内燃机的排气系统的制作方法

本发明涉及内燃机的排气系统，所述排气系统具备：利用排气能量来驱动离心式的压缩机的排气透平增压器(排气涡轮增压器)；配置于比该增压器的透平靠下游的位置的排气净化催化剂；以及配置于透平与排气净化催化剂之间的排气传感器。

背景技术：

在内燃机的排气通路设置有增压器的透平的构成中，存在设置绕过该透平的旁通通路的情况。并且，在专利文献1中公开了在比透平以及旁通通路靠下游侧的排气通路设置有空燃比传感器的技术。根据该技术，配置为，在从透平向排气通路流出的排气(以下，也存在称为“透平排气”的情况)与从旁通通路向排气通路流出的排气(以下，也存在称为“旁通排气”的情况)混合之前，空燃比传感器与该透平排气接触。

另外，在内燃机的排气通路中，通常排气净化催化剂被设置于比增压器的透平和/或旁通通路靠下游侧的位置。并且，在专利文献2中公开了在旁通通路设置废气旁通阀(以下，也存在称为“wgv”的情况)，并在内燃机的冷起动时将wgv打开的技术。根据该技术，使用通过了旁通通路的较高温的排气来使设置于比旁通通路靠下游侧的位置的排气净化催化剂升温。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-013004号公报

专利文献2：日本特开2003-254051号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

从内燃机排出的排气中包含水分，在内燃机处于冷状态时，在排气通路中排气中的水分能够成为冷凝水。并且，当在比透平靠上游侧的排气通路和/或、透平、旁通通路中产生冷凝水时，冷凝水会从透平的出口部和/或旁通通路的出口部向排气通路流出。在此，当设置于排气通路的排气传感器暴露于冷凝水时，该排气传感器有可能产生异常。

另一方面，以往以来已知有，在内燃机处于冷状态时，使用温度比透平排气高的旁通排气来使排气净化催化剂升温的情况。在该情况下，为了尽可能快地使排气净化催化剂升温，考虑相对于透平排气使旁通排气尽可能地多。在此，在使旁通排气尽可能地多的情况下，从旁通通路的出口部向排气通路流出的冷凝水变多。因此，排气传感器很可能暴露于从旁通通路与旁通排气一起流出的冷凝水。

并且，根据现有文献等记载的技术，已知有将空燃比传感器(排气传感器)配置于与和旁通排气混合前的透平排气接触的位置的情况。在该情况下，也考虑抑制与旁通排气一起流通的冷凝水造成的传感器沾水。然而，以尽可能快地使排气净化催化剂升温为目的，在透平与排气净化催化剂接近配置的构成中，难以将排气传感器配置于与和旁通排气混合前的透平排气接触的位置。

也就是说，在透平与排气净化催化剂之间的排气通路设置有排气传感器的构成中，在透平与排气净化催化剂接近配置的情况下，与不这样的情况相比，难以将排气传感器配置于能够抑制与旁通排气一起流通的冷凝水造成的沾水的位置。因此，本发明的发明人新着眼于从排气通路的周向的观点出发的传感器位置。

本发明是鉴于上述的问题点而做出的，其目的在于，提供一种能够在透平与排气净化催化剂接近配置且在透平与排气净化催化剂之间的排气通路设置有排气传感器的构成中，抑制冷凝水造成的排气传感器的沾水的技术。

用于解决问题的技术方案

在本发明的内燃机的排气系统中，排气传感器在透平与排气净化催化剂之间的排气通路的周向上配置于除了内燃机处于冷状态时且因在该排气通路一边沿着该排气通路的壁面回旋一边流通的回旋排气而流动的旁通排气所到达的范围之外的位置。

更详细而言，一种内燃机的排气系统，所述排气系统具备：增压器，其具备设置于内燃机的排气通路的透平；排气净化催化剂，其设置于比所述透平靠下游的位置的所述排气通路；旁通通路，其从比所述透平靠上游的位置的所述排气通路分支，并绕过该透平而与比所述排气净化催化剂靠上游的位置的所述排气通路合流；废气旁通阀，其能够变更所述旁通通路中的排气的流路截面积；以及排气传感器，其设置于作为所述透平与所述排气净化催化剂之间的所述排气通路的特定排气通路，以所述透平的出口部与所述排气净化催化剂的上游侧端面为预定的接近状态、并且所述透平的旋转中心轴的延长线不与所述特定排气通路的壁面交叉而与所述排气净化催化剂的上游侧端面交叉的方式配置所述透平以及所述排气净化催化剂，并且，所述排气系统构成为，在所述内燃机处于冷状态且所述废气旁通阀的开度为预定开度时，从所述旁通通路向所述特定排气通路流出的旁通排气指向所述排气净化催化剂的上游侧端面，所述内燃机的排气系统的特征在于，所述排气传感器在所述特定排气通路的周向上配置于除了第一范围之外的位置，该第一范围是在所述内燃机处于冷状态时的、因从所述透平向所述特定排气通路流出并在该特定排气通路一边沿着该特定排气通路的壁面回旋一边流通的回旋排气而流动了的所述旁通排气所到达的范围。

在这样的内燃机中，透平的出口部与排气净化催化剂的上游侧端面为预定的接近状态，所以在上述的特定排气通路中可抑制从排气向通路壁的散热。在此，预定的接近状态是，以使得从透平的出口部到排气净化催化剂的上游侧端面为止的距离与排气净化催化剂的直径的比率属于1.0附近的预定范围的方式配置透平以及排气净化催化剂的状态。另外，构成为在内燃机处于冷状态且wgv的开度为预定开度时，旁通排气指向排气净化催化剂的上游侧端面，所以能够有效地将旁通排气的热向排气净化催化剂传递。也就是说，上述的内燃机构成为能够尽可能快地使排气净化催化剂升温。

在此，上述的预定开度换言之是内燃机处于冷状态时的wgv的开度(以下，也存在称为“冷开度”的情况)。并且，该冷开度是能够使用旁通排气使排气净化催化剂尽可能快地升温的开度。冷开度例如为wgv的全开开度。在该情况下，能够相对于透平排气使旁通排气尽可能地多。或者，冷开度例如是使旁通排气指向排气净化催化剂的上游侧端面的大致中央部的开度。在该情况下，排气净化催化剂更容易升温。

并且，当使wgv的开度成为冷开度时，旁通排气的流量比透平排气的流量多。在此，从旁通通路向特定排气通路流出的冷凝水有随着旁通排气的流动而一起在特定排气通路流通的倾向。因此，在内燃机处于冷状态时，容易发生随着旁通排气的流动而一起流通的冷凝水造成的传感器沾水。因此，优选将排气传感器配置于旁通排气不到达的位置。

在此，旁通排气因作为在特定排气通路一边沿着该特定排气通路的壁面回旋一边流通的透平排气的回旋排气的流动(以下，也存在称为“透平回旋流”的情况)而流动。因此，本发明的发明人在考虑了透平回旋流对旁通排气的影响之后，对特定排气通路的周向上的观点的排气传感器的配置进行了锐意研究。

这样一来，旁通排气的流动方向向回旋排气的回旋方向弯曲。在此，在本发明的内燃机的排气系统中，构成为在内燃机处于冷状态时旁通排气指向排气净化催化剂的上游侧端面，但是此时的实际的旁通排气会在向排气净化催化剂的上游侧端面流入之前扩散一定程度。因此，在内燃机处于冷状态时，旁通排气也能够到达特定排气通路的壁面附近。此时，在特定排气通路的壁面附近，旁通排气的流动因透平回旋流而弯曲。并且，在内燃机处于冷状态时，像这样因透平回旋流而弯曲了的旁通排气会到达特定排气通路的周向上的上述的第一范围。

于是，当排气传感器在特定排气通路的周向上配置于除了第一范围之外的位置时，可抑制随着旁通排气的流动而一起流通的冷凝水造成的传感器沾水。由此，在透平与排气净化催化剂接近配置且在透平与排气净化催化剂之间的排气通路设置有排气传感器的构成中，能够抑制冷凝水造成的排气传感器的沾水。

另外，所述第一范围可以被定为包括如下区域的范围，该区域是使假设所述内燃机处于冷状态时的所述旁通排气不因所述回旋排气流动而到达了所述特定排气通路的壁面的情况下的区域向所述回旋排气的回旋方向移动预定角度而得的区域。

如上所述，在特定排气通路的壁面附近，排气因透平回旋流而弯曲。具体而言，假设不因透平回旋流而流动的情况下的旁通排气到达特定排气通路的壁面中的预定区域。与此相对，当旁通排气因透平回旋流而流动时，旁通排气会到达使上述的预定区域向回旋排气的回旋方向移动预定角度而得的区域。

另外，鉴于透平排气的流量与旁通排气的流量的比例根据wgv的开度而变化这一情况，旁通排气因透平回旋流而流动的程度根据wgv的开度而变化。其原因在于，透平回旋流的强度受根据wgv的开度而变化的透平排气的流量的影响。因此，上述的预定角度被定义为，与作为内燃机处于冷状态时的wgv的开度(冷开度)的上述的预定开度相应的角度。

另外，在本发明的内燃机的排气系统中，所述排气传感器也可以在所述特定排气通路的周向上进一步配置于除了如下范围之外的位置，该范围位于铅直方向下方且作为滞留于所述特定排气通路内的冷凝水的滞留水滞留在该范围。

在此，附着于特定排气通路的壁面的冷凝水(该冷凝水也包括在壁面产生的冷凝水)向重力方向流动。另外，例如从透平的出口部向特定排气通路流出的冷凝水的一部分在特定排气通路内重力向下地下落。其结果，冷凝水能够滞留于特定排气通路内的预定的区域(在特定排气通路内位于铅直方向下方的区域)。并且，假设在该区域配置有排气传感器，则该排气传感器有可能沾水。

因此，通过将排气传感器配置于除了特定排气通路的周向上的滞留水所滞留的范围之外的位置，从而能够抑制滞留水造成的排气传感器的沾水。

另外，在本发明的内燃机的排气系统中，所述排气传感器也可以在所述特定排气通路的周向上进一步配置于除了因所述回旋排气而被向该回旋排气的回旋方向吹起的所述滞留水所到达的范围之外的位置。

如上所述，回旋排气是在特定排气通路一边沿着该特定排气通路的壁面回旋一边流通的透平排气。因此，不仅旁通排气而且上述的滞留水也受该回旋排气的流动(透平回旋流)的影响。在此，滞留水被向回旋排气的回旋方向吹起。因此，因回旋排气而被吹起的滞留水会到达特定排气通路的周向上的一定范围。以下，将该范围称为“第二范围”。并且，假设在特定排气通路的周向上的第二范围配置有排气传感器，则该排气传感器有可能沾水。

因此，通过将排气传感器配置于除了特定排气通路的周向上的第二范围之外的位置，从而能够抑制冷凝水造成的排气传感器的沾水。

发明的效果

根据本发明，能够在透平与排气净化催化剂接近配置且在透平与排气净化催化剂之间的排气通路设置有排气传感器的构成中，能够抑制冷凝水造成的排气传感器的沾水。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的内燃机及其排气系统的概略构成的图。

图2a是示出本发明的第一实施方式的透平壳体的纵剖面的图。

图2b是示出本发明的第一实施方式的透平壳体的横剖面的图。

图3是图1中的空燃比传感器附近的示意性的放大剖视图。

图4是空燃比传感器的顶端部附近的纵剖视图。

图5是用于说明本发明的第一实施方式的空燃比传感器的配置构造的图。

图6是用于说明本发明的第二实施方式的空燃比传感器的配置构造的图。

图7a是示出本发明的第二实施方式的变形例的透平壳体的纵剖面的图。

图7b是示出本发明的第二实施方式的变形例的透平壳体的横剖面的图。

图8是用于说明本发明的第二实施方式的变形例的空燃比传感器的配置构造的图。

图9是用于说明本发明的第三实施方式的空燃比传感器的配置构造的图。

附图标记说明

1…内燃机

5…排气通路

5a··特定排气通路

6…增压器

10··空燃比传感器

60a·透平

70··排气净化催化剂

70a·上游侧端面

601·透平出口部

602·旁通通路

603·废气旁通阀(wgv)

具体实施方式

以下参照附图例示性地对用于实施本发明的方式详细地进行说明。但是，该实施方式所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别记载，则并非旨在将本发明的范围仅限定于上述内容。

(第一实施方式)

<内燃机及其排气系统的构成>

图1是示出本实施方式的内燃机及其排气系统的概略构成的图。图1所示的内燃机1是具备包括四个汽缸2的汽缸组的火花点火式的内燃机(汽油发动机)。不过，本发明也能够应用于压缩点火式的内燃机(柴油发动机)。在内燃机1设置有向各进气通道喷射燃料的燃料喷射阀3。此外，燃料喷射阀3也可以构成为向各汽缸2内直接喷射燃料。另外，在各汽缸2安装有用于对缸内的混合气进行点火的火花塞(未图示)。

内燃机1与进气歧管40以及排气歧管50连接。进气通路4连接于进气歧管40。在该进气通路4的途中设置有以排气的能量作为驱动源而工作的增压器6的压缩机壳体61。压缩机61a旋转自如地被收纳于压缩机壳体61。并且，在比压缩机壳体61靠下游的进气通路4设置有节气门41。节气门41通过变更进气通路4中的进气的流路截面积来调整内燃机1的吸入空气量。并且，在比节气门41靠下游的进气通路4设置有在进气和外部气体之间进行热交换的中间冷却器42。另外，在比压缩机壳体61靠上游的进气通路4设置有空气流量计43。空气流量计43输出与在进气通路4内流动的进气(空气)的量(质量)相应的电信号。

另一方面，排气通路5连接于排气歧管50。并且，在排气通路5的途中，按排气的流动依次设置有增压器6的透平壳体60、空燃比传感器10、催化剂壳7以及温度传感器51。透平60a旋转自如地被收纳于透平壳体60。另外，排气净化催化剂70被收纳于催化剂壳7。排气净化催化剂70例如是三元催化剂。另外，空燃比传感器10输出与流入排气净化催化剂70的排气的空燃比相应的电信号。关于该空燃比传感器10的详细情况在后叙述。另外，温度传感器51输出与排气的温度相应的电信号。此外，在本实施方式中，空燃比传感器10相当于本发明的排气传感器。不过，本发明的排气传感器如后所述并不限于空燃比传感器。

在此，如图2a所示，透平壳体60具备：用于将来自排气通路5的排气导向透平60a的透平入口部600；和将经过了透平60a的排气导向作为透平60a与排气净化催化剂70之间的排气通路5的特定排气通路5a的透平出口部601。另外，在透平壳体60设置有将来自排气通路5的排气以绕过透平60a的方式导向特定排气通路5a的旁通通路602。并且，旁通通路602构成为，该旁通通路602的轴线的延长线(图2a中的单点划线l1)与排气净化催化剂70的上游侧端面70a(以下，也存在称为“上游侧端面70a”的情况)交叉。另外，构成为，透平60a的旋转中心轴的延长线不与特定排气通路5a的壁面交叉而与上游侧端面70a交叉。

另外，透平壳体60具备安装于旁通通路602的出口侧且能够变更旁通通路602中的排气的流路截面积的废气旁通阀603(以下，也存在称为“wgv603”的情况)。该wgv603由后述的ecu20控制。在此，在图2a中示出了wgv603被设为了全闭状态时的情形(wgv603a)和wgv603被设为了全开状态时的情形(wgv603b)。并且，在wgv603被设为了全开状态时从旁通通路602向特定排气通路5a流出的排气(以下，也存在称为“旁通排气”的情况)的流动方向，如图2a中用空白箭头所示，为沿着旁通通路602的轴线的方向。也就是说，在wgv603被设为了全开的状态下，旁通通路602使旁通排气的流动方向指向上游侧端面70a。

此外，在本实施方式中，如图2b所示，连接于排气歧管50的排气通路5朝向上方延伸，该排气通路5的与连接于排气歧管50的一侧相反的一侧的端部连接于透平壳体60。在连接于这样的排气通路5的透平壳体60中，透平60a配置于比旁通通路602靠上方的位置。

另外，在本实施方式的内燃机的排气系统中，透平出口部601与上游侧端面70a为预定的接近状态。在此，预定的接近状态是，以使得用排气净化催化剂70的直径的值除从透平出口部601到上游侧端面70a为止的距离的值而得的值为例如0.8～1.3的方式配置透平60a以及排气净化催化剂70的状态。在本实施方式中，例如，从透平出口部601到上游侧端面70a为止的距离的值为100mm，排气净化催化剂70的直径的值为120mm。并且，当像这样配置透平60a以及排气净化催化剂70时，可抑制从特定排气通路5a中的排气向通路壁的散热。另外，如上所述，在wgv603被设为了全开的状态下，旁通排气指向上游侧端面70a。因此，此时能够有效地将旁通排气的热向排气净化催化剂70传递。

在此，返回图1，在内燃机1一并设置有电子控制单元(ecu)20。ecu20是控制内燃机1的运转状态等的单元。除了上述的空燃比传感器10、空气流量计43、温度传感器51之外，曲轴位置传感器8以及加速器开度传感器9等各种传感器也电连接于ecu20。曲轴位置传感器8是输出与内燃机1的内燃机输出轴(曲轴)的旋转位置相关的电信号的传感器。加速器开度传感器9是输出与加速器踏板的操作量(加速器开度)相关的电信号的传感器。并且，这些传感器的输出信号被输入到ecu20。ecu20基于曲轴位置传感器8的输出信号来导出内燃机1的内燃机转速，并基于加速器开度传感器9的输出信号来导出内燃机1的内燃机负荷。另外，ecu20基于空气流量计43的输出值来推定从内燃机1排出的排气的流量，并基于温度传感器51的输出值来推定排气净化催化剂70的温度。

另外，ecu20与燃料喷射阀3、节气门41、wgv603等各种装置电连接。由ecu20控制上述各种装置。例如，ecu20能够通过控制wgv603的开度(以下，也存在称为“wgv开度”的情况)来调整在旁通通路602流通的排气的流量。

并且，ecu20在内燃机1处于冷状态时，将wgv603控制为全开状态。由此，旁通排气指向上游侧端面70a，旁通排气的热被有效地向排气净化催化剂70传递。这样，ecu20通过在内燃机1处于冷状态时将wgv603控制为全开状态能够使排气净化催化剂70尽可能快地升温。

<空燃比传感器的构造>

接着，基于图3和图4对空燃比传感器10的构造简单地进行说明。图3是图1中的空燃比传感器10附近的示意性的放大剖视图。另外，图4是空燃比传感器10的顶端部附近的纵剖视图。

在图3中，空燃比传感器10构成为，包括后述的传感器主体100和保护罩10a，该保护罩10a是覆盖该传感器主体100的耐热性的壳体部件且其一部分在特定排气通路5a露出。传感器主体100被保护罩10a覆盖，由此可确保传感器主体100的机械强度。

并且，如图4所示，保护罩10a由内侧罩10b和外侧罩10c构成。并且，在这些罩的表面形成有多个通气孔10d，使保护罩10a内外相互连通。即，空燃比传感器10构成为，在特定排气通路5a流通的排气通过保护罩10a的空气孔10d而到达传感器主体100。此外，在图4中保护罩10a为双层构造，但保护罩10a也可以是单层构造。

接着，对传感器主体100的概略构成进行说明。传感器主体100具备由氧离子导电性固体电解质形成的传感器元件11。传感器元件11由例如氧化锆(zirconia)构成。并且，在传感器元件11的一侧面形成有暴露于排气的排气侧电极12，在其另一侧面形成有暴露于大气的大气侧电极13。上述排气侧电极12以及大气侧电极13由铂等催化剂活性高的金属材料构成。通过这样形成排气侧电极12以及大气侧电极13，从而传感器元件11被一对电极夹持。

并且，在排气侧电极12的与传感器元件11侧的侧面相反的一侧的侧面层叠有扩散限速层(日文：拡散律速層)14。扩散限速层14是由陶瓷等多孔质物质构成的部件，具有对排气的扩散进行限速的功能。另外，在扩散限速层14的与传感器元件11侧的侧面相反的一侧的侧面层叠有保护层16。并且，在传感器元件11与扩散限速层14之间形成有气体室15。此外，气体室15不一定必需设置，也可以构成为在排气侧电极12的表面上直接接触扩散限速层14。

另外，在传感器元件11的另一侧面层叠加热器层17。在加热器层17埋设有加热器18，加热器18能够通过从未图示的外部的电路接受电力的供给从而对传感器主体100进行加热。此外，该电路与ecu20电连接，向加热器18供给的电力由ecu20控制。并且，在传感器元件11与加热器层17之间形成有大气室19。大气室19经由未图示的大气孔与大气连通，即使在空燃比传感器10配置于特定排气通路5a内的状态下，大气侧电极13也被维持为暴露于大气的状态。

在这样的空燃比传感器10中，从通气孔10d被导入到保护罩10a内部的排气通过扩散限速层14而到达排气侧电极12。并且，当对排气侧电极12与大气侧电极13之间施加施加电压时，排气中的氧或大气中的氧成为氧离子而在传感器元件11中传播。并且，基于此时的饱和电流值(极限电流值)来检测排气的空燃比。在此，在传感器元件11中，当该传感器元件11的温度变得不为活性温度以上时氧离子不传播。因此，在传感器元件11的温度低于活性温度的情况下，传感器主体100由加热器18被加热到所希望的温度(例如700℃)。

<空燃比传感器的配置构造>

如上所述，在传感器元件11的温度低于活性温度的情况下，在传感器元件11中氧离子不传播。因此，在内燃机1处于冷状态时，传感器主体100由加热器18加热。另一方面，在内燃机1处于冷状态时，在排气通路5、特定排气通路5a、透平60a、透平旋涡部(未图示)、以及旁通通路602中排气中的水分能够成为冷凝水。在此，假设因冷凝水而传感器主体100沾水，则有可能由加热器18加热了的传感器元件11被急速冷却，而传感器元件11破裂。另外，假设因冷凝水而传感器主体100沾水，则有可能无法准确地检测排气的空燃比。这样，当设置于特定排气通路5a的空燃比传感器10暴露于冷凝水时，该空燃比传感器10有可能发生异常。此外，可能发生上述那样的传感器元件的破裂的排气传感器不限于空燃比传感器10，在具有由氧离子导电性固体电解质形成的传感器元件和使该传感器元件升温的加热器的传感器(例如，氧传感器和/或nox传感器)中也可能发生。因此，在特定排气通路5a假设配置有氧传感器和/或nox传感器这样的传感器的情况下，这些传感器也相当于本发明的排气传感器。

另外，ecu20在内燃机1处于冷状态时，将wgv603控制为全开状态。在该情况下，旁通排气的流量比从透平60a向特定排气通路5a流出的排气(以下，也存在称为“透平排气”的情况)的流量多。在此，从旁通通路602向特定排气通路5a流出的冷凝水有随着旁通排气的流动而一起在特定排气通路5a流通的倾向。因此，在内燃机1处于冷状态时，容易发生随着旁通排气的流动而一起流通的冷凝水造成的传感器沾水。并且，旁通排气因作为在特定排气通路5a一边沿着该特定排气通路5a的壁面回旋一边流通的透平排气的回旋排气的流动(以下，也存在称为“透平回旋流”的情况)而流动。因此，在本实施方式中，空燃比传感器10在特定排气通路5a的周向上配置于除了因透平回旋流而流动的旁通排气所到达的范围之外的位置。此外，在本实施方式中，wgv603的全开开度相当于本发明的预定开度。

图5是用于说明本实施方式的空燃比传感器10的配置构造的图。在图5中，示出了上述的图2b所示的透平壳体60的与特定排气通路5a连接的连接部的横剖面(可视为特定排气通路5a的横剖面)中的透平回旋流。并且，在图5中，用箭头c1示出了由旁通通路602或wgv603指向的旁通排气的流动方向(也就是说，假设不受透平回旋流的影响的情况下的旁通排气的流动方向)。此外，在图5中，设为内燃机1处于冷状态，wgv603被控制为全开状态。

在此，旁通排气的流动方向向回旋排气的回旋方向弯曲。这样一来，因回旋排气的流动(透平回旋流)而流动的旁通排气的流动方向如由图5所示的箭头c2表示的那样，相对于由旁通通路602或wgv603指向的旁通排气的流动方向(矢印c1)，随着接近特定排气通路5a的壁面而向回旋排气的回旋方向弯曲。另外，在本实施方式中，构成为在wgv603被控制为全开状态时，旁通排气指向上游侧端面70a，但是此时的实际的旁通排气在向上游侧端面70a流入之前，会向特定排气通路5a的横剖面中的与设置有旁通通路602的出口部的一侧相反的一侧的该特定排气通路5a的壁面方向扩散一定程度。鉴于以上，着眼于特定排气通路5a的横剖面时的旁通排气的流通区域由图5所示的区域r1表示。

关于以上，基于图5从特定排气通路5a的周向的观点出发进行整理。在此，假设没有因透平回旋流而流动的情况下的旁通排气到达特定排气通路5a的壁面处的预定区域r0。与此相对，实际的旁通排气以透平排气的回旋中心轴(在特定排气通路5a的横剖面中由点p1表示)为中心向排气的回旋方向流动预定角度d1。这样一来，特定排气通路5a的周向上的旁通排气所到达的范围被定为包括使预定区域r0向回旋排气的回旋方向移动预定角度d1而得的区域的范围a1。并且，随着旁通排气的流动而一起流通的冷凝水能够到达该范围a1。此外，预定角度d1被定为与此时的wgv开度(也就是说，内燃机1处于冷状态时的wgv开度、且为wgv603的全开开度)相应的角度。其原因在于，影响旁通排气的透平回旋流的强度根据wgv开度而变化。

于是，当空燃比传感器10在特定排气通路5a的周向上配置于属于除了范围a1之外的范围、也就是说图5中的范围a2的位置时，可抑制随着旁通排气的流动而一起流通的冷凝水造成的传感器沾水。此外，即使空燃比传感器10在特定排气通路5a的周向上配置于属于范围a2的位置，该空燃比传感器10也会暴露于透平排气。因此，排气会被导入空燃比传感器10的排气侧电极12，能够由该空燃比传感器10进行排气的空燃比的检测。

根据以上所述的空燃比传感器10的配置构造，在透平出口部601与排气净化催化剂70的上游侧端面70a接近配置且在特定排气通路5a设置有空燃比传感器10的构成中，能够抑制冷凝水造成的空燃比传感器10的沾水。

(第二实施方式)

接着，基于图6对本发明的第二实施方式进行说明。此外，在本实施方式中，关于与上述的第一实施方式实质上相同的构成、实质上相同的控制处理，省略其详细的说明。

图6是用于说明本实施方式的空燃比传感器10的配置构造的图。在图6中，示出了上述的图5所示的旁通排气的流通区域r1和冷凝水的滞留区域r2。这样，冷凝水能够在位于特定排气通路5a内的铅直方向下方的区域滞留。在此，滞留于特定排气通路5a内的冷凝水(以下，也存在称为“滞留水”的情况)，例如像图6所示那样，在旁通通路602设置于比透平60a靠下方的位置的情况下，在达到旁通通路602的出口部的下端之前滞留。在该情况下，在特定排气通路5a的周向上的范围a3存在滞留水。

并且，不仅在第一实施方式所述的范围a1配置有空燃比传感器10的情况下，在上述的范围a3配置有空燃比传感器10的情况下，该空燃比传感器10也有可能沾水。因此，在本实施方式中，空燃比传感器10在特定排气通路5a的周向上配置于属于除了范围a1以及范围a3之外的范围、也就是说图6中的范围a4以及范围a5的位置。

由此，不仅抑制旁通排气所包含的冷凝水造成的传感器沾水，还抑制滞留水造成的传感器沾水。也就是说，根据本实施方式的空燃比传感器10的配置构造，在透平出口部601与排气净化催化剂70的上游侧端面70a接近配置且在特定排气通路5a设置有空燃比传感器10的构成中，也能够抑制冷凝水造成的空燃比传感器10的沾水。

(第二实施方式的变形例)

接着，基于图7a、图7b、以及图8对上述的第二实施方式的变形例进行说明。此外，在本变形例中，关于与上述的第一实施方式以及第二实施方式实质上相同的构成、实质上相同的控制处理，省略其详细的说明。

如图7a所示，与上述的图2a同样地，在本变形例的透平壳体60设置有透平入口部600、透平出口部601、以及旁通通路602。另外，在旁通通路602的出口侧具备wgv603，在wgv603被设为了全开的状态下，旁通排气的流动指向上游侧端面70a。并且，在本变形例中，如图7b所示，连接于排气歧管50的排气通路5朝向下方延伸，该排气通路5的与连接于排气歧管50的一侧相反的一侧的端部连接于透平壳体60。在这样的连接于排气通路5的透平壳体60中，透平60a配置于比旁通通路602靠下方的位置。

并且，以下对这样的排气系统中的空燃比传感器10的配置进行说明。图8是用于说明本变形例的空燃比传感器10的配置构造的图。在图8中，与上述的图6同样地示出了作为旁通排气的流通区域的区域r1′和作为冷凝水的滞留区域的区域r2′。此外，在本变形例中，滞留水能够在达到透平出口部601的下端之前滞留。

在此，在图8所示的排气系统中，在特定排气通路5a的壁面附近区域r1′与区域r2′重叠，特定排气通路5a的周向上的旁通排气能够到达的范围(该范围在图8中表示为范围a1′)包括于特定排气通路5a的周向上的滞留水能够存在的范围a3′中。因此，当在特定排气通路5a的周向上的范围a3′配置有空燃比传感器10时，该空燃比传感器10有可能沾水。因此，在本变形例中，空燃比传感器10在特定排气通路5a的周向上配置于属于除了范围a3′之外的范围、也就是说图8中的范围a4′的位置。

于是，根据本变形例的空燃比传感器10的配置构造，在透平出口部601与排气净化催化剂70的上游侧端面70a接近配置且在特定排气通路5a设置有空燃比传感器10的构成中，也能够抑制冷凝水造成的空燃比传感器10的沾水。

(第三实施方式)

接着，基于图9对本发明的第三实施方式进行说明。此外，在本实施方式中，关于与上述的第一实施方式以及第二实施方式实质上相同的构成、实质上相同的控制处理，省略其详细的说明。

图9是用于说明本实施方式的空燃比传感器10的配置构造的图。在图9中，示出了上述的图6所示的旁通排气的流通区域r1和冷凝水的滞留区域r2。在此，滞留于特定排气通路5a内的冷凝水(滞留水)受到回旋排气的流动(透平回旋流)的影响。详细而言，滞留水被向回旋排气的回旋方向吹起。此时，例如像图9所示那样，滞留水被从该滞留水的水面(在图9中表示为s1)以最大高度h1向上方吹起。这样一来，滞留水到达特定排气通路5a的周向上的范围a6。此外，范围a6被定为与wgv开度相应的范围。其原因在于，影响滞留水的吹起的透平回旋流的强度根据wgv开度变化。详细而言，wgv开度小时比wgv开度大时透平回旋流强。因此，有wgv开度越小则滞留水被吹起的最大高度越高、上述的范围a6变大的倾向。

于是，在范围a6配置有空燃比传感器10的情况下，该空燃比传感器10也有可能沾水。因此，在本实施方式中，空燃比传感器10在特定排气通路5a的周向上配置于属于除了范围a1、范围a3、以及范围a6之外的范围、也就是说图9中的范围a4以及范围a7的位置。由此，可抑制空燃比传感器10的沾水。此外，像上述那样范围a6被定为与wgv开度相应的范围，所以，当像这样配置空燃比传感器10时，与根据wgv开度而变化的滞留水的最大吹起高度相应地来配置空燃比传感器10。

也就是说，根据本实施方式的空燃比传感器10的配置构造，在透平出口部601与排气净化催化剂70的上游侧端面70a接近配置且在特定排气通路5a设置有空燃比传感器10的构成中，也能够抑制冷凝水造成的空燃比传感器10的沾水。