JP2008180116A - Exhaust gas cleaning device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に走行中にエンジン回転がフル回転状態で使用されることが多い小型の自動二輪車等に適用することが好適な、内燃機関用排気ガス浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas purifying device for an internal combustion engine, which is particularly suitable for application to a small motorcycle or the like, which is often used in a full rotation state during running.
従来、自動車に比べて環境負荷が少ないとされていた小型の自動二輪車についても、近時排ガス浄化のための装置を設けることが法定されつつあり、それに適した装置に関する開発が鋭意になされている。
一方、この種の例えば総排気量が100cc前後のエンジンを搭載した自動二輪車については、我が国の場合はともかくとしても、使用地域(国)によっては、法定速度や、道路環境の関係で、いわばフルスロットルの状態で長く走行する状況がしばしば生じている。
このような使用状況は、排気ガス浄化装置の触媒装置にとっては、極めて過酷なものであり、甚だしい場合には触媒装置の損焼が生じ、十分な排気ガスの浄化機能が発揮できなかったり、あるいは走行性能をも低下させるという問題が懸念されていた。
Conventionally, it has been stipulated that a device for purifying exhaust gas has recently been stipulated for small motorcycles, which have been considered to have a lower environmental impact than automobiles, and development of devices suitable for them has been earnestly made. .
On the other hand, for motorcycles equipped with an engine with a total displacement of around 100 cc, for example, regardless of the case in Japan, depending on the region of use (country), legal speed and road environment may be full. There are often situations where the vehicle travels long in the throttle state.
Such a use situation is extremely severe for a catalyst device of an exhaust gas purification device, and in a severe case, the catalyst device is burned down, and a sufficient exhaust gas purification function cannot be exhibited, or There was a concern about the problem of lowering the running performance.
具体的には、触媒装置において触媒機能材を担持する触媒用金属担体は、金属外筒の内部に例えばハニカム状あるいは曲板状のコアピースが収められており、金属外筒とコアピースの表面に触媒機能材がコーティングされているものであるが、この部分が排気ガスの高温にさらされ、触媒用金属担体における特にコアピースを熔損するような熱負荷を受けることも予想されている。
ところで、この種の触媒装置における熔損は、触媒装置にエンジン側から接続されるエキゾーストパイプの直近がもっとも高温に曝されて生じやすいものであり、このような原因の解明に従い、特開2006−75724号(先行技術文献1)のように、排気ガスの導入側に特に耐熱対策が施されている。
しかしながら、極めて厳しいコスト要求がされるこの種の製品においては、このようなコスト上昇をもたらす対策は採りにくいのが実情である。
By the way, the melt in this type of catalytic device is most likely to occur when the exhaust pipe connected to the catalytic device from the engine side is exposed to the highest temperature. As in the case of No. 75724 (prior art document 1), a heat-resistant measure is particularly taken on the exhaust gas introduction side.
However, in this type of product that has extremely strict cost requirements, it is difficult to take measures that cause such an increase in cost.
本発明は、これらの種々の背景を考慮してなされたものであって、製品のコスト上昇を伴わず、触媒装置における熔損防止が達成しうる新規な構成を具えた内燃機関用排気ガス浄化装置を提案するものである。 The present invention has been made in consideration of these various backgrounds, and is an exhaust gas purification system for an internal combustion engine having a novel configuration capable of preventing melting in a catalytic device without increasing the cost of the product. A device is proposed.
請求項1記載の内燃機関用排気ガス浄化装置は、内燃機関で生ずる排気ガスの流路の一部を構成する金属外筒と、この金属外筒の内部を筒の長手方向に沿う隔壁により区画するコアピースとにより触媒用金属担体を構成し、この触媒用金属担体に触媒機能材をコーティングした触媒装置により内燃機関からの排気ガスを浄化する装置において、前記触媒装置は、排気ガスの流入側の範囲に、熔損回避作用部を形成するものであり、この熔損回避作用部は、触媒用金属担体に触媒機能材をコーティングしない状態として構成していることを特徴として成るものである。
The exhaust gas purifying device for an internal combustion engine according to
請求項2記載の内燃機関用排気ガス浄化装置は、前記要件に加え、前記熔損回避作用部の長さついては、触媒用金属担体の長手方向寸法の5%〜30%に設定されていることを特徴として成るものである。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to
請求項3記載の内燃機関用排気ガス浄化装置は、前記要件に加え、前記触媒装置については、内燃機関に付設される消音器ユニット内に組み込まれていることを特徴として成るものである。
The exhaust gas purifying device for an internal combustion engine according to
まず内燃機関の排気ガスに曝されると、触媒装置においては触媒機能材が機能を発揮するとともに、触媒機能材自体が蓄熱状態を呈する。この結果、触媒機能材を担持している触媒用金属担体としての特にコアピースが熔損限界を超えた加熱状態とされ、かつ排気ガス脈動等の物理的な衝撃を受けて熔損する。そして、一旦この熔損が開始されると、その熔損した触媒用金属担体の素材が次に排気ガスの流れにより移動しながら周辺の素材を更に加熱していき、結果的に大きなダメージを与えることが解明されている。
しかしながら、請求項1の発明によれば、熱負荷がもっとも高い部位においては、触媒機能材が存在しないことにより、充分な耐熱効果を図ることができ、一旦その部分で耐熱状態が確保できるとその後段に設けられている触媒作用域においてもその熔損が生じない状況が得られ、結果的に触媒装置自体の耐久性及び安定的な機能発揮を確保したものである。
First, when exposed to the exhaust gas of an internal combustion engine, the catalytic function material functions in the catalyst device, and the catalytic function material itself exhibits a heat storage state. As a result, the core piece as the catalyst metal carrier carrying the catalyst functional material is brought into a heated state exceeding the melting limit, and is melted by receiving a physical impact such as exhaust gas pulsation. Once this smashing starts, the smashed catalyst metal carrier material is then heated by the flow of exhaust gas, further heating the surrounding materials, resulting in significant damage. It has been elucidated.
However, according to the first aspect of the present invention, in the portion where the heat load is the highest, since there is no catalytic functional material, a sufficient heat resistance effect can be achieved. Even in the catalytic action area provided in the stage, a situation in which the melting does not occur is obtained, and as a result, the durability and stable function of the catalytic device itself are ensured.
更に請求項2記載の発明によれば、熔損回避作用部を適切な寸法設定範囲に設定するものである。 Further, according to the second aspect of the invention, the melting avoidance action portion is set to an appropriate dimension setting range.
更に請求項3記載の発明によれば、触媒装置を消音器ユニット内に収めることにより、比較的コンパクトな設計が要求される自動二輪車等の排気系装置においてより合理的な設計が可能になるものである。
Furthermore, according to the invention described in
本発明を実施するための最良の形態は、以下述べる実施例をその一つとするものであるとともに、この技術思想に基づく種々の改良した実施例も含むものである。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention includes an embodiment described below, and includes various improved embodiments based on this technical idea.
以下、本発明を図示の実施例に基づいて具体的に説明する。
まず図1の符号Mは、本発明の内燃機関用排気ガス浄化装置Cを適用した一例である自動二輪車を示すものである。この自動二輪車MのエンジンユニットEからの排気ガスGの排出経路途中に、本発明の内燃機関用排気ガス浄化装置Cの実質的な主要部材である触媒装置1を搭載する。具体的には、触媒装置1は、消音器ユニット2内に設けられるものであり、その設ける位置は、エンジンユニットEから伸びるエキゾーストパイプ3の接続部の近くである。
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on illustrated embodiments.
First, reference numeral M in FIG. 1 represents a motorcycle as an example to which the exhaust gas purifying apparatus C for an internal combustion engine of the present invention is applied. In the middle of the exhaust gas G discharge path from the engine unit E of the motorcycle M, the
以下触媒装置1について具体的に説明する。この実施例では、触媒装置1の有効な作用を期待すべく、触媒装置1を直列的に2連にわたって設けるものであり、一次触媒ユニット1Aと二次触媒ユニット1Bとにより構成する。
以下述べる本発明の具体的な形態は、一次触媒ユニット1Aに設けることが特に好ましいが、二次触媒ユニット1Bに設けることももとより差し支えない。
まず触媒装置1は、触媒用金属担体を基本骨格部材とするものであり、このものは、一例としてパイプ状の金属外筒11とその内部に納められるコアピース12とにより構成される。
コアピース12は、例えば図示の実施例においては金属板を曲成して金属外筒11内に嵌め込むことにより、金属外筒11の内部に筒の長手方向に沿ういくつかのスペースが区画されるように構成しているものである。
The
The specific embodiments of the present invention described below are particularly preferably provided in the
First, the
In the illustrated embodiment, for example, the
因みに、このものは、図2(a)に示すような本出願人が「パイプ・S―Cat.(エスキャット)」の商品名(登録商標)のもとに既に製造販売しているタイプを応用するものであり、特開2005−186027号公報、特開2005−188474号公報等に開示された構成を適用したものである。もちろんコアピース12自体は、図2(b)に示すように従来の平板状の金属ライナーに対し、フルート材を一体としたものものを螺旋状に巻き取ったタイプのいわゆるハニカム状のコアピース12を適用することももとより差し支えない。
By the way, this is the type that the applicant has already manufactured and sold under the trade name (registered trademark) of “Pipe S-Cat.” As shown in FIG. This is applied, and the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-186027, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-188474, etc. is applied. Of course, as the
そして、このようなコアピース12の表面と金属外筒11の内周面とに触媒機能材13がコーティングされ、触媒装置1としての機能を果たすように構成されている。そして、本発明の特徴として前記触媒装置1は、排気ガス導入側に熔損回避作用部15を設けるものであり、この熔損回避作用部15は、別途耐熱素材等を使用することなく単に前記触媒機能材13をコーティングしない領域として構成されるものである。これに伴い、前記触媒機能材13が塗布された領域を触媒機能領域16として表示する。
The catalytic
本発明は、このような構成を基本とするものであり、エンジンユニットEにおける排気ガスGがエキゾーストパイプ3を経て、触媒装置1に至った場合、先ず熔損回避作用部15に排気ガスGが接触することとなるが、ここにおいては蓄熱作用を奏する触媒機能材13が存在しないことにより、熔損が回避され、その状態で次に触媒機能領域16に至り排気ガスG中の窒素酸化物成分、炭化水素成分などの環境負荷化合物を浄化するものである。
もちろん、理論的には触媒機能領域16においては当然触媒機能材13による蓄熱作用があり、ここでの触媒用金属担体10の熔損が懸念されるものであるが、実験上途中における発熱は、熔損に至らない状況が確認されているものである。必ずしもその理由は解明されているものではないが、触媒装置1に対してその内部を流れる排気ガスGについては、常に脈動状態にあり、その物理的な影響が一旦触媒装置1内に導入されたときには整流状態となり、コアピース12等に与える衝撃が少なくなることや、一定の温度低下が生ずることなどによってもたらさせると推定がなされている。
The present invention is based on such a configuration, and when the exhaust gas G in the engine unit E reaches the
Of course, theoretically, in the
〔他の実施例〕
本発明は以上述べた実施の形態を一つの基本的な技術思想とするものであるが、更に次のような改変が考えられる。
例えば請求項3に定義したように、自動二輪車M等の排気系部材の設計をよりコンパクトにする場合には、触媒装置1を消音器ユニット2内に設けることが好適な実施例であるが、設置スペースとしての余裕がある場合、あるいは常に一定の温度以上での触媒機能が期待できる場合には、消音器ユニット2よりも前段エキゾーストパイプ3内部に触媒装置1を取り付けることももとより可能である。
[Other Examples]
The present invention is based on the embodiment described above as one basic technical idea, but the following modifications can be considered.
For example, as defined in
また、本明細書中における本発明の背景説明等において比較このような技術的課題が生じた小型の自動二輪車M等について例示したが、もちろん同様の環境負荷は必ずしも小型のエンジンユニットEに生じるものではなく、より大排気量のエンジンユニットEを具えた自動車等に適用することも差し支えない。 In addition, in the background description of the present invention in the present specification, the small motorcycle M and the like in which such a technical problem has occurred are illustrated, but of course, the same environmental load is necessarily generated in the small engine unit E. Instead, the present invention may be applied to an automobile having an engine unit E having a larger displacement.
1 触媒装置
1A 一次触媒ユニット
1B 二次触媒ユニット
10 触媒用金属担体
11 金属外筒
12 コアピース
13 触媒機能材
15 熔損回避作用部
16 触媒機能領域
2 消音器ユニット
3 エキゾーストパイプ
C 内燃機関用排気ガス浄化装置
E エンジンユニット
M 自動二輪車
G 排気ガス
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記触媒装置は、排気ガスの流入側の範囲に、熔損回避作用部を形成するものであり、この熔損回避作用部は、触媒用金属担体に触媒機能材をコーティングしない状態として構成していることを特徴とする内燃機関用排気ガス浄化装置。 A catalyst metal carrier is constituted by a metal outer cylinder constituting a part of a flow path of exhaust gas generated in an internal combustion engine, and a core piece that divides the inside of the metal outer cylinder by a partition along the longitudinal direction of the cylinder. In an apparatus for purifying exhaust gas from an internal combustion engine by a catalyst device in which a catalytic functional material is coated on a metal carrier for use in
The catalyst device forms a melting avoidance action part in the exhaust gas inflow side range, and the melt avoidance action part is configured so that the catalytic metal material is not coated on the catalyst metal carrier. An exhaust gas purifying device for an internal combustion engine.
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