JP2007218183A

JP2007218183A - 内燃機関の排気浄化装置及び触媒コンバータ

Info

Publication number: JP2007218183A
Application number: JP2006040198A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Sakuragi; 茂桜木; Takaaki Ishida; 孝明石田; Hidehiro Fujita; 英弘藤田; Shoji Yonetani; 昭二米谷
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2007-08-30

Abstract

【課題】内燃機関の排気通路に触媒コンバータを介装した排気浄化装置において、排気干渉を防止して出力向上を図る。
【解決手段】Ｖ型６気筒内燃機関の片側バンクの排気出口に接続した排気マニホールド１の各気筒のブランチ部１ａ，１ｂ，１ｃの下流端部に排気管２を連結し、該排気管２の中央部に触媒担体３を嵌挿して触媒コンバータ４を形成すると共に、前記触媒担体３の上流側端面と、下流側端面とに、それぞれ、前記上流側の仕切り板５の下流端部と、下流側の仕切り板６の上流端部とに嵌合する嵌合溝３ａ、３ｂを形成し、各嵌合溝３ａ、３ｂに、それぞれ、上流側の仕切り板５の下流端部と、下流側の仕切り板６の上流端部と、を嵌合して取り付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置、特に、多気筒内燃機関の排気通路に触媒コンバータが配置された排気浄化装置と、触媒コンバータとに関する。

多気筒内燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒コンバータを配置した排気浄化装置において、触媒コンバータを機関本体に近接配置して浄化効率を高め、かつ、各気筒からの排気流の干渉を防止して出力向上を図ったものが提案されており、例えば特許文献１に記載のものがある。
特許文献１では、前記触媒コンバータの上流側及び下流側の排気通路内に、排気干渉しあう気筒からの排気流を仕切る仕切り板を装着することにより、排気流同士の干渉防止を図っている。
特開２００４―２７８４０１号公報

しかしながら、上記特許文献１では、排気干渉しあう気筒からの排気流相互を仕切る仕切り壁と触媒コンバータの触媒担体端面との間に隙間があるため、この部分で排気圧力波同士が影響しあうため、特に、高回転域で排気干渉を十分に回避することができず、出力低下などの性能低下を生じることとなる。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、排気干渉を確実に回避して出力性能などを高めることを目的とする。

このため本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に触媒コンバータを介装した排気浄化装置であって、
前記触媒コンバータにおける触媒担体の上流側端面及び下流側端面に、仕切り板嵌合用の嵌合溝を形成し、該嵌合溝に、各気筒乃至各気筒群からの排気流を仕切る仕切り板の端部を嵌合して装着した構成とした。

また、本発明にかかる触媒コンバータは、内燃機関の各気筒乃至各気筒群からの排気流を仕切る仕切り板の端部を嵌合する嵌合溝を、触媒担体の上流側端面及び下流側端面に形成した構成とした。

かかる構成によれば、仕切り板端部が触媒コンバータの触媒担体に形成された嵌合溝と嵌合することにより、触媒担体の上流側および下流側での排気流が完全に仕切られる結果、排気干渉を確実に回避でき、出力を最大限高めることができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。
図１、図２は、Ｖ型６気筒内燃機関に適用した実施形態を示す。
Ｖ型６気筒内燃機関の片側バンクにおいて、図示しないシリンダヘッドの排気出口に、排気マニホールド１のフランジ部が連結され、３つの気筒からの排気流が、排気マニホールド１の各ブランチ部１ａ，１ｂ，１ｃを介して独立して導かれる。

前記排気マニホールド１の各ブランチ部１ａ，１ｂ，１ｃの下流端部は、各通路断面が扇状となって外形が一本の円筒状となるように連結される。
前記排気マニホールド１の下流端部に大口径の排気管２が連結され、該排気管２の中央部に触媒担体３を嵌挿して触媒コンバータ４を形成すると共に、前記触媒担体３の上流側と下流側とに、それぞれ、仕切り板５，６が嵌挿して取り付けられる。

前記触媒担体３は、例えば、内側表面に触媒をコーティング等で担持させた各セルの断面が６角形状に形成されたハニカム状に形成されている。
上流側の仕切り板５の上流端は、前記排気マニホールド１の各ブランチ部１ａ，１ｂ，１ｃの下流端と接合して取り付けられる。
また、前記触媒担体３の上流側端面と、下流側端面とに、それぞれ、前記上流側の仕切り板５の下流端部と、下流側の仕切り板６の上流端部とに嵌合する嵌合溝（スリット）３ａ、３ｂを形成する。

前記嵌合溝３ａ，３ｂは、排気管２の円形の通路断面を扇状に３分割するように、仕切り板５，６の端部形状に合わせて円形中心部から３方向に放射状に伸びるように形成される。
また、嵌合溝３ａ，３ｂの通路断面方向の溝幅は、仕切り板５，６の板厚と略同一に形成される。

そして、前記上流側の仕切り板５の下流端部５ａを、前記触媒担体３の上流側の嵌合溝３ａに嵌合して固定すると共に、下流側の仕切り板６の上流端部６ａを、前記触媒担体３の下流側の嵌合溝３ｂに嵌合して固定する
図３は、前記触媒担体３の各セルの通路断面方向の幅に比較して、仕切り板５，６の板厚の方が大きい場合に、該板厚に対応して幅広の嵌合溝３ａ（３ｂ）を形成したものを示してある。

なお、嵌合溝３ａ，３ｂの深さは、図１、図２に示すように、触媒担体３の排気流通方向の長さに対し、１０〜１５％程度あればよい。
このようにすれば、触媒担体３上流側の仕切り板５と、下流側の仕切り板６とを、触媒担体３の嵌合溝３ａ，３ｂに嵌合して取り付けたため、これら仕切り板５，６と触媒担体３端面との間での排気流の合流を確実に回避できる。

また、触媒担体３内部では、セル間の隔壁によって、排気流同士の合流は回避される。
したがって、各気筒からの排気流は、排気マニホールド１から上流側の仕切り板５、触媒担体３、下流側の仕切り板６の下流端に至るまで、連通が遮断されて完全に独立な通路が形成され、これら排気流相互が通路の途中で連通することによる排気干渉を確実に回避することができる。

これにより、特に、高回転領域で排気干渉による出力低下を確実に回避して、高出力性能を得ることができる。
図４は、前記触媒担体３の各セルの通路断面方向の幅に比較して、仕切り板５，６の板厚の方が小さい場合に、該板厚に対応して幅広の嵌合溝３ｃ（３ｄ）を形成したものを示してある。

また、図５は、４つの気筒からの排気流を断面十字状に形成した仕切り板で仕切りつつ、１つの触媒担体１１に流通させる場合の、触媒担体１１端面に形成される嵌合溝１１ａ（１１ｂ）を示したものである。
図５は、触媒担体の各セルの通路断面方向の幅に比較して、仕切り板の板厚の方が大きい場合に、該板厚に対応して幅広の嵌合溝１１ａ（１１ｂ）を形成したものを示してある。

図６は、図５と同様のものにおいて、触媒担体の各セルの通路断面方向の幅に比較して、仕切り板の板厚の方が小さい場合に、該板厚に対応して幅広の嵌合溝１１ｃ（１１ｄ）を形成したものを示してある。
なお、以上の実施形態では、気筒毎の排気流を仕切るものを示したが、排気行程が連続しないなど、合流しても排気干渉を生じない気筒間の排気流は合流させてもよいので、これら排気干渉を生じない気筒からなる気筒群毎に区分し、区分した気筒群からの排気流相互を仕切り板で仕切る構成であってもよい。

また、前記嵌合溝は、触媒担体の製造時に嵌合溝に対応する型を用いて一体成形してもよく、あるいは、触媒担体の製造後に、切削加工してもよい。

本発明をＶ型６気筒内燃機関に適用した実施形態の斜視図。上記実施形態における触媒担体を示す斜視図。上記触媒担体に形成される嵌合溝の第１の例を示す図。上記触媒担体に形成される嵌合溝の第２の例を示す図。４つの気筒からの排気流を仕切る実施形態における触媒担体に形成される嵌合溝の第１の例を示す図。４つの気筒からの排気流を仕切る実施形態における触媒担体に形成される嵌合溝の第２の例を示す図。

符号の説明

１排気マニホールド
１ａ，１ｂ，１ｃブランチ部
２排気管
３触媒担体
４触媒コンバータ
５上流側の仕切り板
５ａ上流側の仕切り板の下流端部
６下流側の仕切り板
６ａ下流側の仕切り板の上流端部

Claims

内燃機関の排気通路に触媒コンバータを介装した排気浄化装置であって、
前記触媒コンバータにおける触媒担体の上流側端面及び下流側端面に、仕切り板嵌合用の嵌合溝を形成し、該嵌合溝に、各気筒乃至各気筒群からの排気流を仕切る仕切り板の端部を嵌合して装着したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記触媒担体を構成する各セルの通路断面の幅が、仕切り板の板厚及び該板厚に対応する前記嵌合溝の幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記触媒担体を構成する各セルの通路断面の幅が、仕切り板の板厚及び該板厚に対応する前記嵌合溝の幅より大きいことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記仕切り板及び対応する前記嵌合溝が、３気筒分の排気流を仕切るように形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記仕切り板及び対応する前記嵌合溝が、４気筒分の排気流を仕切るように形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記嵌合溝は、触媒担体の製造時に嵌合溝に対応する型を用いて一体成形されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記嵌合溝は、触媒担体の製造後に、切削加工されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記仕切り板によって相互に仕切られる排気流は、相互に排気干渉を生じる各気筒乃至各気筒群からの排気流であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
内燃機関の各気筒乃至各気筒群からの排気流を仕切る仕切り板の端部を嵌合する嵌合溝を、触媒担体の上流側端面及び下流側端面に形成したことを特徴とする触媒コンバータ。