JP2006328966A

JP2006328966A - 触媒及び排気管路

Info

Publication number: JP2006328966A
Application number: JP2005149586A
Authority: JP
Inventors: Takesuke Shibata; 武資柴田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】触媒よりも下流に配置されたセンサの寿命劣化を抑えるための触媒を提供すること。
【解決手段】エンジンの排気をエンジン排気口から大気へ導出する排気系の途中に介挿される触媒において、その触媒の底に貯まった水の飛散を抑える飛散抑制手段を備えることを特徴する触媒。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの排気を大気へ導出するための排気管路に設けられる触媒、及び当該排気管路に関する。

例えば特許文献１に記載の排気システムでは、エンジンからの排気を誘導する排気管路の途中に主媒体が配置され、その主媒体よりも上流側にプリ触媒が配置されると共に、そのプリ触媒の上流側に水分保持部を設けて、エンジン起動直後の排気に含まれる液状の水を一時的に除去している。
特開平４−３４７３１８号公報

しかし、エンジン起動直後でも排気中の水分が排気管路に供給され続け、管路内を移動中に排気ガスが冷却されることで、排気ガス中の水分は凝縮水となって触媒中に溜まる。
上記溜まった液状の水は、急激な排気ガス流量増加時に波立ち水しぶきとなって、下流側に飛散する。ここで一般に、触媒の下流側には、触媒機能を制御するためのＯ₂センサが設置されているが、上述の飛散した凝縮水が、高温になったＯ₂センサにかかり、Ｏ₂センサのセラミック素子が急冷されＯ₂センサの寿命を短くするおそれがある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、触媒よりも下流に配置されたセンサの寿命劣化を抑えることを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、エンジンの排気をエンジン排出口から大気へ導出する排気系の途中に介挿される触媒において、その触媒の底に貯まった水の飛散を抑える仕切り板などからなる飛散抑制手段を備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、触媒から下流に向けての水分の飛散を抑えることができる結果、触媒の下流にセンサがあっても、当該センサの寿命劣化を抑えることが可能となる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、排気系の構成図であって、エンジン１の排出口に、エキゾーストマニホールド２を介して第１排気管３の上流端が接続され、その第１排気管３の下流端に触媒４を介して第２排気管５の上流端が接続されている。第２排気管５の途中にはマフラー（不図示）が介挿されている。また、触媒４の下流側にはＯ₂センサ６が設けられている。このＯ₂センサ６は、触媒機能を制御するために使用されるものであって触媒４に近づけて配置される。

上記触媒４は、図２に示すように、触媒ケース７と、その触媒ケース７内に収納された触媒担体８とから構成される。触媒ケース７は、本体７aが上記排気管３，５よりも大径の筒形状となっていると共に、その本体７aの上流端部７ｃ及び下流端部７ｂが、それぞれ開口端に向けて小径となるコーン状になっていて、各開口端の径が接続する各排気管３，５とほぼ同じ径となっている。そして、上記触媒ケース７の軸方向中央部分に触媒担体８が充填されている。なお、下記説明では、上記触媒ケース７のコーン状の部分７ｃ、７ｂをコーン部と呼ぶこともある。

そして上述のように、上記触媒ケース７の上流端に第１排気管３の下流端が接続され、触媒ケース７の下流端に第２排気管５の上流端が接続されている。
また、本実施形態では、図２に示すように、上記触媒ケース７内に複数の仕切り板１０が設けられている。すなわち、上記触媒ケース７内における、少なくとも触媒担体８よりも下流側位置、特に下流側のコーン部７ｂの底部に、排気ガスの流れ方向に沿って並ぶように、複数の仕切り板１０が配置されている。

各仕切り板１０は、平板からなり、その上端が、触媒ケース７の下流端に接続される第２排気管５の中央高さ位置（つまり触媒ケース７の排気ガスの流れ方向に延びる中心軸Ｐ）よりも下方であって当該第２排気管５の内周面最下部Ｌよりも上方位置の高さに設定されて、下方に延び、その下端部を触媒ケース７の底面に接触している。本実施形態の仕切り板１０は、少なくとも左右両側で触媒ケース７に固定されている。ここで、各仕切り板１０の下端は触媒ケース７に接している必要はない。上記第２排気管５の内周面最下部の高さよりも下方の位置で、仕切り板１０間の空間が液体の移動が可能なように連通していることが好ましい。連通のための開口を仕切り板１０の下方に設けても良い。

次に、上記構成の触媒４を備えた排気管路の作用・効果について説明する。
アイドリング時にエンジン１から排出される排気ガスは、第１排気管３を通過する間に冷却されることで、排気ガス中の水分が凝縮し、その液状となった水１１が排気ガス流によって第１排気管３内を触媒４側に移動して、触媒ケース７の底に凝縮水１１として溜まる。ここで、触媒ケース７内に貯留する水１１の上面（自由表面）の高さは、第２排気管５の内周面最下部Ｌの高さ以下で、これを超えると第２排気管５側に移動して排出される。

上記のように触媒ケース７内に液状の水１１が貯留した状態で、発進などの加速などによって排気ガス流量が増大すると、その流速が大きな排気ガスの流れによって、上記貯留した水１１の表面が波立ち、上記仕切り板１０が無ければ、排気ガスの流速が早いほど、上記貯留している水１１が水しぶきとなって下流側に飛散する。この飛散した高温の水１１がＯ₂センサ６にかかるたびに、Ｏ₂センサ６に急激な温度変化が生じて寿命劣化の原因となる。

これに対し、本実施形態では、仕切り板１０によって、排気ガス流による、触媒４の下部に貯留している水１１の移動が抑制され、さらに、水１１の上面よりも上側に仕切り板１０が必ず突出していることから、水１１の上面から発生する水しぶきは仕切り板１０と干渉して飛散することが抑えられる。この結果、飛散した高温の水１１が、下流に位置するＯ₂センサ６にかかることが無くなるか大幅に減少して、上記水１１の飛散によるＯ₂センサ６の寿命劣化を抑えることが可能となる。

また、上記仕切り板１０の上端の位置を、触媒ケース７の下流端に接続される第２排気管５の中央高さ位置（つまり触媒ケース７の排気ガスの流れ方向に延びる中心軸Ｐ）よりも下方であって当該第２排気管５の内周面最下部Ｌよりも上方位置の高さに設定して、少なくとも中心軸Ｐよりも上方の空間を開放することで、仕切り板１０が排気ガス流をできるだけ妨げないようにしている。この仕切り板１０は、排気ガス流に対するものではないので、排気ガス流をできるだけ妨げないという観点から、上記仕切り板１０の上端位置はできるだけ低い方が好ましい。例えば、センサ６の下端と仕切り板１０の上端との上下方向の間隔が、排気管５の内径の二分の一以上に設定する。

上記のように仕切り板１０による排ガス流の流れをできるだけ乱さないようにすることで、仕切り板１０を通過した排気ガス流が乱流になるのをできるだけ抑えることが可能となる。ここで、センサ６は、乱流を受けると計測精度が悪化するが、本実施形態では、仕切り板１０を設けることによるセンサ６の計測精度の悪化も抑えられる。
ここで、上記仕切り板１０は、触媒４の中心軸Ｐに対して直交するように上下に配置されているが、これに限定されない。例えば、図３のように、仕切り板１０を、下側から上端側に向かうにつれて排気流れの下流側に位置するように傾けるとよい（図３では、角度θだけ下流側に上端側を倒した場合を例示している）。この場合には、仕切り板１０が排気ガス流の流れ方向に傾いていることで、その分、仕切り板１０による排気ガスの流れを妨げることが防止され、排気効率低下をその分、回避可能となる。

また、図４のように、仕切り板１０の上端部に下流側に曲げた曲げ部１０ｂを設けると良い。このようにすると、隣り合う仕切り板１０間の上側の隙間が小さくなり、溜まった水１１と排気ガスとの接触面積が減少して、発生する水しぶきの量を減らすことが可能となる。
また、図５のように、上記仕切り板１０を、平面視において、排気流れの中心軸Ｐを中心として当該中心軸Ｐから離れるにつれて排気流れ方向下流側に位置するように左右に延在させ、つまり軸直に対して排気流れ方向下流側に角度αだけ傾くように配置すると良い。この場合には、触媒４の底に溜まった水１１は、排気ガス流によって、上面視で、仕切り板１０に沿って左右方向に誘導されて中心軸Ｐから離れる方向に移動する結果、飛散した水しぶきが中心軸側に飛びにくくなる。一般に、平面視で、センサ６は中心軸Ｐ上に配置されるものであるので、上記作用によってさらにセンサ６に水しぶきがかからなくなる。

また、上記実施形態では、仕切り板１０として平板を例示しているが、平板である必要はなく、左右や上下に円弧状などの板から構成されていても良い。
また、上記実施形態では、飛散抑制手段として上記構成の仕切り板１０を例示したが、これに限定しない。例えば、図６のように、貯留水１１と上下で所定間隔をあけて対向する板２０を配置して、貯留した水１１が上方に飛散するのを防止したり、図７のようにセンサ６の上流側に覆い板２１を配置して、飛散した水１１がセンサ６に触れるのを防止したりしてもよい。もっとも、図６の構造では、板２０が水上面に接触すると貯留した水１１が蒸発しにくくなる可能性があり、図７の構造では、覆い板２１の下流で乱流が発生してセンサ６の精度に悪影響が出るおそれがある。

本発明に基づく実施形態に係る排気管路を説明する構成図である。本発明に基づく実施形態に係る触媒を説明する側方からみた断面図である。本発明に基づく実施形態に係る仕切り板の変形状態を示す側方からみた断面図である。本発明に基づく実施形態に係る仕切り板の変形状態を示す側方からみた断面図である。本発明に基づく実施形態に係る仕切り板の変形状態を示す上方からみた断面図である。本発明に基づく実施形態に係る変形例を示す側方からみた断面図である。本発明に基づく実施形態に係る変形例を示す側方からみた断面図である。

符号の説明

３第１排気管
４触媒
５第２排気管
６Ｏ₂センサ
７触媒ケース
８触媒担体
１０、２０仕切り板
Ｐ中心軸
Ｌ最下部位置

Claims

エンジンの排気をエンジン排出口から大気へ導出する排気系の途中に介挿される触媒において、その触媒の底に貯まった水の飛散を抑える飛散抑制手段を備えることを特徴とする触媒。
エンジンの排気を大気へ誘導する排気管路の途中に介挿される触媒であって、触媒ケース内に触媒担体が収納されて構成される触媒において、
上記触媒ケース内の底に水飛散抑制用の仕切り板を配置することを特徴とする触媒。
エンジンの排気を大気へ誘導する排気管路の途中に介挿される触媒であって、触媒ケース内に触媒担体が収納されて構成される触媒において、
上記触媒ケース内における、少なくとも触媒担体よりも下流側位置に、当該触媒ケースの下流端に接続される排気管の中央高さ位置よりも下方であって当該排気管の内周面最下部よりも上方位置の高さに上端が配置されて下方に延びる仕切り板を設けたことを特徴とする触媒。
上記仕切り板は、下側から上端側に向かうにつれて排気流れの下流側に位置するように傾いていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載した触媒。
上記仕切り板は、排気の流れ方向に沿って複数個、配置されることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載した触媒。
仕切り板の上端部に下流側に曲がった曲げを設けたことを特徴とする請求項５に記載した触媒。
上記仕切り板は、平面視において、排気流れの中心軸を中心として当該中心軸から離れるにつれて排気流れ方向下流側に位置するように左右に延在することを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載した触媒。
上記請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の触媒を備えた排気管路において、上記仕切り板よりも下流にセンサが配置されることを特徴とする排気管路。
エンジンの排気をエンジン排出口から大気へ導出する排気系の途中に触媒が介挿されると共に当該触媒に下流側にセンサが配置される排気管路において、
上記センサの前側に、触媒からの水しぶきが当該センサにかかることを防止するための覆いを配置したことを特徴とする排気管路。