JPS6315552Y2

JPS6315552Y2 -

Info

Publication number: JPS6315552Y2
Application number: JP4813881U
Authority: JP
Priority date: 1981-04-02
Filing date: 1981-04-02
Publication date: 1988-05-02
Also published as: JPS57160940U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、ターボ過給機を備えたエンジンにお
いて排気通路に設けられる空燃比制御用のO₂セ
ンサを熱劣化防止のために冷却するようにした
O₂センサ冷却装置に関するものである。

従来より、エンジンの排気通路に介装したター
ビンにより吸気通路に介装したブロアを駆動して
吸気過給するターボ過給機を備えて、エンジンの
出力の向上を図るようにすることはよく知られて
いる。また、このような過給機付エンジンにおい
て、過給機のタービン下流の排気通路に排気ガス
成分濃度を検出するO₂センサを設けて、該O₂セ
ンサの出力に応じてエンジンに供給される混合気
の空燃比を設定空燃比にフイードバツク制御する
ようにすることも知られている。

ところで、上記のようなO₂センサは排気通路
を流れる高温の排気ガス流によつて早期に熱劣化
しやすいので、この熱劣化を防止すべく十分に冷
却する必要がある。そのため、従来、例えば特開
昭54−5119号公報に開示されているように、排気
ガス中のCO等の未燃焼成分を再燃焼させるため
の２次エアをO₂センサに吹き付けて該O₂センサ
を冷却するようになされているが、このもので
は、２次エアによつて排気ガス成分濃度が変化す
るため、O₂センサが誤動作し、ひいては空燃比
制御を正確に行い得ないという問題があつた。

そこで、本考案は斯かる問題に鑑みてなされた
もので、過給機のタービン上流側の排気通路と下
流側の排気通路との間には、タービン上流側排気
通路の圧力がタービン下流側排気通路の圧力より
高いという圧力差が生じることに着目し、この圧
力差を利用して、タービン上流側の排気通路の排
気ガスの一部を十分冷却したのちにタービン下流
の排気通路に配設したO₂センサに吹き付けて、
O₂センサを冷却するようにすることにより、O₂
センサの熱劣化を誤動作なく防止し得るようにし
たターボ過給機付エンジンのO₂センサ冷却装置
を提供せんとするものである。

すなわち、本考案は上記のようなO₂センサを
備えた過給機付エンジンにおいて、一端がタービ
ン上流の排気通路に開口し他端がO₂センサに向
かつて開口する排気バイパス通路を設け、該排気
バイパス通路に該排気バイパス通路内の排気ガス
を冷却する排気ガスクーラを設けたことを特徴と
するものである。

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

図面において、１はエンジンＥのシリンダブロ
ツクであつて、該シリンダブロツク１内にはシリ
ンダ２が形成され、該シリンダ２にはピストン３
が摺動自在に嵌装されているとともに、該シリン
ダ２の周壁には冷却水通路４，４が形成されてい
る。５はシリンダヘツドであつて、該シリンダヘ
ツド５には燃焼室６および該燃焼室６に連通する
吸気ポート７および排気ポート８が形成され、該
吸気ポート７および排気ポート８の燃焼室６への
開口部には吸気弁９および排気弁１０が配設され
ており、さらに該吸気ポート７および排気ポート
８の周壁には冷却水通路１１，１１が形成されて
いる。

１２は排気通路１４に介装されたタービン１２
ａと吸気通路１３に介装されたブロア１２ｂとか
らなるターボ過給機であつて、タービン１２ａと
ブロア１２ｂとは軸１２ｃで連結され、排気ガス
流によつて回転するタービン１２ａによりブロア
１２ｂが一体となつて回転駆動して吸気過給する
ものである。

また、１５は一端の取出口１５ａが上記タービ
ン１２ａ上流の排気通路１４を構成する排気ポー
ト８に開口し、他端の還流口１５ｂが上記吸気通
路１３の絞弁１６下流に開口する排気ガス還流通
路であつて、排気ガスの一部を吸気通路１３に還
流してNOxの発生を抑制するものである。該排
気ガス還流通路１５の途中には排気ガス還流量を
制御する還流制御弁１７が介設されているととも
に、上記取出口１５ａ近傍のシリンダヘツド５周
壁には該排気ガス還流通路１５を流れる排気ガス
を冷却する冷却水通路１８，１８が形成されて、
上記還流制御弁１７が高温の排気ガス流によつて
熱劣化するのを防止するようにしている。

一方、１９は上記吸気通路１３の絞弁１６下流
に配設された燃料噴射弁、２０は吸気通路１３の
ブロア１２ｂ上流に介設された吸入空気量を検出
するエアフローセンサであつて、該エアフローセ
ンサの出力（吸入空気量）に応じて予め設定され
た量の燃料を燃料噴射弁１９から噴出するように
構成されている。

さらに、２１は上記過給機１２のタービン１２
ａ下流側の排気通路１４に配設された排気ガス成
分濃度を検出するO₂センサであつて、該O₂セン
サ２１の出力に応じて上記燃料噴射弁１９からの
燃料噴射量を逐次制御して、エンジンＥに供給さ
れる混合気の空燃比を設定空燃比にフイードバツ
ク制御するように構成されている。

そして、２２は本考案の主要な構成である排気
バイパス通路であつて、該排気バイパス通路２２
の一端は上記排気ガス環流通路１５の還流制御弁
１７上流側に接続され該排気ガス還流通路１５の
一部を介して排気ポート８に連通し、すなわち上
記タービン１２ａ上流の排気通路１４に開口する
一方、他端は上記O₂センサ２１に向かつて開口
しており、該排気バイパス通路２２には上記排気
ポート８へ開口する排気ガス還流通路１５の一部
を兼用する部分において、上記冷却水通路１８，
１８が、上記排気ポート８から該排気バイパス通
路２２を介してO₂センサ２１に供給される排気
ガスを冷却する排気ガスクーラとして兼用されて
いる。尚、２３は吸気通路１３の絞弁１６下流に
介設されたサージタンクである。

次に、上記実施例の作用について述べれば、エ
ンジンＥの運転時、エアフローセンサ２０の検出
する吸入空気量に応じた量の燃料が燃料噴射弁１
９から噴射されるとともに、O₂センサ２１の検
出する排気ガス成分濃度に応じて燃料噴射弁１９
の噴射量が制御されることが繰返されることによ
り、エンジンＥに供給される混合気の空燃比が設
定空燃比に制御される。また、ターボ過給機１２
による吸気過給によりエンジンＥの出力の向上が
図られる。

その際、排気通路１４のタービン１２ａ下流側
に配設されたO₂センサ２１に対し、一端がター
ビン１２ａ上流の排気通路１４に開口する排気バ
イパス通路２２の他端がO₂センサ２１に向かつ
て開口していることにより、タービン１２ａ上流
側の排気通路１４とタービン１２ａ下流側の排気
通路１４との圧力差により、排気ガスの一部は排
気バイパス通路２２に流入し、該排気バイパス通
路２２の途中（排気ガス還流通路１５との兼用部
分）で冷却水通路１８，１８によつて冷却された
のち、O₂センサ２１に吹き付け供給されて、該
O₂センサ２１が冷却され、その熱劣化が防止さ
れる。この場合、O₂センサ２１の冷却をそれほ
ど必要としない、すなわち排気ガス温度の低いエ
ンジンＥの低負荷時および暖機時には、排気通路
１４のタービン１２ａ上流側と下流側との圧力差
は比較的小さいため、排気バイパス通路２２を介
してO₂センサ２１に供給される排気ガス量は少
ないので、該O₂センサ２１は排気ガスによつて
さほど冷却されず、該O₂センサ２１の過冷却を
防止することができるとともに、暖機時には該
O₂センサ２１の温度を、検出能力が安定する所
定温度値にまで迅速に上昇させることができる。

そして、エンジンＥの暖機後は、エンジンＥが
高回転運転されて排気ガス流の増大によりターボ
過給機１２による吸気過給がより一層行われるよ
うになるとともに、排気ガス温度が高温となり、
O₂センサ２１の冷却が必要になるが、それに伴
つてタービン１２ａによる排気ガスの流通抵抗が
増加して排気通路１４のタービン１２ａ上流側と
下流側との圧力差が大きいものとなるため、この
圧力差によつて排気バイパス通路２２を介して
O₂センサ２１に供給される排気ガスの量が増大
するので、該O₂センサ２１は十分冷却されるこ
とになり、該O₂センサ２１の熱劣化を確実に防
止することができる。しかも、該O₂センサ２１
は排気バイパス通路２２からの排気ガスによつて
冷却されるので、排気ガス成分濃度はバイパスし
ない場合と実質的に変わらないため、誤動作を生
じることがなく、よつて空燃比制御を正確に行う
ことができる。

尚、本考案は上記実施例に限定されるものでは
なく、その他種々の変形例をも包含するものであ
り、例えば、O₂センサ２１に供給する排気ガス
を冷却する排気ガスクーラとして、上記実施例と
異なり、排気バイパス通路２２に別途、該排気バ
イパス通路２２内の排気ガスを冷却する熱交換器
を設けてもよいのは勿論であるが、上記実施例の
ように排気ガス還流通路１５用の冷却水通路１
８，１８によつて兼用する方がコスト面で有利で
ある。

また、上記実施例では、排気バイパス通路２２
と排気ガス還流通路１５との排気ポート８への開
口部分を兼用させるようにしたが、各々独立して
排気ポート８（すなわち、タービン１２ａ上流側
の排気通路１４）に開口させるようにしてもよい
のは勿論である。

さらに、上記実施例においては、O₂センサ２
１の出力に応じて燃料噴射弁１９の噴射量を制御
するようにしたが、気化器のエアブリード量を制
御するようにしたものに対して適用することがで
きるのは言うまでもない。

また、上述の如く、エンジンＥの暖機時におい
てO₂センサ２１は過冷却されることはないが、
該O₂センサ２１の温度を所定温度値にまでより
早く上昇させたい場合には、排気バイパス通路２
２に、暖気時のみ該排気バイパス通路２２を遮断
する開閉弁を介設するようにすればよい。

以上説明したように、本考案によれば、排気通
路に介装したタービンにより吸気通路に介装した
ブロアを駆動して吸気過給するターボ過給機を備
えるとともに、上記タービン下流の排気通路に排
気ガス成分濃度を検出するO₂センサを備えたエ
ンジンにおいて、一端がタービン上流の排気通路
に開口し他端がO₂センサに向かつて開口する排
気バイパス通路を設け、該排気バイパス通路に該
排気バイパス通路内の排気ガスを冷却する排気ガ
スクーラを設けたことにより、誤動作を生じるこ
となくO₂センサの熱劣化を防止することができ、
O₂センサの耐久性の向上を図ることができるの
で、空燃比制御を長期間安定して正確に行うこと
ができるものである。しかも、エンジンの暖機時
においてO₂センサを過冷却することがないので、
O₂センサの検出能力を早期に安定させることが
できる利点を併せ有するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施態様を例示する概略構成図
である。Ｅ……エンジン、１２……ターボ過給機、１２
ａ……タービン、１２ｂ……ブロア、１３……吸
気通路、１４……排気通路、１８……冷却水通路
（排気ガスクーラ）、２１……O₂センサ、２２…
…排気バイパス通路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

排気通路に介装したタービンにより吸気通路に
介装したブロアを駆動して吸気過給するターボ過
給機を備えるとともに、上記タービン下流の排気
通路に排気ガス成分濃度を検出するO₂センサを
備えたエンジンにおいて、一端がタービン上流の
排気通路に開口し他端がO₂センサに向かつて開
口する排気バイパス通路を設け、該排気バイパス
通路に該排気バイパス通路内の排気ガスを冷却す
る排気ガスクーラを設けたことを特徴とするター
ボ過給機付エンジンのO₂センサ冷却装置。