられるセンサが取付けられるよう構成された部位である。仕切り板は、センサに対面するようにセンサの下側に設けられた部位であって、メイン流路とサブ流路とが形成されるように排ガスの流路を分割する板状の部位である。センサは、メイン流路に位置する。メイン流路及びサブ流路は、それぞれ、シェルの内周面に隣接する。仕切り板は、排ガスの流れ方向の下流側に向かうに従いセンサに接近するように配置された案内部を有する。また、仕切り板は、排ガスの流れ方向の上流側の端部に位置するサブ流路への入口と、下流側の端部に位置するサブ流路からの出口とを、シェルの内周面との間に形成する。出口の面積は、入口の面積よりも大きい。

上記構成によれば、仕切り板の案内部により排ガスがセンサに向かって誘導され得る。また、仕切り板により形成されるサブ流路の出口は、入口よりも大きくなっているため、サブ流路における出口の付近で負圧が生じ、その結果、凝縮水が入口からサブ流路に進入するように促される。したがって、排ガスがセンサに向かうように促しつつ、凝縮水がセンサに接触するのを抑制できる。

本開示の一態様は、仕切り板は、案内部の下流側に隣接する部位であって、排ガスの流れ方向に沿って延びる部位である本体部をさらに有してもよい。
上記構成によれば、メイン流路が狭くなるのを抑制できる。このため、センサの周辺における排ガスの流れを促進できる。

本開示の一態様では、シェルは、センサが取り付けられる上部材と、排ガスの流路を挟んで上部材の下側に位置する下部材とを接合することで形成されてもよい。仕切り板は、上部材と下部材とにより挟持されてもよい。

上記構成によれば、上部材と下部材とにより仕切り板を保持可能となるため、溶接を行うことなく仕切り板をシェルに接合できるか、又は、仕切り板をシェルに接合するための溶接箇所を減らすことができる。このため、溶接による熱伸びの影響による破損を抑制できる。

排気管のセンサ取付部における軸線を含む断面図である。 図１におけるII-II断面図である。 図１におけるIII-III断面図である。

以下、本開示の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本開示の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

［１．センサ取付部］
車両のエンジンからの排ガスの流路１１を形成する排気管１には、センサ２を取り付けるためのセンサ取付部３が設けられている（図１参照）。なお、一例として、センサ取付部３に取り付けられるセンサ２は、排ガス中の空燃比を検出するＡ／Ｆセンサとして構成される。しかし、これに限らず、様々なセンサがセンサ取付部３に取り付けられ得る。センサ２の先端は、排ガスの流路１１内に位置し、センサ素子が設けられている。また、センサ２は、排ガスの流路１１内に突出するように配置される。

センサ取付部３は、一例として、排ガスの流路１１における水平方向に延びる真っすぐな区間に設けられており、シェル３０と仕切り板４とを備える。無論、センサ取付部３は、排ガスの流路１１における水平方向に対し傾斜した区間に設けられていても良いし、湾曲した区間に設けられていても良い。

［２．シェル］
シェル３０は、排気管１の一部の区間を形成する略円筒形状の部位であり、シェル３０における排ガス流れ方向１２（換言すれば、軸線１０）に直交する断面（以後、直交断面と記載）は、略円形となっている（図１～３参照）。

シェル３０は、その直交断面が略半円形である溝状の部材である上部材３２及び下部材３３を有する。上部材３２及び下部材３３は、上下方向に対面するように配置されており、これらの部材の間に排ガスの流路１１が形成される。

下部材３３は上部材３２の下側に位置し、上部材３２における幅方向の両端に位置する上側縁部３２Ｂと、下部材３３における幅方向の両端に位置する下側縁部３３Ａとが、それぞれ接合（一例として、溶接）されている。具体的には、各下側縁部３３Ａは、シェル３０の直交断面の略中心を通過する軸線１０を中心とした径方向の外側に突出する段差を有している。そして、各下側縁部３３Ａの内周面は、それぞれ、各上側縁部３２Ｂの外周面に当接する。

シェル３０の上部材３２の上部には、平面状に広がる取付面３２Ａが形成されており、取付面３２Ａにおける軸線１０の真上に位置する最上部３２Ｃに、上部材３２を貫通するセンサ取付穴３１が形成されている。無論、センサ取付穴３１は、最上部３２Ｃに限らず、取付面３２Ａにおける適切な位置に形成され得る。

また、上部材３２の外周面には、センサ取付穴３１を囲むようにボス２０が接合されている。そして、センサ２は、ボス２０及びセンサ取付穴３１を貫通した状態でボス２０に接合されており、排ガスの流路１１におけるシェル３０の内側の領域に突出するように設けられる。

一例として、センサ２は、先端が排ガス流れ方向１２の下流側（以後、単に下流側と記載）に位置するよう、軸線１０に直交する方向に対し傾斜して設けられる。このため、上部材３２の取付面３２Ａは、軸線１０に平行な断面（以後、平行断面と記載）において、軸線１０に対し傾斜している。しかし、これに限らず、センサ２は、軸線１０に直交する向きに設けられていても良いし、先端が排ガス流れ方向１２の上流側（以後、単に上流側と記載）に位置するよう、軸線１０に直交する方向に対し傾斜して設けられていても良い。

［３．仕切り板］
仕切り板４は、センサ２に対面するようにセンサ２の下側に設けられた板状の部位である（図１～３参照）。仕切り板４は、排ガスの流れ方向１２におけるセンサ取付穴３１よりも上流側の位置から、センサ２よりも下流側の位置まで延びており、排ガスの流路１１におけるセンサ２が位置する区間を、メイン流路１１Ａとサブ流路１１Ｂとに分割する。なお、本実施形態では、仕切り板４には当該仕切り板４を貫通する貫通孔は形成されていない。しかし、これに限らず、仕切り板４には少なくとも１つの貫通孔が形成されていても良い。

メイン流路１１Ａ及びサブ流路１１Ｂは、上下方向に並んでいる。また、メイン流路１１Ａ及びサブ流路１１Ｂは、それぞれ、上流側に位置する排ガスの入口と、下流側に位置する排ガスの出口を有し、各流路１１Ａ、１１Ｂでは、入口から流入した排ガスは出口から流出する。

また、メイン流路１１Ａ及びサブ流路１１Ｂは、それぞれ、シェル３０の内周面に隣接しており、サブ流路１１Ｂはメイン流路１１Ａの下側に位置する。また、センサ２の先端は、メイン流路１１Ａに位置し、サブ流路１１Ｂは、シェル３０の下部材３３における軸線１０の真下に位置する最下部３３Ｂに隣接する。また、メイン流路１１Ａの直交断面は、サブ流路１１Ｂの直交断面よりも大きい。

また、仕切り板４は、入口部４１と、案内部４２と、本体部４４と、縁部４５とを有する。入口部４１、案内部４２、及び本体部４４は、軸線１０の方向に並んでいる。また、縁部４５は、仕切り板４における幅方向の両端に設けられた帯状の部位であり、仕切り板４の上流側の端部から下流側の端部まで延びる。つまり、入口部４１、案内部４２、及び本体部４４の各々における幅方向の両端には、縁部４５が設けられている。

［４．入口部］
入口部４１は、仕切り板４における上流側の端部を含む部位である（図１、２参照）。入口部４１は、シェル３０の下部材３３における最下部３３Ｂの付近に設けられる。入口部４１の上流側の端部と、下部材３３の内周面との間には隙間が設けられており、該隙間により、サブ流路１１Ｂへの排ガスの入口４０が形成される。

一例として、入口部４１は、平面状に広がり、その平行断面において軸線１０に沿って延びるよう形成される。しかし、これに限らず、入口部４１は、例えば、湾曲した形状を有していても良いし、軸線１０に対し傾斜していても良い。

［５．案内部］
案内部４２は、仕切り板４における入口部４１の下流側に隣接する部位である（図１参照）。案内部４２は、一例として、その平行断面において下流側に向かうに従いセンサ２に接近する（換言すれば、上側に向かう）よう、軸線１０に対し傾斜する。

また、一例として、案内部４２は、平面状に広がる。しかし、これに限らず、案内部４２は、例えば、湾曲した形状を有していても良い。無論、このような形状を有する場合であっても、案内部４２は、その平行断面において、下流側に向かうに従いセンサ２に接近するように配置される。

また、案内部４２は、階段状の部位として形成されていても良い。すなわち、案内部４２は、上側に突出する少なくとも１つの段差を有していても良い。案内部４２における段差の下流側の部分は、該段差の上流側の部分に比べ上側に位置しており、案内部４２は、該段差により、その平行断面において下流側に向かうに従いセンサ２に接近するよう形成されても良い。

［６．本体部］
本体部４４は、案内部４２の下流側に隣接すると共に、仕切り板４における下流側の端部を含む部位である（図１、３参照）。本体部４４は、その平行断面において、軸線１０に沿って（換言すれば、軸線１０に対し平行又は略平行に）延びるよう形成される。また、本体部４４は、一例として平面状に広がる。しかし、これに限らず、本体部４４は、湾曲した形状を有していても良い。

この外にも、本体部４４は、その平行断面において、下流側に向かうに従い下側に接近するよう軸線１０に対し傾斜していても良い。この場合においても、本体部４４は、平面状であっても良いし、湾曲した形状であっても良い。

また、本体部４４における下流側の端部と、下部材３３の内周面との間には隙間が設けられており、該隙間により、サブ流路１１Ｂからの排ガスの出口４３が形成される。また、本体部４４における排ガスの流れ方向１２の長さは、入口部４１における排ガスの流れ方向１２の長さよりも長い。

［７．縁部］
仕切り板４の各縁部４５における入口部４１及び案内部４２に位置する部分は、下部材３３の内周面に当接する（図２参照）。なお、これらの部分と下部材３３の内周面との間には、若干の隙間が形成されていても良い。

一方、各縁部４５における本体部４４に位置する部分は、それぞれ、上部材３２の各上側縁部３２Ｂと、下部材３３の各下側縁部３３Ａとにより挟持される（図３参照）。上述したように、上部材３２の各上側縁部３２Ｂと、下部材３３の各下側縁部３３Ａとは、それぞれ接合されており、仕切り板４は、各縁部４５が上側縁部３２Ｂと下側縁部３３Ａとにより挟持されることで保持される。

このため、本実施形態では、一例として、仕切り板４はシェル３０に溶接されない。しかし、これに限らず、仕切り板４の各縁部４５の全部又は一部をシェル３０に溶接しても良い。

また、仕切り板４の各縁部４５の全体が上部材３２と下部材３３とにより挟持されても良い。また、本体部４４に位置する各縁部４５に替えて、入口部４１及び／又は案内部４２に位置する各縁部４５が、上部材３２と下部材３３とにより挟持されても良い。また、上側縁部３２Ｂと下側縁部３３Ａとにより仕切り板４を挟持すること無く、例えば溶接により、仕切り板４の各縁部４５をシェル３０に接合しても良い。

［８．サブ流路の詳細］
サブ流路１１Ｂの出口４３の面積は、入口部４１により形成されるサブ流路１１Ｂの入口４０の面積よりも大きくなっている（図１～３参照）。

また、本実施形態では、一例として、仕切り板４は、センサ取付部３の直交断面において、下部材３３の最下部３３Ｂと本体部４４との間の最短距離が、該最下部３３Ｂと上部材３２の最上部３２Ｃとの間の距離の１／３以上となるように配置されている。無論、これに限らず、仕切り板４の位置は適宜定められ得る。

ここで、サブ流路１１Ｂにおける入口部４１が位置する部分（以後、入口部領域）の直交断面を、入口部断面と記載する。また、サブ流路１１Ｂにおける本体部４４が位置する部分（以後、本体部領域）の直交断面を、本体部断面と記載する。

本実施形態では、一例として、入口部断面の面積は、サブ流路１１Ｂの入口４０の面積と同程度となっており、本体部断面の面積は、サブ流路１１Ｂの出口４３の面積と同程度となっている。このため、入口部断面の面積は、本体部断面の面積よりも小さい。

また、入口部領域における排ガス流れ方向１２の長さは、本体部領域における排ガス流れ方向１２の長さよりも短く、本体部領域の体積は、入口部領域の体積よりも大きい。
［８．効果］
（１）上記実施形態によれば、仕切り板４の案内部４２により、排ガスがセンサ２に向かって誘導され得る。このため、センサ取付部３の周辺における排ガスの流路１１の形状や向き等に関わらず、排ガスがセンサ２に向かうよう促すことができる。

また、仕切り板４により形成されるサブ流路１１Ｂの出口４３は、入口４０よりも大きくなっているため、サブ流路１１Ｂにおける出口４３の付近で負圧が生じる。その結果、仕切り板４の上流側に溜まっている凝縮水１３は、入口４０からサブ流路１１Ｂに進入するように促される。

また、サブ流路１１Ｂの出口４３が入口４０よりも高くなるように車両が傾斜した場合には、仕切り板４の下流側に溜まっている凝縮水１３は、出口４３からサブ流路１１Ｂに進入するように促され、サブ流路１１Ｂを通過して仕切り板４の上流側に誘導される。

このため、センサ２が位置するメイン流路１１Ａに凝縮水１３が進入するのを抑制できる。したがって、排ガスがセンサ２に向かうように促しつつ、凝縮水がセンサ２に接触するのを抑制できる。

（２）また、従来であれば、センサ２への凝縮水の接触抑制のため、センサ２の取付位置が、例えば、凝縮水が溜まり難い傾斜した区間に制限される場合があった。また、従来であれば、排ガスのセンサ２への接触を促し、センサ２による検出精度を向上させるため、排ガスの流路１１におけるセンサ２の上流側に位置する区間の形状を調整する場合があった。

しかし、上記実施形態によれば、仕切り板４により排ガスがセンサ２に向かうように促しつつ、凝縮水がセンサ２に接触するのを抑制できるため、より自由にセンサ２の取付位置を定めることができる。

（３）また、仕切り板４の本体部４４は、その平行断面において排ガスの流れ方向１２に沿って延びる形状であるため、メイン流路１１Ａが狭くなるのを抑制できる。このため、センサ２の周辺における排ガスの流れを促進できる。

（４）また、排ガスの流れ方向１２に沿って延びる入口部４１及び本体部４４を仕切り板４に設けたことで、サブ流路１１Ｂにおける出口４３の付近で負圧が生じやすくなる。
（５）また、仕切り板４は、シェル３０の上部材３２と下部材３３とにより挟持される。このため、溶接を行うことなく仕切り板４をシェル３０に接合できるか、又は、仕切り板４をシェル３０に接合するための溶接箇所を減らすことができる。したがって、溶接による熱伸びの影響による破損を抑制できる。

［９．他の実施形態］
（１）上記実施形態のセンサ２、センサ取付部３、及び仕切り板４は、排気管１に限らず、車両の排ガスの流路を形成する様々な排気装置（例えば、マフラ、排ガス浄化装置）に設けられ得る。

（２）上記実施形態では、仕切り板４は入口部４１を有する。しかし、仕切り板４に入口部４１を設けず、案内部４２の上流側の端部にてサブ流路１１Ｂの入口４０を形成しても良い。また、仕切り板４は本体部４４を有するが、仕切り板４に本体部４４を設けず、案内部４２の下流側の端部にてサブ流路１１Ｂの出口４３を形成しても良い。

（３）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

［１０．文言の対応関係］
上記実施形態の排気管１が、排気装置の一例に相当する。

１…排気管、１０…軸線、１１…流路、１１Ａ…メイン流路、１１Ｂ…サブ流路、１２…排ガス流れ方向、１３…凝縮水、２…センサ、３…センサ取付部、３０…シェル、３２…上部材、３２Ｂ…上側縁部、３３…下部材、３３Ａ…下側縁部、４…仕切り板、４０…入口、４２…案内部、４３…出口、４４…本体部、４５…縁部。

Claims (3)

1. 車両に搭載される排気装置であって、
   排ガスの流路を形成する部位であって、前記排ガスの流路に設けられるセンサが取付けられるよう構成された部位であるシェルと、
   前記センサに対面するように前記センサの下側に設けられた部位であって、メイン流路とサブ流路とが形成されるように前記排ガスの流路を分割する板状の部位である仕切り板と、を備え、
   前記センサは、前記メイン流路に位置し、
   前記メイン流路及び前記サブ流路は、それぞれ、前記シェルの内周面に隣接し、
   前記仕切り板は、排ガスの流れ方向の下流側に向かうに従い前記センサに接近するように配置される案内部を有し、
   前記仕切り板は、前記排ガスの流れ方向の上流側の端部に位置する前記サブ流路への入口と、前記下流側の端部に位置する前記サブ流路からの出口とを、前記シェルの内周面との間に形成し、
   前記出口の面積は、前記入口の面積よりも大きい
   排気装置。
2. 請求項１に記載の排気装置であって、
   前記仕切り板は、前記案内部の下流側に隣接する部位であって、前記排ガスの流れ方向に沿って延びる部位である本体部をさらに有する
   排気装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の排気装置であって、
   前記シェルは、前記センサが取り付けられる上部材と、前記排ガスの流路を挟んで前記上部材の下側に位置する下部材とを接合することで形成され、
   前記仕切り板は、前記上部材と前記下部材とにより挟持される
   排気装置。