JP3560658B2 - Engine air-fuel ratio detector - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、シリンダから直接取り出した燃焼ガスの空燃比を検出するようにしたエンジンの空燃比検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、4サイクルエンジンでは、排気通路を流れる排気ガスの空燃比を検出し、該空燃比が理論空燃比となるように燃料供給量をフィードバック制御するようにした燃焼制御が行われている。しかし例えば船外機に採用される2サイクルエンジンでは、排気通路内を流れる排気ガスは、燃焼ガスだけでなく新気の吹き抜けガスも含んでおり、従って排気通路内を流れる排気ガスの空燃比を検出しても上述のフィードバック制御を精度良く行うことはできない。
【0003】
そこで従来、2サイクルエンジンでは、燃焼ガスを排気通路を介することなくシリンダ内から直接取り出し、この新気の吹き抜けガスをほとんど含まない燃焼ガスの空燃比を検出し、この検出値に基づいて上述のフィードバック制御を行う場合がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記燃焼ガスをシリンダから直接取り出す方法の場合、新気の混入を避けるために、膨張行程初期において膨張が十分に行われる前の、つまり高温の燃焼ガスを取り出すようにしている。従って、空燃比検出センサに導入される燃焼ガスの温度は、エンジンの低速回転域では概ね800℃であり、中高速回転域では1000℃以上となる。
【0005】
ここで、上記空燃比検出センサの耐熱温度は約800〜900℃であり、特に中速回転域を越える運転状態では、上記耐熱温度を上回る温度の燃焼ガスが空燃比検出センサ部分に流入するおそれがあり、空燃比検出センサの耐久性が低下するとともに、正確な空燃比を検出できず、正確なエンジンの燃焼制御ができないという問題が発生する。
【0006】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、エンジンの中速域以上においても空燃比を正確に検出できるとともに、空燃比検出センサの耐久性を確保できるエンジンの空燃比検出装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、シリンダの燃焼室内に連通するガス採取通路を通じて取り出した燃焼ガスの空燃比を空燃比検出センサにより検出するようにしたエンジンの空燃比検出装置において、上記空燃比検出センサの周囲にセンサ冷却ジャケットを設け、該センサ冷却ジャケットとエンジン用冷却水通路のサーモスタット弁より上流側部分とを給水通路で連通接続し、かつ上記センサ冷却ジャケットと上記エンジン用冷却水通路のサーモスタット弁より下流側部分とを排水通路で連通接続したことを特徴としている。
【0009】
【作用】
請求項1の発明のエンジンの空燃比検出装置によれば、空燃比検出センサの周囲にセンサ冷却ジャケットを設け、該センサ冷却ジャケットとエンジン用冷却水通路とを連通接続したので、上記センサをエンジン用冷却水で冷却することができ、空燃比検出センサの耐久性を確保できるとともに、空燃比を正確に検出でき、エンジンの燃焼制御を正確に行うことが可能である。
【0010】
また、センサ冷却ジャケットへの給水通路をエンジン用冷却水通路のサーモスタット弁より上流側に接続し、排水通路を上記冷却水通路のサーモスタット弁より下流側に接続したので、エンジンの暖機運転中でサーモスタット弁が閉じている場合にも、冷却水をセンサ冷却ジャケットに確実に導くことができる。
【0011】
ちなみに、エンジンの始動直後でも空燃比検出センサには高温の燃焼ガスが流入するが、暖機運転完了前においてはサーモスタット弁が閉じているので、エンジン用冷却水通路では冷却水の流れはほとんど無い。従ってセンサ冷却ジャケットの給水通路,排水通路の経路の如何によってはセンサ冷却ジャケットに高温ガスが流入するにもかかわらず冷却水を循環させることはできない。
【0012】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図1ないし図3は請求項1の発明の一実施例によるエンジンの空燃比検出装置を説明するための図であり、図1は本実施例エンジンの左側面図、図2は該エンジンンの背面図、図3は該エンジンの要部断面側面図である。
【0013】
図において、1は船外機用クランク軸縦置き3気筒2サイクルエンジンを示しており、これはシリンダブロック2の図示左側の合面にシリンダヘッド3を、右側の合面にクランクケース4をそれぞれ接続し、該クランクケース4に吸気系5を接続し、上記シリンダブロック2のシリンダボア2a内に配置されたピストン7aをコンロッド7bでクランク軸7cに連結した構造のものである。
【0014】
上記シリンダヘッド3は、燃焼室8が凹設されたヘッド本体3aと、該ヘッド本体3aに装着され、該ヘッド本体3aとで冷却ジャケット9を形成するヘッドカバー3bとで構成されており、上記燃焼室8内に点火プラグ6が螺挿されている。
【0015】
上記冷却ジャケット9は、ヘッド本体3aとヘッドカバー3bとの合面間に配設されたガスケット10により、上記燃焼室8を囲む内側ジャケット9aと、外側ジャケット9bとに画成されている。そして上記内側ジャケット9aには、シリンダブロック2側のシリンダボア2aを囲むように形成されたライナジャケットが連通孔9cを介して連通している。なお、9dは冷却水がライナジャケット内全体を均等に流れるようにするための絞りである。
【0016】
上記ヘッドカバー3bの上端部にはサーモスタット弁11が配設されている。このサーモスタット弁11は、弁体11aをワックス11bの膨張収縮により進退させるようになっており、上記内側ジャケット9aと外側ジャケット9bとの連通孔9eを上記弁体11aにより、冷却水が所定温度以下の期間は閉じ、所定温度を越えると開くように構成されている。
【0017】
そして上記ヘッドカバー3bの上端気筒用点火プラグ6に隣接する部分に、燃焼室8で発生した燃焼ガスを直接採取し、その空燃比を検出する空燃比検出装置12が装着されている。該検出装置12は、上記ヘッドカバー3bにボルト締め固定されたセンサケース13と、該センサケース13に螺挿されたO2 センサ14とを備えている。
【0018】
上記センサケース13は矩形筒状を成しており、内部のガス採取室13a内に上記O2 センサ14の検知部14aが突出している。また上記ガス採取室13aには、上記燃焼室8がガス採取通路15により連通している。このガス採取通路15は、上記ヘッド本体3a,ヘッドカバー3bの壁面内を貫通するように形成されている。
【0019】
上記センサケース13には、上記ガス採取室13aの周囲を囲むようにセンサ冷却ジャケット13bが形成されている。このセンサ冷却ジャケット13bの下部は、上記ヘッドカバー3b,ガスケット10に貫通形成された給水通路16aにより上記サーモスタット弁11より上流側に位置する内側ジャケット9aに連通している。また上記サンサ冷却ジャケット13bの上部は上記ヘッドカバー3bに形成された排水通路16bにより上記サーモスタット弁11より下流側に位置する外側ジャケット9bに連通している。
【0020】
次に本実施例の作用効果について説明する。
本実施例エンジン1が始動すると、燃焼室8内で発生した燃焼ガスの一部がガス採取通路15を通ってガス採取室13a内に導入され、O2 センサ14により上記燃焼ガスの空燃比が検出され、該検出値が信号ケーブル14bを介して図示しないECUに出力される。この場合、燃焼室8内の新気のほとんど混じっていない燃焼ガスがガス採取室13aに供給されるので、正確な空燃比が検出可能である。
【0021】
またエンジン1の暖機運転時においては、サーモスタット弁11が連通路9eを閉じているので、内側ジャケット9a,外側ジャケット9b間での冷却水の流れは発生しない。一方、上記センサ冷却ジャケット13bは、サーモスタット弁11の上流側(高圧側)に給水通路16aにより連通し、かつ排水通路16bによりサーモスタット弁11の下流側(低圧側)に連通している。従って、サーモスタット弁11が閉じている期間においても、冷却水の一部は、上記内側ジャケット9a(高圧側)からセンサ冷却ジャケット13b内を通って上記外側ジャケット9b(低圧側)に流れることとなる(図3の破線の矢印a参照)。
【0022】
一方、暖機運転完了によりサーモスタット弁11が連通孔9eを開くと、冷却水は図3に矢印bで示すように、内側ジャケット9aから連通孔9eを通って外側ジャケット9bに流入する。この場合にも、上述の高圧,低圧の関係に変化はないので、暖機運転時と同様に冷却水の一部はセンサ冷却ジャケット13b内を流れることとなる。
【0023】
このように、本実施例では、O2 センサ14の検知部14aを囲むようにセンサ冷却ジャケット13bを設けたので、ガス採取室13a内に高温の燃焼ガスが導入されても検知部14aが異常高温となることを回避でき、O2 センサ14の耐久性低下を回避できるとともに、空燃比を正確に検出可能である。
【0024】
そして上記センサ冷却ジャケット13bへの給水通路,排水通路を形成するに当たって、給水通路16aをサーモスタット弁11より上流側に、排水通路16bを下流側にそれぞれ連通接続したので、サーモスタット弁11が閉じている暖機運転時においても、センサ冷却ジャケット13bに冷却水を供給することができ、この点からもセンサの耐久性を向上できるとともに、空燃比検出精度を向上できる。
【0025】
センサケース13をヘッドカバー3bに取り付けているので、上記センサ冷却ジャケット13bをサーモスタット弁11の上流側及び下流側に連通する連通路の構造が簡単である。また上記サーモスタット弁11の上流側に位置する内側ジャケット9aと、下流側に位置する外側ジャケット9bとを隣接配置したので、センサケース13を隣接する気筒の点火プラグ6,6間に配置しながら、該センサケース13と上記上流側,下流側とを連通させるための給水通路16a,及び排水通路16bの構造が極めて簡単である。
【0026】
【発明の効果】
以上のように請求項1の発明に係るエンジンの空燃比検出装置によれば、空燃比検出センサの周囲にセンサ冷却ジャケットを設け、該センサ冷却ジャケットとエンジン用冷却水通路とを連通接続したので、上記センサをエンジン用冷却水で冷却することができ、空燃比検出センサの耐久性を確保できるとともに、空燃比を正確に検出でき、燃焼制御を正確に行うことができる効果がある。
【0027】
また、センサ冷却ジャケットへの給水通路をエンジン用冷却水通路のサーモスタット弁より上流側に接続し、排水通路を上記冷却水通路のサーモスタット弁より下流側に接続したので、エンジンの暖機運転中でサーモスタット弁が閉じている場合にも、冷却水をセンサ冷却ジャケットに確実に導くことができ、センサの耐久性,空燃比検出精度をより一層向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による空燃比検出装置が適用されたエンジンの左側面図である。
【図2】上記実施例エンジンの背面図である。
【図3】上記実施例装置を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
1 エンジン
8 燃焼室
9a 内側ジャケット(上流側部分)
9b 外側ジャケット(下流側部分)
11 サーモスタット弁
12 空燃比検出装置
13b センサ冷却ジャケット
14 O2 センサ(空燃比検出センサ)
16a 給水通路
16b 排水通路[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an air-fuel ratio detection device for an engine that detects an air-fuel ratio of combustion gas taken directly from a cylinder.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a four-cycle engine, combustion control has been performed in which the air-fuel ratio of exhaust gas flowing through an exhaust passage is detected and the fuel supply amount is feedback-controlled so that the air-fuel ratio becomes a stoichiometric air-fuel ratio. However, for example, in a two-stroke engine used in an outboard motor, the exhaust gas flowing in the exhaust passage includes not only combustion gas but also blow-by gas of fresh air, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage is determined. Even if it is detected, the above-described feedback control cannot be performed with high accuracy.
[0003]
Therefore, conventionally, in a two-cycle engine, the combustion gas is directly taken out of the cylinder without passing through the exhaust passage, and the air-fuel ratio of the combustion gas containing almost no blow-by gas of the fresh air is detected. Feedback control may be performed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the method of directly extracting the combustion gas from the cylinder, in order to avoid mixing of fresh air, the combustion gas before the expansion is sufficiently performed at the beginning of the expansion stroke, that is, the high-temperature combustion gas is extracted. Therefore, the temperature of the combustion gas introduced into the air-fuel ratio detection sensor is approximately 800 ° C. in the low-speed rotation region of the engine, and is 1000 ° C. or more in the medium-high rotation speed region.
[0005]
Here, the heat-resistant temperature of the air-fuel ratio detection sensor is about 800 to 900 ° C., and particularly in an operation state exceeding a medium speed rotation range, a combustion gas having a temperature higher than the heat-resistant temperature may flow into the air-fuel ratio detection sensor. Therefore, the durability of the air-fuel ratio detection sensor is reduced, and a problem that accurate air-fuel ratio cannot be detected and combustion control of the engine cannot be performed accurately occurs.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an air-fuel ratio detection device for an engine capable of accurately detecting an air-fuel ratio even at a middle speed range or higher of an engine and ensuring durability of an air-fuel ratio detection sensor. It is intended to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0009]
[Action]
According to the engine air-fuel ratio detection device of the first aspect of the present invention, the sensor cooling jacket is provided around the air-fuel ratio detection sensor, and the sensor cooling jacket is connected to the engine cooling water passage. The cooling water can be used for cooling, the durability of the air-fuel ratio detection sensor can be ensured, the air-fuel ratio can be accurately detected, and the combustion control of the engine can be performed accurately.
[0010]
Also, since the water supply passage to the sensor cooling jacket is connected upstream of the thermostat valve of the engine cooling water passage, and the drain passage is connected downstream of the thermostat valve of the cooling water passage, during warm-up operation of the engine, Even when the thermostat valve is closed, the cooling water can be reliably guided to the sensor cooling jacket.
[0011]
By the way, high temperature combustion gas flows into the air-fuel ratio detection sensor immediately after the start of the engine, but there is almost no flow of cooling water in the engine cooling water passage because the thermostat valve is closed before the warm-up operation is completed. . Therefore, cooling water cannot be circulated in spite of high-temperature gas flowing into the sensor cooling jacket depending on the water supply passage and drain passage of the sensor cooling jacket.
[0012]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 are views for explaining the air-fuel ratio detection system for an engine according to an embodiment of the invention of
[0013]
In the drawing,
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
A
[0017]
An air-fuel
[0018]
The
[0019]
A
[0020]
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
When starting the present embodiment the
[0021]
During the warm-up operation of the
[0022]
On the other hand, when the
[0023]
As described above, in the present embodiment, since the
[0024]
In forming the water supply passage and the drainage passage to the
[0025]
Since the
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the air-fuel ratio detection device for an engine according to the first aspect of the present invention, the sensor cooling jacket is provided around the air-fuel ratio detection sensor, and the sensor cooling jacket is connected to the engine cooling water passage. In addition, the sensor can be cooled with engine cooling water, the durability of the air-fuel ratio detection sensor can be ensured, and the air-fuel ratio can be accurately detected, and the combustion control can be accurately performed.
[0027]
Further , since the water supply passage to the sensor cooling jacket is connected to the upstream of the thermostat valve of the engine cooling water passage, and the drain passage is connected to the downstream of the thermostat valve of the cooling water passage, during warm-up operation of the engine, Even when the thermostat valve is closed, the cooling water can be reliably guided to the sensor cooling jacket, and there is an effect that the durability of the sensor and the air-fuel ratio detection accuracy can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a left side view of an engine to which an air-fuel ratio detection device according to one embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a rear view of the engine of the embodiment.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part showing the apparatus of the embodiment.
[Explanation of symbols]
1
9b Outer jacket (downstream part)
16a
Claims (1)
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