JP2006283586A - Exhaust pipe structure of engine - Google Patents

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Hiroshi Shiwachi
博史 志和池
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain a deviation of a flow speed of exhaust gas, in a catalyst for purifying the exhaust gas exhausted from an engine. <P>SOLUTION: This exhaust pipe structure has exhaust gas passages 13, 14 and 15 for flowing the exhaust gas exhausted from the engine 11, the catalyst 19 for purifying the exhaust gas, and an assembly part 16 having one end opening part 17 connected to outlets 13A, 14A and 15A of exhaust gas passages 13, 14 and 15 and having the other end opening part 18 connected to an inlet 19A of the catalyst 19. The exhaust gas passages 13, 14 and 15 and the catalyst 19 are arranged so that the axes 13C, 14C and 15C of the exhaust gas passages 13, 14 and 15 cross with the axis 19C of the catalyst 19, and comprise a projection part 21 formed in the assembly part 16 in a crossing place of the axes 13C, 14C and 15C of the exhaust gas passages 13, 14 and 15 and the axis 19C of the catalyst 19. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンの排気管構造に関するものである。   The present invention relates to an exhaust pipe structure of an engine.

エンジンの排気系には、排ガスを浄化する触媒を設ける構成とするのが一般的である。また、近年は、エンジンの排気マニホールドの下流側に直接触媒を接続し、エンジンから排出された排ガスの温度が低下する前に高温のまま排ガスを触媒に対して供給できるようにする技術が開発され、実用化されている。
この触媒は、マニホールド直下型触媒コンバータ〔以下、単にMCC(Manifold Catalytic Converter)という〕と呼ばれる触媒であって、エンジン始動直後から素早く活性化されることにより、エンジン始動直後から排ガス性能を向上できるようになっている。
The engine exhaust system is generally provided with a catalyst for purifying exhaust gas. In recent years, a technology has been developed in which a catalyst is connected directly to the downstream side of the engine exhaust manifold so that the exhaust gas can be supplied to the catalyst at a high temperature before the temperature of the exhaust gas discharged from the engine decreases. Has been put to practical use.
This catalyst is a catalyst called a manifold direct-type catalytic converter (hereinafter simply referred to as MCC (Manifold Catalytic Converter)), and can be activated immediately after the engine is started so that the exhaust gas performance can be improved immediately after the engine is started. It has become.

なお、このようなMCCについての技術が開示された文献としては、以下の特許文献1が挙げられる。
特開平8−21231号公報
In addition, the following patent document 1 is mentioned as a literature in which the technique about such MCC was disclosed.
JP-A-8-21231

しかしながら、触媒内においては、排ガス流速の偏りが生じ、局所的に排ガス流速が速くなったり遅くなったりするという課題がある。特に、排気ポート径の小さなエンジン(例えば、小排気量のエンジン)に接続された排気通路内に大径のMCCを設けた場合には、上記の課題が顕著に生じる。
そして、このような排ガス流速の偏りが生じると、触媒のうちの一部のみを排ガスが流通することになり、当該一部分のみが常に昇温されることとなって、触媒の局所的な劣化を招くこととなる。
However, there is a problem that the exhaust gas flow rate is uneven in the catalyst, and the exhaust gas flow rate locally increases or decreases. In particular, when a large-diameter MCC is provided in an exhaust passage connected to an engine having a small exhaust port diameter (for example, an engine having a small displacement), the above-described problem is conspicuous.
And when such a deviation in the exhaust gas flow velocity occurs, the exhaust gas circulates through only a part of the catalyst, and only that part of the catalyst is constantly heated, thereby causing local deterioration of the catalyst. Will be invited.

また、触媒のうちの一部のみを排ガスが流通するということは、触媒全体として排ガス浄化が行なわれているのではなく、排ガスが流通する部分における触媒でのみ浄化が行なわれ、その他の部分では浄化が行なわれていないこととなり、触媒全体としての浄化性能を十分に有効活用できないという事態を招く。
このような課題について、本発明を創案する過程で創作された技術を例にとって、図8〜図11を用いて説明する。なお、図8は、排気マニホールド100の模式的な上面図、図9は図8の模式的なA−A矢視断面図である。また、図10は図9のB−B断面における集約部106内の排ガスの流速分布を示す模式図であり、図11は図9のC−C断面における触媒109内の排ガスの流速分布を示す模式図である。
Further, the fact that exhaust gas circulates only in a part of the catalyst means that exhaust gas purification is not performed as a whole catalyst, but purification is performed only in the catalyst in the part where the exhaust gas circulates, and in other parts. This means that the purification is not performed, and the purification performance of the catalyst as a whole cannot be fully utilized effectively.
Such a problem will be described with reference to FIGS. 8 to 11 by taking a technique created in the process of creating the present invention as an example. 8 is a schematic top view of the exhaust manifold 100, and FIG. 9 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. 10 is a schematic diagram showing the flow velocity distribution of the exhaust gas in the concentrating portion 106 in the BB cross section of FIG. 9, and FIG. 11 shows the flow velocity distribution of the exhaust gas in the catalyst 109 in the CC cross section of FIG. It is a schematic diagram.

図8および図9に示すように、排気マニホールド100は、3気筒エンジン101における3つの排気ポート(図示略)から排出された排ガスを集約して、排気管102に対して送出するものである。
この排気マニホールド100には、第1枝管103,第2枝管104,第3枝管105および集合部106が設けられている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the exhaust manifold 100 collects exhaust gases discharged from three exhaust ports (not shown) in the three-cylinder engine 101 and sends them to the exhaust pipe 102.
The exhaust manifold 100 is provided with a first branch pipe 103, a second branch pipe 104, a third branch pipe 105, and a collecting portion 106.

第1枝管103,第2枝管104,第3枝管105は、エンジン101の各排気ポートから排出された排ガスを集約部106に対して送出するものである。また、これらの第1〜第3枝管103,104,105の各入口103A,104A,105Aは、エンジン101の各排気ポートにそれぞれ接続されている。また、これらの第1〜第3枝管103,104,105の各出口103B,104B,105Bは全て集約部106へ接続されている。   The first branch pipe 103, the second branch pipe 104, and the third branch pipe 105 are configured to send exhaust gas discharged from the exhaust ports of the engine 101 to the aggregation unit 106. The inlets 103A, 104A, and 105A of the first to third branch pipes 103, 104, and 105 are connected to the exhaust ports of the engine 101, respectively. The outlets 103B, 104B, and 105B of the first to third branch pipes 103, 104, and 105 are all connected to the aggregation unit 106.

集約部106には、枝管側開口部107および排気管側開口部108が形成され、第1〜第3枝管103,104,105から送出された排ガスを集約することができるようになっている。
また、枝管側開口部107には、第1,第2および第3枝管103,104,105の出口103B,104B,105Bが接続されており、また、排気管側開口部108には、排気管102の入口102Aが接続されている。さらに、この排気管102内には、触媒109が配設されている。
A branch pipe side opening 107 and an exhaust pipe side opening 108 are formed in the concentrating part 106, and exhaust gas sent from the first to third branch pipes 103, 104, 105 can be collected. Yes.
Further, outlets 103B, 104B, and 105B of the first, second, and third branch pipes 103, 104, and 105 are connected to the branch pipe side opening 107, and the exhaust pipe side opening 108 is connected to An inlet 102A of the exhaust pipe 102 is connected. Further, a catalyst 109 is disposed in the exhaust pipe 102.

そして、図9に示す鉛直方向断面視において、第1〜第3枝管103,104,105(図9においては第1枝管103のみを示す)および触媒109は、第1〜第3枝管の軸線103C,104C,105C(図9においては第1枝管の軸線103Cのみを示す)と触媒109の軸線109Cとが略直交するように配設されている。
ここで、図9のB−B断面における集約部106内の排ガスの流速分布を図10に示し、また、図9のC−C断面における触媒109内の排ガスの流速分布を図11に示す。なお、図10および図11に示す流速分布図は第1枝管103から集約部106に対して排ガスが送出された場合を示している。また、図10および図11中、濃い色で示す部分は流速が速く、薄い色で示す部分は流速が遅いことを示している。
9, the first to third branch pipes 103, 104, 105 (only the first branch pipe 103 is shown in FIG. 9) and the catalyst 109 are the first to third branch pipes. The axial lines 103C, 104C, and 105C (only the first branch pipe axis 103C is shown in FIG. 9) and the axis 109C of the catalyst 109 are arranged so as to be substantially orthogonal to each other.
Here, FIG. 10 shows the flow velocity distribution of the exhaust gas in the concentrating portion 106 in the BB cross section of FIG. 9, and FIG. 11 shows the flow velocity distribution of the exhaust gas in the catalyst 109 in the CC cross section of FIG. Note that the flow velocity distribution diagrams shown in FIGS. 10 and 11 show a case where exhaust gas is sent from the first branch pipe 103 to the concentrating unit 106. Further, in FIGS. 10 and 11, the dark color portion indicates that the flow velocity is high, and the light color portion indicates that the flow velocity is low.

つまり、図10に示すように、第1枝管103から集約部106内へ送出された排ガスの流速は、集約部106内の外周近傍で速く、その中心近傍では略ゼロとなっている。これは、図10中矢印で示すように、集合部106の外周に沿って排ガスが流れているためであると考えられる。
また、図11中符号P109で示すように、触媒109においては極端に流速が遅い部分が発生しており、このため、かかる部分P109における触媒109は十分に機能しておらず排ガスの浄化に寄与していないことがわかる。
That is, as shown in FIG. 10, the flow rate of the exhaust gas sent from the first branch pipe 103 into the aggregation unit 106 is fast near the outer periphery in the aggregation unit 106 and is substantially zero near the center. This is considered to be because the exhaust gas flows along the outer periphery of the gathering portion 106 as indicated by arrows in FIG.
Further, as indicated by reference numeral P 109 in FIG. 11, a portion having an extremely low flow velocity is generated in the catalyst 109. For this reason, the catalyst 109 in the portion P 109 does not function sufficiently and purifies exhaust gas. It turns out that it does not contribute to.

なお、図8〜図11を用いて説明した技術においては、触媒109を排気管102において下流側へ移設し、排ガスの撹拌を図るという手法も考えられる。しかし、この手法によれば、ある程度は排ガスが撹拌されることが期待されるものの、エンジン101から排出された排ガスが触媒109に到達するまでの距離が長くなってしまう。このため、排ガスの温度が低下する前に排ガスを触媒109に供給してこの触媒109の早期活性化を図るというMCC本来の効果を十分に得ることができず、排ガス浄化効率を低下させることになってしまう。   In addition, in the technique demonstrated using FIGS. 8-11, the method of moving the catalyst 109 to the downstream in the exhaust pipe 102 and aiming at the stirring of exhaust gas is also considered. However, according to this method, although the exhaust gas is expected to be stirred to some extent, the distance until the exhaust gas discharged from the engine 101 reaches the catalyst 109 becomes long. For this reason, the original effect of MCC, in which exhaust gas is supplied to the catalyst 109 before the temperature of the exhaust gas lowers and the catalyst 109 is activated early, cannot be sufficiently obtained, and the exhaust gas purification efficiency is reduced. turn into.

他方、特許文献1に開示されている技術によれば、排気マニホールドから排出された排ガスが螺旋状に流れるように偏向させているが、この手法ではMCCへ供給される排ガスの流れ方向を揃えているに過ぎないため、MCC内において排ガスの流速の偏りを十分に抑制することはできない。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、触媒内における排ガスの流速の偏りを抑制することができる、エンジンの排気管構造を提供することを目的とする。
On the other hand, according to the technique disclosed in Patent Document 1, the exhaust gas discharged from the exhaust manifold is deflected so as to flow spirally. In this method, the flow direction of the exhaust gas supplied to the MCC is aligned. Therefore, the deviation of the flow rate of the exhaust gas cannot be sufficiently suppressed in the MCC.
The present invention has been devised in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an engine exhaust pipe structure capable of suppressing a deviation in the flow rate of exhaust gas in a catalyst.

上記目的を達成するため、本発明のエンジンの排気管構造(請求項1)は、エンジンから排出された排ガスが流通する排ガス通路と、該排ガスを浄化する触媒と、一端開口部が該排ガス通路の出口に接続されるとともに他端開口部が触媒の入口に接続される集合部とを備えた、エンジンの排気管構造であって、該排ガス通路および該触媒は、該排ガス通路の軸線と該触媒の軸線とが交差するように配設され、該集合部は、該排ガス通路の軸線と該触媒の軸線との交差する箇所において形成された突起部を備えることを特徴としている。   In order to achieve the above object, an exhaust pipe structure for an engine according to the present invention (Claim 1) includes an exhaust gas passage through which exhaust gas discharged from the engine flows, a catalyst for purifying the exhaust gas, and an opening at one end thereof. And an exhaust pipe structure of an engine having an opening at the other end connected to an inlet of the catalyst, wherein the exhaust gas passage and the catalyst are connected to an axis of the exhaust gas passage and the exhaust gas passage. The catalyst is disposed so as to intersect with the axis of the catalyst, and the collecting portion includes a protrusion formed at a position where the axis of the exhaust gas passage intersects with the axis of the catalyst.

また、請求項2記載の本発明のエンジンの排気管構造は、請求項1記載の内容において、該突起部は、該排ガス通路の軸線に沿って投影される該排ガス通路の軸線直交断面を包含するように形成されていることを特徴としている。
また、請求項3記載の本発明のエンジンの排気管構造は、請求項1または2記載の内容において、該集合部は、該触媒の入口に接続された該他端開口部を形成する外周壁と、該外周壁の先端を覆う先端壁とを備え、該突起部は、該先端壁において該他端開口側に隆起して形成されていることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the exhaust pipe structure of the engine of the present invention according to the first aspect, wherein the protrusion includes an axially orthogonal section of the exhaust gas passage projected along the axis of the exhaust gas passage. It is characterized by being formed.
According to a third aspect of the present invention, there is provided an exhaust pipe structure for an engine according to the present invention, wherein the collecting portion is an outer peripheral wall that forms the other end opening connected to the inlet of the catalyst. And a tip wall that covers the tip of the outer peripheral wall, and the protrusion is formed so as to protrude from the other end opening side of the tip wall.

また、請求項4記載の本発明のエンジンの排気管構造は、請求項1〜3いずれか1項に記載の内容において、該突起部は、その頂部が該他端開口側に隆起した円錐形状に形成されていることを特徴としている。
また、請求項5記載の本発明のエンジンの排気管構造は、請求項4記載の内容において、該排ガス通路と該触媒とは、該排ガス通路の軸線と触媒の軸線とが鈍角を成すように配設されるとともに、該円錐形状に形成された該突起部の周面は、該排ガス通路の軸線に対して鈍角を成して配設されていることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the exhaust pipe structure of the engine according to the first aspect of the present invention, wherein the projection has a conical shape whose top is raised toward the opening of the other end. It is characterized by being formed.
The exhaust pipe structure of the engine of the present invention according to claim 5 is the content of claim 4, wherein the exhaust gas passage and the catalyst have an obtuse angle between the axis of the exhaust gas passage and the axis of the catalyst. In addition, the peripheral surface of the projecting portion formed in the conical shape is disposed at an obtuse angle with respect to the axis of the exhaust gas passage.

また、請求項6記載の本発明のエンジンの排気管構造は、請求項1〜5いずれか1項の記載の内容において、該排ガス通路が、複数設けられ、該突起部の中心軸が、該複数の排ガス通路の軸線の交点に位置するように配設されていることを特徴としている。
また、請求項7記載の本発明のエンジンの排気管構造は、請求項6記載の内容において、該突起部の該排気通路側の周面は、該複数の排ガス通路のいずれの軸線に対しても同じ角度で交差するように形成されていることを特徴としている。
The exhaust pipe structure of the engine of the present invention according to claim 6 is the content of any one of claims 1 to 5, wherein a plurality of the exhaust gas passages are provided, and the central axis of the projection is It arrange | positions so that it may be located in the intersection of the axis line of several waste gas passage.
According to a seventh aspect of the present invention, in the exhaust pipe structure of the engine of the present invention, the peripheral surface of the projection on the side of the exhaust passage is relative to any axis of the plurality of exhaust gas passages. Is also formed to intersect at the same angle.

本発明のエンジンの排気管構造によれば、触媒に供給される排ガスを撹拌することで、触媒内における排ガスの流速の偏りを抑制することができる。これにより、触媒全体を有効利用することが可能となり、排ガス性能を向上させ、且つ、触媒の耐久性を向上させることができる。(請求項1)
また、排ガス通路を流れる排ガスを、確実に突起部に当てることで、排ガスの撹拌を促進させることができる。(請求項2)
また、排ガスを突起部および外周壁に衝突させることで、排ガスを良好に撹拌したのちに触媒内へ流入させることができるため、触媒内における排ガスの流速が偏ることを効果的に抑制することができる。(請求項3)
また、排ガスを円錐形状の突起部に当てることで、排ガスを撹拌しながら、排ガスを触媒に対して速やかに案内することができる。また、突起部の加工性を高めることもできる。(請求項4)
また、触媒の軸線と排ガス流路の軸線との交差角度が鈍角となるように設定するとともに、突起部の周面と排ガス通路の軸線との交差角度も鈍角となるように設定することで、排ガスの撹拌を促進させながら、排ガスが触媒に対して速やかに流入するように案内することができる。(請求項5)
また、複数の排ガス通路を流れてきた排ガスを、確実に突起部に当てて撹拌させることができる。(請求項6)
また、複数の排ガス通路を流れてきた排ガスを、それぞれ、同一の条件で突起部に衝突させることで、各排ガスを同じように撹拌し、触媒内で排ガス流速の偏りが生じないようにすることができる。(請求項7)
According to the exhaust pipe structure of the engine of the present invention, the exhaust gas supplied to the catalyst is agitated, whereby the deviation of the flow rate of the exhaust gas in the catalyst can be suppressed. As a result, the entire catalyst can be effectively used, exhaust gas performance can be improved, and durability of the catalyst can be improved. (Claim 1)
In addition, the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage is surely applied to the protrusions, whereby stirring of the exhaust gas can be promoted. (Claim 2)
In addition, by causing the exhaust gas to collide with the protrusion and the outer peripheral wall, the exhaust gas can be allowed to flow into the catalyst after being well stirred, so that it is possible to effectively suppress the deviation of the exhaust gas flow velocity in the catalyst. it can. (Claim 3)
Moreover, exhaust gas can be rapidly guided with respect to a catalyst, stirring exhaust gas by applying exhaust gas to a cone-shaped projection part. In addition, the processability of the protrusion can be improved. (Claim 4)
Moreover, by setting the intersection angle between the axis of the catalyst and the axis of the exhaust gas flow path to be an obtuse angle, and setting the intersection angle of the peripheral surface of the protrusion and the axis of the exhaust gas passage to be an obtuse angle, While promoting the stirring of the exhaust gas, it is possible to guide the exhaust gas to quickly flow into the catalyst. (Claim 5)
In addition, the exhaust gas flowing through the plurality of exhaust gas passages can be reliably applied to the protrusions and stirred. (Claim 6)
In addition, the exhaust gas flowing through a plurality of exhaust gas passages collide with the protrusions under the same conditions, respectively, so that each exhaust gas is agitated in the same manner so that the exhaust gas flow rate does not become uneven in the catalyst. Can do. (Claim 7)

以下、図面により、本発明の一実施形態に係るエンジンの排気管構造について説明すると、図1はその排気マニホールドを示す模式的な上面図、図2はその排気マニホールドを示す図1の模式的なD−D断面図、図3はその排気マニホールドを示す模式的な外観図、図4は図1に示す排気マニホールド内を流通する排ガスの流れを示す模式図、図5は図2に示す排気マニホールド内を流通する排ガスの流れを示す模式図、図6は排気マニホールド内の排ガス速度分布を示す模式図、図7は触媒内の排ガス速度分布を示す模式図である。   Hereinafter, an engine exhaust pipe structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic top view showing the exhaust manifold, and FIG. 2 is a schematic view of FIG. 1 showing the exhaust manifold. FIG. 3 is a schematic external view showing the exhaust manifold, FIG. 4 is a schematic view showing the flow of exhaust gas flowing through the exhaust manifold shown in FIG. 1, and FIG. 5 is an exhaust manifold shown in FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing the exhaust gas velocity distribution in the exhaust manifold, and FIG. 7 is a schematic diagram showing the exhaust gas velocity distribution in the catalyst.

図1、図2および図3に示すように、3気筒のエンジン11には排気マニホールド10が設けられ、3つの排気ポート(図示略)よりそれぞれ排出された排ガスを集約して排気管12に対して送出できるようになっている。
この排気マニホールド10には、第1枝管(排ガス通路)13,第2枝管(排ガス通路)14,第3枝管(排ガス通路)15および集合部16が設けられている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, an exhaust manifold 10 is provided in the three-cylinder engine 11, and exhaust gases discharged from three exhaust ports (not shown) are gathered to the exhaust pipe 12. Can be sent out.
The exhaust manifold 10 is provided with a first branch pipe (exhaust gas passage) 13, a second branch pipe (exhaust gas passage) 14, a third branch pipe (exhaust gas passage) 15, and a collecting portion 16.

これらの第1,第2および第3枝管13,14,15は、それぞれの入口13A,14A,15Aがエンジン11の各排気ポートにそれぞれ接続され、他方、それぞれの出口13B,14B,15Bは全て集合部16へ接続されている。これにより、エンジン11の各排気ポートから排出された排ガスを集合部16に対して送出できるようになっている。
また、この集合部16には、枝管側開口部17および排気管側開口部18が形成されている。これらのうち、枝管側開口部17には、第1,第2および第3枝管13,14,15の各出口13B,14B,15Bが接続され、また、排気管側開口部18には、排気管12の入口12Aが接続されている。また、この排気管12内には、触媒19が配設されている。
These first, second and third branch pipes 13, 14 and 15 have respective inlets 13A, 14A and 15A connected to exhaust ports of the engine 11, respectively, while the respective outlets 13B, 14B and 15B All are connected to the collecting section 16. Thereby, the exhaust gas discharged from each exhaust port of the engine 11 can be sent to the collecting portion 16.
Further, the collecting portion 16 is formed with a branch pipe side opening 17 and an exhaust pipe side opening 18. Among these, the branch pipe side opening 17 is connected to the outlets 13B, 14B, 15B of the first, second and third branch pipes 13, 14, 15 and the exhaust pipe side opening 18 is connected to the outlet pipe side opening 18. The inlet 12A of the exhaust pipe 12 is connected. A catalyst 19 is disposed in the exhaust pipe 12.

この触媒19は、エンジン11から排出された排ガスを浄化することができるようになっている。また、この触媒19は、マニホールド直下型触媒コンバータ(MCC)であって、排ガスの温度が低下する前に、排ガスを高温のまま供給することで触媒19の活性化が早期に達成できるようになっている。
そして、図2に示すような鉛直断面視において、各枝管13,14,15(図2中は第1枝管13のみを示す)および触媒19は、各枝管の軸線13C,14C,15C(図2においては第1枝管13の軸線13Cのみを示す)と触媒19の軸線19Cとの成す角度θ1が約100度で交差するように配設されている。なお、各枝管軸線13C,14C,15Cとは、各枝管13,14,15のうち、集合部16に接続されている部分における軸線をいう。
The catalyst 19 can purify the exhaust gas discharged from the engine 11. The catalyst 19 is a manifold direct catalytic converter (MCC), and the activation of the catalyst 19 can be achieved early by supplying the exhaust gas at a high temperature before the temperature of the exhaust gas decreases. ing.
In the vertical sectional view as shown in FIG. 2, each branch pipe 13, 14, 15 (only the first branch pipe 13 is shown in FIG. 2) and the catalyst 19 are connected to the axis 13C, 14C, 15C of each branch pipe. The angle θ 1 formed by the axis 19C of the catalyst 19 (only the axis 13C of the first branch 13 is shown in FIG. 2) intersects at about 100 degrees. In addition, each branch pipe axis line 13C, 14C, 15C means the axis line in the part connected to the gathering part 16 among each branch pipe 13,14,15.

ここで、各枝管軸線13C,14C,15Cと触媒19の軸線19Cとの成す角度θ1が直角あるいは鋭角ではなく、鈍角(約100度)となるように設定されているのは、各枝管13,14,15を流れてきた排ガスが触媒19へ導入され易くするための工夫である。
このように、集合部16は、各枝管13,14,15を通って略水平方向に集合部16へ向けて送出されてきた排ガスを、図2中下方向、即ち、触媒19が配設してある方向へその流れの向きを変えることで、触媒19へ案内することができるようになっている。
Here, the angle θ 1 formed between each branch pipe axis 13C, 14C, 15C and the axis 19C of the catalyst 19 is not a right angle or an acute angle, but an obtuse angle (about 100 degrees). This is a device for facilitating introduction of exhaust gas flowing through the pipes 13, 14, and 15 into the catalyst 19.
In this way, the collecting portion 16 is arranged in the downward direction in FIG. 2, that is, the catalyst 19 is disposed in the exhaust gas sent to the collecting portion 16 in a substantially horizontal direction through the branch pipes 13, 14, 15. By changing the direction of the flow in a certain direction, the catalyst 19 can be guided.

また、この集合部16は、触媒19の入口19Aに接続された他端開口部18を形成し、この他端開口部18から触媒19の入口19Aの反対方向(図2中上方向)へ立設した外周壁16Aと、この外周壁16Aの先端を覆う先端壁16Bとを備えて形成されている。さらに、この集合部16には突起部21が設けられている。
この突起部21は、先端壁16Bにおいて、他端開口部18側(即ち、触媒入口19Aの方向;図2中下方向)にその頂部21Aが隆起して形成されており、その形状は頂部21Aが触媒19側に位置する直円錐形状である。また、この突起部21の頂部21Aおよび底部21Dは図1に示すような上面視において真円となるように形成されている。
Further, the collecting portion 16 forms the other end opening 18 connected to the inlet 19A of the catalyst 19, and stands from the other end opening 18 in a direction opposite to the inlet 19A of the catalyst 19 (upward in FIG. 2). The outer peripheral wall 16A is provided, and a tip wall 16B that covers the tip of the outer peripheral wall 16A is formed. Further, the collective portion 16 is provided with a protruding portion 21.
The protrusion 21 is formed such that the top 21A is raised on the tip wall 16B on the other end opening 18 side (that is, in the direction of the catalyst inlet 19A; the downward direction in FIG. 2), and the shape thereof is the top 21A. Is a right cone shape located on the catalyst 19 side. Further, the top 21A and the bottom 21D of the projection 21 are formed to be perfect circles in a top view as shown in FIG.

また、この突起部21は、各枝管軸線13C,14C,15Cに沿って投影される各枝管13,14,15の軸線直交断面(図2中符号X1参照)を包含するように形成されている。
また、突起部21の周面21Bと、各枝管軸線13C,14C,15Cとの成す角度θ2は、図2に示す断面視において、約125度となるように配設されている。
Further, the protrusion 21 is formed so as to encompass the branch pipe axis @ 13 C, 14C, the axis perpendicular to the cross-section of each branch 13, 14, 15 are projected along the 15C (see in Fig. 2 numeral X 1) Has been.
Further, the angle θ 2 formed between the peripheral surface 21B of the projection 21 and each branch pipe axis 13C, 14C, 15C is arranged to be about 125 degrees in the sectional view shown in FIG.

さらに、この周面21Bは、図1に示すような上面視において真円であり、これにより、各枝管13,14,15のいずれの軸線13C,14C,15Cに対しても同じ角度で接するように形成されている。換言すれば、排気マニホールド10を図1に示すように上面視した場合、突起部21の周面21Bと各枝管軸線13C,14C,15Cとの交点における法線と各枝管軸線13C,14C,15Cとが一致するように突起部21が形成されている。   Further, the peripheral surface 21B is a perfect circle in a top view as shown in FIG. 1, and thereby makes contact with any axis 13C, 14C, 15C of each branch pipe 13, 14, 15 at the same angle. It is formed as follows. In other words, when the exhaust manifold 10 is viewed from above as shown in FIG. 1, the normal line at the intersection of the peripheral surface 21B of the protrusion 21 and the branch pipe axes 13C, 14C, 15C and the branch pipe axes 13C, 14C. , 15C are formed so as to coincide with each other.

また、突起部21は、その上下方向軸心21C、即ち、排気マニホールド10を図1に示すように上面視した場合における突起部21の中心21Cが、各枝管13,14,15の軸線13C,14C,15Cの交点に位置するように配設されている。
なお、集合部16は、第1〜第3枝管13,14、15を経由して流れる排ガスの流量に対して十分な容積を有するように形成されているので、突起部21が排ガス流の実質的な抵抗となることを回避することができるようになっている。
Further, the protrusion 21 has its vertical axis 21C, that is, the center 21C of the protrusion 21 when the exhaust manifold 10 is viewed from above as shown in FIG. , 14C and 15C are arranged at the intersections.
The collecting portion 16 is formed so as to have a sufficient volume with respect to the flow rate of the exhaust gas flowing through the first to third branch pipes 13, 14, and 15. It is possible to avoid a substantial resistance.

本発明の一実施形態に係るエンジンの排気管構造は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
ここで、図2および図3のE−E断面における集合部16内の排ガスの流速分布を図6に示し、また、図2および図3のF−F断面における触媒19内の排ガスの流速分布を図7に示す。なお、これらの図6および図7に示す流速分布図は、第1枝管13から集合部16に対して排ガスが送出された場合(図4および図5参照)を示している。また、これらの図6および図7中、濃い色で示す部分は流速が速い部分を示しており、薄い色で示す部分は流速が遅くなっている部分を示している。
Since the exhaust pipe structure of the engine according to one embodiment of the present invention is configured as described above, the following operations and effects are achieved.
Here, the flow velocity distribution of the exhaust gas in the collecting section 16 in the EE cross section of FIGS. 2 and 3 is shown in FIG. 6, and the flow velocity distribution of the exhaust gas in the catalyst 19 in the FF cross section of FIGS. Is shown in FIG. These flow velocity distribution diagrams shown in FIGS. 6 and 7 show a case where exhaust gas is sent from the first branch pipe 13 to the collecting portion 16 (see FIGS. 4 and 5). Moreover, in these FIG.6 and FIG.7, the part shown with a dark color has shown the part where the flow velocity is fast, and the part shown with a light color has shown the part where the flow rate is slow.

図6に示すように、排ガスの速度は偏っておらず、良好に分布している。これは、図6中矢印で示すように、第1枝管13から集合部16に送出された排ガスは、集合部16内において、排ガスが突起部21に衝突し、さらに集合部16の外周壁16A当たっており、十分に撹拌されたことによるものと考えられる。
この点、この図6と、突起部21が設けられていない排気マニホールド100の集合部106内の排ガス分布図である図10とを比較すれば、その違いは一目瞭然である。
As shown in FIG. 6, the speed of the exhaust gas is not biased and is well distributed. As indicated by the arrows in FIG. 6, the exhaust gas sent from the first branch pipe 13 to the collecting portion 16 collides with the protrusion 21 in the collecting portion 16, and the outer peripheral wall of the collecting portion 16. It is considered that it was due to 16A hitting and sufficient stirring.
In this regard, when comparing FIG. 6 with FIG. 10, which is an exhaust gas distribution diagram in the collective portion 106 of the exhaust manifold 100 where the protrusions 21 are not provided, the difference is obvious.

つまり、図10に示すように、第1枝管103から集約部106内へ送出された排ガスの流速は、集約部106内の外周近傍で速く、その中心近傍では略ゼロとなり、流速が極端に偏って分布している。これに対して、図6に示すように、本実施形態に係る本願発明においては、突起部21の一部分で流速が速くなっているものの、全体としては、流速が均一に分布しており、流速の偏りは生じていない。   That is, as shown in FIG. 10, the flow rate of the exhaust gas sent from the first branch pipe 103 into the aggregation unit 106 is fast near the outer periphery in the aggregation unit 106, becomes substantially zero near the center, and the flow rate is extremely high. It is unevenly distributed. On the other hand, as shown in FIG. 6, in the present invention according to the present embodiment, although the flow velocity is high at a part of the protrusion 21, the flow velocity is uniformly distributed as a whole. There is no bias.

また、触媒19内においても、図7に示すように、流速が極端に遅い部分はない。これは、この図7と、突起部21が設けられていない排気マニホールド100を経由して排ガスが流れ込んだ触媒109における排ガス流の流速分布を示す図11とを比較すれば、その違いは明確であって、特に、図11中符号P109で示すように生じていた極端に流速が遅い部分が、図7に示す本実施形態においては消滅しており、触媒19全体で排ガスの浄化が行なわれていることがわかる。 Further, as shown in FIG. 7, there is no portion in the catalyst 19 where the flow rate is extremely slow. This difference is clear when FIG. 7 is compared with FIG. 11 showing the flow velocity distribution of the exhaust gas flow in the catalyst 109 into which the exhaust gas has flowed through the exhaust manifold 100 where the protrusions 21 are not provided. In particular, the extremely slow flow rate portion generated as indicated by reference numeral P 109 in FIG. 11 disappears in the present embodiment shown in FIG. 7, and the exhaust gas is purified by the entire catalyst 19. You can see that

このように、本発明の一実施形態に係るエンジンの排気管構造によれば、触媒19に供給される排ガスを撹拌することで、触媒19内における排ガスの流速の偏りを抑制することができる。これにより、触媒19全体を有効利用することが可能となり、排ガス性能を向上させることができる。
また、突起部21が、第1〜第3枝管の各軸線13C,14C,15Cに沿って投影される、各第1〜第3枝管13,14,15の断面を包含するように形成されているので、各枝管13,14,15を経由して集合部16に放出された排ガスを、確実に突起部21に当てることができ、これにより、排ガスの撹拌を促進させることができる。
As described above, according to the exhaust pipe structure of the engine according to the embodiment of the present invention, the exhaust gas supplied to the catalyst 19 is agitated, whereby the deviation of the flow rate of the exhaust gas in the catalyst 19 can be suppressed. As a result, the entire catalyst 19 can be used effectively, and the exhaust gas performance can be improved.
Further, the protruding portion 21 is formed so as to include a cross section of each of the first to third branch pipes 13, 14, 15 projected along the respective axis lines 13C, 14C, 15C of the first to third branch pipes. As a result, the exhaust gas discharged to the collecting portion 16 via the branch pipes 13, 14, and 15 can be reliably applied to the protruding portion 21, thereby promoting the stirring of the exhaust gas. .

さらに、この集合部16には、外周壁16Aが形成されているので、突起部21によって撹拌された排ガスを、さらに外周壁16Aに当てて撹拌を促進させることができる。
また、突起部21が、集合部16内の先端部16Bにおいて、触媒19の入口の方向に隆起して円錐形状に形成されているので、排ガスを撹拌しながら、この排ガスを触媒19に対して速やかに導くことができる。
Further, since the outer peripheral wall 16A is formed in the collecting portion 16, the exhaust gas stirred by the protrusion 21 can be further applied to the outer peripheral wall 16A to promote stirring.
In addition, since the protruding portion 21 is raised in the direction of the inlet of the catalyst 19 and formed in a conical shape at the tip portion 16B in the collecting portion 16, the exhaust gas is made to flow toward the catalyst 19 while stirring the exhaust gas. It can be guided promptly.

また、突起部21を円錐形状にすることで、プレス加工によって突起部21を加工することができ、また、鋳造加工によって突起部21の加工する場合であっても、容易に鋳型を抜き取ることができるので、加工性を向上させることができる。
また、各枝管軸線13C,14C,15Cと触媒軸線19Cとの成す角度θ1が鈍角を成すように、各枝管13,14,15および触媒19が配設されるとともに、突起部21における周面21Bと各枝管軸線13C,14C,15Cとの成す角度θ2が鈍角を成すように、各枝管13,14,15および周面21Bが配設されている。これにより、突起部21の周面21Bに当たった排ガスを、その流れ方向が緩やかな角度で偏向し、且つ、撹拌しながら、触媒19に対して速やかに流入させることができる。
In addition, by forming the protrusion 21 in a conical shape, the protrusion 21 can be processed by pressing, and the mold can be easily extracted even when the protrusion 21 is processed by casting. Therefore, workability can be improved.
Moreover, each branch pipe axis @ 13 C, 14C, so that the angle theta 1 formed between 15C and the catalyst axis 19C is an obtuse angle, with each branch pipe 13, 14, 15 and catalyst 19 are arranged, the protrusion 21 circumferential surface 21B and the branch pipe axes @ 13 C, 14C, the angle theta 2 formed between 15C is so as to form an obtuse angle, the branch pipe 13, 14, 15 and the circumferential surface 21B is disposed. As a result, the exhaust gas that has hit the peripheral surface 21B of the protrusion 21 can be quickly introduced into the catalyst 19 while the flow direction is deflected at a gentle angle and stirred.

また、各枝管13,14、15を流れてきた排ガスを、それぞれ、同一の条件で突起部21に当てることができるので、これらの排ガスの撹拌度合いのバラつきを防ぎ、触媒19内で排ガス流速の偏りが生じないようにすることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
Further, since the exhaust gas flowing through the branch pipes 13, 14, and 15 can be applied to the protrusions 21 under the same conditions, the variation in the degree of stirring of the exhaust gas can be prevented, and the exhaust gas flow velocity in the catalyst 19 can be prevented. Can be avoided.
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

上述の実施形態においては、突起部21が、直円錐で且つ底面形状が真円である場合を例にとって説明したが、このような形状に限定するものではない。例えば、角錐形状、円筒形状、角柱形状などであってもよい。   In the above-described embodiment, the case where the protrusion 21 is a right cone and the bottom surface shape is a perfect circle has been described as an example, but the present invention is not limited to such a shape. For example, a pyramid shape, a cylindrical shape, a prism shape, or the like may be used.

本発明の一実施形態に係るエンジンの排気管構造の排気マニホールドを示す模式的な上面図である。1 is a schematic top view showing an exhaust manifold of an engine exhaust pipe structure according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るエンジンの排気管構造の排気マニホールドを示す図1のD−D断面図である。It is DD sectional drawing of FIG. 1 which shows the exhaust manifold of the exhaust pipe structure of the engine which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るエンジンの排気管構造の排気マニホールドを示す模式的な外観図である。1 is a schematic external view showing an exhaust manifold of an engine exhaust pipe structure according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るエンジンの排気管構造の排気マニホールド内を流れる排ガス流を示す模式的な上面図である。It is a typical top view showing the exhaust gas flow which flows through the inside of the exhaust manifold of the exhaust pipe structure of the engine concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るエンジンの排気管構造の排気マニホールド内を流れる排ガス流を示す図1のD−D断面図である。It is DD sectional drawing of FIG. 1 which shows the exhaust gas flow which flows through the inside of the exhaust manifold of the exhaust pipe structure of the engine which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るエンジンの排気管構造の排気マニホールド内における排ガス速度分布を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows exhaust gas velocity distribution in the exhaust manifold of the exhaust pipe structure of the engine which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るエンジンの排気管構造の触媒内における排ガス速度分布を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the exhaust gas velocity distribution in the catalyst of the exhaust pipe structure of the engine which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明を創案する過程で創作された技術における排気マニホールドを示す模式的な上面図である。It is a typical top view which shows the exhaust manifold in the technique created in the process of creating this invention. 本発明を創案する過程で創作された技術における排気マニホールドを示す図8のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 8 which shows the exhaust manifold in the technique created in the process of inventing this invention. 本発明を創案する過程で創作された技術における排気マニホールド内における排ガス速度分布を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the exhaust gas velocity distribution in the exhaust manifold in the technique created in the process of creating the present invention. 本発明を創案する過程で創作された技術における触媒内における排ガス速度分布を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the exhaust gas velocity distribution in the catalyst in the technique created in the process of creating this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 エンジン
13 第1枝管 (排ガス通路)
14 第2枝管 (排ガス通路)
15 第3枝管 (排ガス通路)
16 集合部
16A 外周壁
16B 先端壁
17 一端開口部
18 他端開口部
19 触媒
21 突起部
21A 頂部
11 Engine 13 First branch pipe (Exhaust gas passage)
14 Second branch pipe (exhaust gas passage)
15 3rd branch pipe (exhaust gas passage)
16 Assembly part 16A Outer peripheral wall 16B End wall 17 One end opening 18 Other end opening 19 Catalyst 21 Projection part 21A Top part

Claims (7)

エンジンから排出された排ガスが流通する排ガス通路と、該排ガスを浄化する触媒と、一端開口部が該排ガス通路の出口に接続されるとともに他端開口部が触媒の入口に接続される集合部とを備えた、エンジンの排気管構造であって、
該排ガス通路および該触媒は、該排ガス通路の軸線と該触媒の軸線とが交差するように配設され、
該集合部は、該排ガス通路の軸線と該触媒の軸線との交差する箇所において形成された突起部を備える
ことを特徴とする、エンジンの排気管構造。
An exhaust gas passage through which exhaust gas discharged from the engine flows, a catalyst for purifying the exhaust gas, a collecting portion whose one end opening is connected to the outlet of the exhaust gas passage and the other end opening is connected to the inlet of the catalyst; The exhaust pipe structure of the engine with
The exhaust gas passage and the catalyst are disposed such that the axis of the exhaust gas passage and the axis of the catalyst intersect.
The exhaust pipe structure of an engine, wherein the collecting portion includes a protrusion formed at a location where the axis of the exhaust gas passage intersects with the axis of the catalyst.
該突起部は、該排ガス通路の軸線に沿って投影される該排ガス通路の軸線直交断面を包含するように形成されている
ことを特徴とする、請求項1記載のエンジンの排気管構造。
2. The engine exhaust pipe structure according to claim 1, wherein the protrusion is formed so as to include a cross section orthogonal to the axis of the exhaust gas channel projected along the axis of the exhaust gas channel.
該集合部は、該触媒の入口に接続される該他端開口部を形成する外周壁と、
該外周壁の先端を覆う先端壁とを備え、
該突起部は、該先端壁において該他端開口側に隆起して形成されている
ことを特徴とする、請求項1または2記載のエンジンの排気管構造。
The assembly includes an outer peripheral wall forming the other end opening connected to the catalyst inlet;
A tip wall covering the tip of the outer peripheral wall,
The engine exhaust pipe structure according to claim 1 or 2, wherein the protrusion is formed so as to protrude toward the opening of the other end of the tip wall.
該突起部は、その頂部が該他端開口側に隆起した円錐形状に形成されている、
ことを特徴とする、請求項1〜3いずれか1項記載のエンジンの排気管構造。
The protrusion is formed in a conical shape whose top is raised to the opening side of the other end.
The exhaust pipe structure for an engine according to any one of claims 1 to 3, wherein
該排ガス通路の軸線と触媒の軸線とが鈍角を成すように該排ガス通路と該触媒とが配設されるとともに、
該円錐形状に形成された該突起部の周面は、該排ガス通路の軸線に対して鈍角を成して配設されている
ことを特徴とする、請求項4記載のエンジンの排気管構造。
The exhaust gas passage and the catalyst are disposed so that the axis of the exhaust gas passage and the axis of the catalyst form an obtuse angle,
The engine exhaust pipe structure according to claim 4, wherein a peripheral surface of the projecting portion formed in the conical shape is disposed at an obtuse angle with respect to an axis of the exhaust gas passage.
該排ガス通路が、複数設けられ、
該突起部の中心軸が、該複数の排ガス通路の軸線の交点に位置するように配設されている
ことを特徴とする、請求項1〜5いずれか1項記載のエンジンの排気管構造。
A plurality of the exhaust gas passages are provided,
6. The engine exhaust pipe structure according to claim 1, wherein a central axis of the protrusion is disposed at an intersection of axes of the plurality of exhaust gas passages.
該突起部の該排気通路側の周面は、該複数の排ガス通路のいずれの軸線に対しても同じ角度で交差するように形成されている
ことを特徴とする、請求項6記載のエンジンの排気管構造。


7. The engine according to claim 6, wherein a peripheral surface of the protrusion on the exhaust passage side is formed so as to intersect at any angle with respect to any axis of the plurality of exhaust gas passages. Exhaust pipe structure.


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