CN107109998A - 内燃机的废气净化装置 - Google Patents

Abstract

提供一种废气净化装置，其具有能够不损害隔热功能地以低成本减少放射音的罩壳。废气净化装置(1)具有：废气净化装置主体(10)，其设于柴油发动机的排气管(9)，净化废气；以及大致四边形的罩壳(2)，其被设置成覆盖废气净化装置主体(10)的至少一部分，隔绝从废气净化装置主体(10)释放的热，罩壳(2)具有形成在其表面上的多个凸状的肋(20)，肋(20)具有：放射状肋(21)，其从以罩壳(2)的对角线(D)的交点(X)为中心的中心部(C)呈放射状地形成；以及周状肋(22)，其遍及以交点(X)为中心的圆周的整周而连续地形成。

Description

内燃机的废气净化装置

技术领域

本发明涉及内燃机的废气净化装置。详细地说，涉及具有用于隔绝从废气净化装置释放的热的罩壳的内燃机的废气净化装置。

背景技术

以往，公知一种废气净化装置，该废气净化装置具有隔热用的罩壳，以避免从内燃机的废气净化装置主体释放的热对外围部件的热影响。该隔热用的罩壳通过覆盖废气净化装置主体的至少一部分，来隔绝从废气净化装置主体释放的热。

但是，上述隔热用的罩壳由于与废气净化装置主体接触地设置，放大了排气系统的振动而产生放射音，对车辆的NVH产生不利影响。因此，例如公开了在隔热用的罩壳上设置孔的技术(例如参照专利文献1)、在隔热用的罩壳的表面设置凸状的肋的技术(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4094423号公报

专利文献2：日本特开2002-161739号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，对于如专利文献1那样在罩壳上设置孔的技术，不但会损害罩壳的本来功能即隔热功能，还必须进行开孔加工，产生制造成本提高的课题。

此外，对于如专利文献2那样在罩壳上设置凸状的肋的技术，现状是能够通过冲压加工而低成本地进行制造，但不能充分减少放射音。

本发明是鉴于上述内容而完成的，其目的在于，提供一种废气净化装置，该废气净化装置具有能够不损害隔热功能地以低成本减少放射音的罩壳。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的，本发明提供一种内燃机的废气净化装置(例如后述的废气净化装置1)，其具有：废气净化装置主体(例如后述的废气净化装置主体10)，其设于内燃机的排气通路(例如后述的排气管9)，净化所述内燃机的废气；以及大致四边形的罩壳(例如后述的罩壳2)，其被设置成覆盖所述废气净化装置主体的至少一部分，隔绝从所述废气净化装置主体释放的热，所述罩壳具有形成在其表面上的多个凸状的肋(例如后述的凸状的肋20)，所述肋具有：放射状肋(例如后述的放射状肋21、上下放射状肋21a、21a、左右放射状肋21b、21b、右斜放射状肋21c、21c、左斜放射状肋21d、21d)，其从以所述罩壳的对角线(例如后述的对角线D)的交点(例如后述的交点X)为中心的中心部(例如后述的中心部C)呈放射状地形成；和周状肋(例如后述的周状肋22)，其遍及以所述交点为中心的圆周的整周而连续地形成。

在本发明中，在大致四边形的罩壳的表面形成多个凸状的肋。具体而言，形成从以罩壳的对角线的交点为中心的中心部呈放射状地延伸的放射状肋、和遍及以罩壳的对角线的交点为中心的圆周的整周而连续地延伸的周状肋。

根据本发明，由于放射状肋密集地形成在罩壳的中心部附近，能利用该放射状肋减少罩壳的中心部附近的振动。此外，由于在放射状肋的基础上周状肋将罩壳的外周部附近分断，通过这些放射状肋及周状肋能减小罩壳的外周部附近的振动。因此，根据本发明，能可靠地减小罩壳产生的放射音。

而且，根据本发明，由于不必形成孔，不会损害隔热功能。而且，由于放射状肋及周状肋通过冲压加工与罩壳一体成型，能廉价地制造。

优选为在所述排气通路中设有使用废气的能量对进气进行加压的增压器(例如后述的增压器8)的涡轮(例如后述的涡轮81)，所述废气净化装置主体设在所述涡轮的附近。

在本发明中，将使用废气的能量对进气进行加压的增压器的涡轮设置于排气通路，并且将废气净化装置主体设在涡轮的附近。

由此，能可靠地减小由涡轮的涡动振动显著地产生的放射音(涡动音)，更显著地发挥了上述发明的效果。

优选为所述中心部形成为大致平坦的平坦面。

在本发明中，将以罩壳的对角线的交点为中心的中心部形成为大致平坦的平坦面。

由此，能避免上述的放射状肋彼此在中心部连结而连续地形成凸状的平面，从而能更可靠地减小放射音。

发明效果

根据本发明，能提供一种废气净化装置，该废气净化装置具有能够不损害隔热功能地以低成本减少放射音的罩壳。

附图说明

图1是从车辆前方侧观察本发明的一个实施方式的内燃机的废气净化装置的图。

图2是上述实施方式的废气净化装置的罩壳的立体图。

图3是上述实施方式的废气净化装置的罩壳的俯视图。

图4是示出实施例1的罩壳的基于CAE的振动解析结果的图。

图5是示出实施例2的罩壳的基于CAE的振动解析结果的图。

图6是示出比较例1的罩壳的基于CAE的振动解析结果的图。

图7是示出比较例2的罩壳的基于CAE的振动解析结果的图。

图8是示出比较例3的罩壳的基于CAE的振动解析结果的图。

图9是示出比较例4的罩壳的基于CAE的振动解析结果的图。

图10是示出比较例5的罩壳的基于CAE的振动解析结果的图。

图11是示出比较例6的罩壳的基于CAE的振动解析结果的图。

图12是示出比较例7的罩壳的基于CAE的振动解析结果的图。

图13是示出比较例8的罩壳的基于CAE的振动解析结果的图。

图14是示出搭载了具有实施例1的罩壳的废气净化装置的车辆的发动机前方音测定结果的图。

图15是示出搭载了具有实施例1的罩壳的废气净化装置的车辆的发动机上方音测定结果的图。

具体实施方式

以下一边参照附图，一边对本发明的一个实施方式详细地进行说明。

图1是从车辆前方侧观察本发明的一个实施方式的内燃机的废气净化装置1的图。

本实施方式的废气净化装置1配置在向未图示的各气缸的燃烧室内直接喷射燃料的柴油发动机的车辆前方侧。具体而言，废气净化装置1以使得废气的流动方向朝向下方的状态设于排气管9，该排气管9在柴油发动机的正下方沿着车辆前方侧的侧面向下方延伸。该废气净化装置1净化废气中的NOx、CO及HC，并且净化废气中的粒子状物质(以下称作“PM”。)。

在排气管9的上游侧设有构成增压器8的涡轮81。即，废气净化装置主体10设在涡轮81的附近(正下方)。涡轮81收纳在涡轮外壳80内，被流通于排气管9中的废气的动能驱动旋转。通过该涡轮81的旋转驱动来驱动设于未图示的进气管的压缩机旋转，由此对进气进行加压。

涡轮81因涡动振动产生放射音(涡动音)，成为噪音的重要原因。后面详述该涡轮81导致的涡动音的产生。

如图1所示，废气净化装置1具有废气净化装置主体10和罩壳2。

废气净化装置主体10具有：配置在上游侧的废气净化催化剂部11、配置在下游侧的DPF(柴油微粒过滤器)12、以及容纳这些废气净化催化剂部11和DPF12的单个的壳体部件13。即，废气净化催化剂部11和DPF12彼此接近地配置在单个的壳体部件13内。

废气净化催化剂部11净化废气中的NOx、CO以及HC。废气净化催化剂部11由担载有废气净化催化剂的蜂窝基材构成，隔着未图示的保持垫容纳在壳体部件13内。

蜂窝基材是截面为大致正圆的形成为圆柱状的流通型的蜂窝基材。作为蜂窝基材的材质，举出堇青石、钛酸铝或者莫来石。

使用氧化催化剂、稀燃NOx催化剂(LNC)等NOx催化剂作为废气净化催化剂。例如，包括Pt、Pd以及Rh中的至少一种贵金属、沸石、Ba、以及Ce。利用该废气净化催化剂净化废气中的NOx、CO以及HC。

DPF12捕集废气中的PM。DPF12由担载有PM燃烧催化剂的过滤器构成，隔着未图示的保持垫容纳在壳体部件13内。

过滤器是截面为大致正圆的形成为圆柱状的壁流式过滤器。作为过滤器的材质，举出碳化硅(SiC)、堇青石、钛酸铝或莫来石。

PM燃烧催化剂大致均匀地担载于整个过滤器上，由此，燃烧去除由过滤器捕集到的PM。使用例如包括Pt和Pd中的至少一种贵金属以及Ag的催化剂作为PM燃烧催化剂。该Ag系的PM燃烧催化剂具有最优异的PM氧化能，并且与其他的PM燃烧催化剂相比能够从更低温氧化净化PM。

壳体部件13是截面为大致环状的大致圆筒状，如上所述容纳废气净化催化剂部11和DPF12。此处，大致环状包括正圆环、椭圆环、具有多个圆弧的环状。壳体部件13由SUS等金属构成。

壳体部件13是由沿中心轴线在周向上一分为二的两个壳体半体构成的蛤壳式的壳体部件。壳体部件13是通过使这两个壳体半体彼此对接焊接且一体化而形成的。

罩壳2被设置成覆盖废气净化装置主体10的车辆前方侧，隔绝从废气净化装置主体10释放的热。更详细地说，罩壳2被设置成覆盖废气净化装置主体10中容纳有废气净化催化剂部11的上游侧部分的车辆前方侧。罩壳2沿着大致圆筒状的壳体部件13的外周侧面形状平缓地弯曲，由SUS等金属构成的大致矩形的板状部件形成。

罩壳2在其四个角具有凸状的紧固部29。在这四个角的紧固部29上紧固有螺栓B，由此罩壳2固定在壳体部件13上。

罩壳2在其上端部具有从罩壳2的表面鼓出并将上端的两个紧固部29彼此连结的上端鼓出部28a。同样地，罩壳2在其下端部具有从罩壳2的表面鼓出并将下端的两个紧固部29彼此连结的下端鼓出部28b。

而且，在罩壳2的表面上与以往同样不可避免地形成有用于安装废气传感器的传感器安装孔H。

罩壳2具有能抑制由上述的涡轮81产生的涡动振动而减小涡动音的形状。此处，在说明罩壳2的形状之前，对由涡轮81产生的涡动音的产生机理进行说明。

首先，在涡轮81中，由于涡轮81的转动能而产生激振力。于是，该激振力传递至轴承，从而轴承振动。接着，该轴承的振动经由支承涡轮81的定位销传递至涡轮外壳80。由此，涡轮外壳80开始振动，从而产生涡动振动。该涡动振动传递至废气净化装置主体10和罩壳2。该涡动振动的频率为600～800Hz，该频段对于人类来说是刺耳且不舒服的频段。

接着参照图1～3，对罩壳2的形状详细地进行说明。此处，图2是罩壳2的立体图，图3是罩壳2的俯视图。

如图1～图3所示，罩壳2具有形成在其表面上的多个凸状的肋20。这些凸状的肋20遍及整个面地形成在罩壳2的除形成有上述的上端鼓出部28a及下端鼓出部28b的上端部及下端部之外的区域。

如图2所示，这些凸状的肋20的端部均为倒圆角形状(R形状)。即，凸状的肋20形成为平滑的凸状。这是由于凸状的肋20通过冲压加工一体成型在罩壳2的表面上，受到了成型上的限制。

如图1～图3所示，凸状的肋20构成为包括放射状肋21和周状肋22。

这些放射状肋21和周状肋22高度大致相同。这些放射状肋21与周状肋22彼此交叉，由此形成被连结起来的大致平坦的肋上表面20a。

放射状肋21从以对角线D之间的交点X为中心的中心部C呈放射状地延伸而形成，所述对角线D是将配置在对角上的紧固部29彼此连结而形成的(参照图3)。具体而言，放射状肋21以大致45度间隔共计形成8个。即，放射状肋21构成为包括：从中心部C沿上下铅直方向延伸的上下放射状肋21a、21a；从中心部C沿左右水平方向延伸的左右放射状肋21b、21b；以及在距离这些上下放射状肋21a、21a和左右放射状肋21b、21b等间隔的位置上从中心部C沿左右斜方向延伸的右斜放射状肋21c、21c及左斜放射状肋21d、21d。

周状肋22遍及以交点X为中心的圆周的整周而连续地形成(参照图3)。周状肋22形成在构成中心部C的外缘的中心肋24的外侧。

另外，形成得比周状肋22靠外侧的外周肋23形成在以交点X为中心的圆周上，但由于其左右端部不连续、被中断，不构成本实施方式的周状肋。

如图1～图3所示，各放射状肋21的宽度大致相同，各周状肋22的宽度大致相同。但是，放射状肋21的宽度被设定成比周状肋22的宽度大。

而且，中心部C形成为大致平坦的平坦面。利用以该平坦面形成的中心部C分断放射状肋21，避免连续地形成凸状的平面。

根据具有以上结构的本实施方式，产生以下的效果。

在本实施方式中，在大致矩形状的罩壳2的表面上形成多个凸状的肋20。具体而言，形成了从以罩壳2的对角线D的交点X为中心的中心部C呈放射状地延伸的放射状肋21(上下放射状肋21a、21a、左右放射状肋21b、21b、右斜放射状肋21c、21c、左斜放射状肋21d、21d)、和遍及以罩壳2的对角线D的交点X为中心的圆周的整周而连续地延伸的周状肋22。

根据本实施方式，放射状肋21密集地形成在罩壳2的中心部C附近，因此能通过该放射状肋21减小罩壳2的中心部C附近的振动。此外，在放射状肋21的基础上周状肋22将罩壳2的外周部附近分断，因此通过这些放射状肋21及周状肋22能够减小罩壳2的外周部附近的振动。因此，根据本实施方式，能够可靠地减小罩壳2产生的放射音(涡动音)。

而且，根据本实施方式，由于不必形成孔，不会损害隔热功能。而且，由于放射状肋21及周状肋22通过冲压加工与罩壳2一体成型，能廉价地制造。

此外在本实施方式中，将使用废气的能量对进气进行加压的增压器8的涡轮81设置于排气管9，并且将废气净化装置主体10设在涡轮81的附近(正下方)。

由此，能可靠地减小由涡轮81的涡动振动显著地产生的涡动音，更显著地发挥了上述效果。

而且在本实施方式中，将以罩壳2的对角线D的交点X为中心的中心部C形成为大致平坦的平坦面。

由此，能避免上述的放射状肋21彼此在中心部C连结而连续地形成凸状的平面，从而能更可靠地减小涡动音。

另外，本发明不限于上述实施方式，能够达到本发明目的的范围内的变形、改进都包含在本发明中。

在上述实施方式中，将本发明的废气净化装置应用于柴油发动机，但不限于此。例如，可以将本发明的废气净化装置应用于汽油发动机。

在上述实施方式中，将罩壳设置成主要覆盖废气净化装置主体中容纳有废气净化催化剂部的上游侧部分的车辆前方侧，但不限于此。例如，可以将罩壳设置成覆盖整个废气净化装置主体，罩壳的配置根据外围部件的配置适当设定。

在上述实施方式中，将圆周状的周状肋作为周状肋形成在罩壳的表面上，但不限于此。例如，可以将四边形或多边形的周状肋作为周状肋形成在罩壳的表面上。

实施例

接着对本发明的实施例进行说明，但本发明不限于这些实施例。

[实施例1～2、比较例1～8]

将上述实施方式的罩壳作为实施例1，将具有本发明的放射状肋及周状肋的罩壳作为实施例2。

而且，将不具有本发明的放射状肋及周状肋中的至少一方的、处于本发明范围外的各种罩壳作为比较例1～8。

[振动解析评估]

对于实施例1～2及比较例1～8的各罩壳，实施基于CAE(computer aidedengineering：计算机辅助工程)的振动解析。具体而言，对各罩壳中5×5的25个点实施振动解析。结果如图4～图13所示。另外，在图4～图13中，示出各罩壳的俯视图及侧视图，各图中的t表示各罩壳的厚度(mm)。

图4是示出实施例1的罩壳的基于CAE的振动解析结果的图。实施例1的罩壳的形状如上所述。如图4所示，在实施例1的罩壳中，确认了在涡动频段600～800Hz内，振动水平低于上限水平。

图5是示出实施例2的罩壳的基于CAE的振动解析结果的图。实施例2的罩壳的形状与实施例1相比，除了周状肋为四边形之外，外周肋为菱形这一点也不同。如图5所示，在该实施例2的罩壳中，也确认了在涡动频段600～800Hz内振动水平低于上限水平。

图6～图13是示出比较例1～比较例8的各罩壳的基于CAE的振动解析结果的图。

比较例1及比较例2的罩壳完全不具有凸状肋，两者仅厚度不同。比较例3的罩壳仅在纵向(铅直方向)及横向(水平方向)上形成有凸状肋。比较例4的罩壳仅形成有沿斜方向延伸的凸状肋。比较例5、7及8的罩壳虽然形成有放射状肋，但未形成周状肋(中途中断)。比较例6的罩壳仅在横向(水平方向)上形成有凸状肋。

如这些图6～图13所示，确认了处于本发明的范围外的比较例1～比较例8的罩壳均在涡动频段600～800Hz内振动水平超过上限水平。

[噪音评估]

将具有实施例1的罩壳的废气净化装置搭载于具有增压器的发动机测试台来实施噪音评估。具体而言，在通常假定的高负载运转条件下实施运转，从发动机的前方及上方测定此时的噪音。结果如图14及图15所示。

图14是示出搭载了具有实施例1的罩壳的废气净化装置的车辆的发动机前方音测定结果的图。图15是示出搭载了具有实施例1的罩壳的废气净化装置的车辆的发动机上方音测定结果的图。设n数为4来实施测定。

如这些图14及图15所示，确认了发动机的前方音及上方音在涡动频段600～800Hz中的噪音水平均低于上限水平。基于该结果，确认了根据本发明的罩壳形状能减小涡动音。

而且确认了在其他频段内，噪音水平也低于上限水平。

标号说明

1：废气净化装置；

2：罩壳；

8：增压器；

9：排气管(排气通路)；

10：废气净化装置主体；

20：凸状的肋；

21：放射状肋；

21a：上下放射状肋(放射状肋)；

21b：左右放射状肋(放射状肋)；

21c：右斜放射状肋(放射状肋)；

21d：左斜放射状肋(放射状肋)；

22：周状肋；

81：涡轮；

C：中心部；

D：对角线；

X：交点。

Claims (3)

1.一种内燃机的废气净化装置，该内燃机的废气净化装置具有：

废气净化装置主体，其设于内燃机的排气通路，净化所述内燃机的废气；以及

大致四边形的罩壳，其被设置成覆盖所述废气净化装置主体的至少一部分，隔绝从所述废气净化装置主体释放的热，

所述罩壳具有形成在其表面上的多个凸状的肋，

所述肋具有：放射状肋，其从以所述罩壳的对角线的交点为中心的中心部呈放射状地形成；和周状肋，其遍及以所述交点为中心的圆周的整周而连续地形成。

2.根据权利要求1所述的内燃机的废气净化装置，其中，

在所述排气通路中设有使用废气的能量对进气进行加压的增压器的涡轮，

所述废气净化装置主体设在所述涡轮的附近。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机的废气净化装置，其中，

所述中心部形成为大致平坦的平坦面。