JP2010159719A - 排気通路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつコンパクトな構成で、排気後処理装置への排気の流入を均一にする。
【解決手段】排気管２の屈曲部５と該屈曲部５の下流側に設けられた排気浄化触媒３との間に、複数の通気孔８の開いた板部材によって形成される整流板７を設け、屈曲部５の屈曲方向内側に位置する通気孔８ａの孔径を、屈曲部５の屈曲方向外側に位置する通気孔８ｃの孔径より大きく形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気通路構造に係り、詳しくはエンジンの排気通路に設けられた排気後処理装置に流入する排気を整流する技術に関する。

車両に搭載されるエンジンの排気管には、排気後処理装置として三元触媒やＮＯx吸蔵触媒等の排気浄化触媒が備えられている。排気浄化触媒は、通常、排気処理量を向上させるために、排気管より大径に形成され、排気流入面が大きく確保されている。管路内を通過する気体は、中央部での流速が大きく、外周部での流速が低下するので、上記のような排気浄化触媒では、排気流入面のうち中央部に偏って排気が流入し易く、外周部には排気が流入し難くなる。そこで、排気浄化触媒の有効活用を図るため、例えば排気浄化触媒の排気流入面の直前に排気を拡散するミキサーを設けたものが知られている（特許文献１）。

特開２００７−２３９４８６号公報

しかしながら、上記のように排気浄化触媒の直前にミキサーを設けようとすると、排気浄化触媒とともにミキサーを内包する触媒コンバータが大きくなってしまうので、触媒コンバータの搭載可能な場所が限られてしまう。例えば、エンジンに近接して触媒コンバータを配置しようとすると、搭載スペースが限られることから、ミキサーを搭載する分排気浄化触媒を小型化しなければならず、触媒容量の確保が困難となってしまう。また、ミキサーを搭載すると、部品点数が増加してコスト増加を招くとともに、レイアウトが複雑化してしまう。更には、ミキサーの作動制御が必要となり制御の煩雑化も招いてしまう。

特に、触媒コンバータの直前で排気通路が屈曲している場合には、屈曲部での排気通路のうち内側位置及び外側位置とで排気の通過し易さが異なるので、排気浄化触媒の排気流入面のうち屈曲方向外側の部分に多く排気が流入する一方、屈曲方向内側の部分には排気の流入量が減少する。したがって、排気浄化触媒への排気の流入が偏り、排気浄化触媒の利用効率が低下してしまうといった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡単かつコンパクトな構成で、屈曲部の下流に設けられた排気後処理装置への排気の流入を均一にして、排気後処理装置の利用効率を向上させる排気通路構造を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンの排気通路の屈曲部と該屈曲部の下流側に設けられた排気後処理装置との間に排気の流れに対向して備えられ、排気後処理装置へ流入する排気が通過する対向部材を有する排気通路構造において、対向部材は、該向部材の屈曲部の屈曲方向外側に到達する排気を該対向部材の屈曲部の屈曲方向内側に分散させることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１において、対向部材は、屈曲方向外側の排気抵抗を屈曲方向内側より大きくしたことを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１または２において、対向部材は複数の通気孔の開いた板部材によって形成されるとともに、屈曲方向内側に位置する通気孔の孔径は、屈曲方向外側に位置する通気孔の孔径より大きいことを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項３において、排気通路の中央部に位置する通気孔の孔径は、外周部に位置する通気孔の孔径より小さいことを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１から４の何れかにおいて、少なくとも通気孔の一部は、下流側が屈曲方向内側に向かい傾斜して形成されることを特徴とする。

請求項１の排気通路構造によれば、対向部材の屈曲方向外側へ偏移した排気が屈曲方向内側へ分散されるので、排気後処理装置への偏った排気の流入を抑制でき、排気後処理装置の利用効率を向上させることができる。
請求項２の排気通路構造によれば、対向部材の排気抵抗により屈曲方向内側位置では排気が通過し易く外側位置では排気が通過し難くなる。したがって、この対向部材に排気抵抗の大小をつけることにより容易に、排気後処理装置への偏った排気の流入を抑制でき、排気後処理装置の利用効率を向上させることができる。
請求項３の排気通路構造によれば、通気孔の孔径を変えることにより排気抵抗が調整されるので、加工が容易であり、コストを抑制することができる。

請求項４の排気通路構造によれば、排気通路の中央部では排気が通過し難く、外周部では排気が通過し易くなる。通常、排気通路の中央部では排気が流通し易く、外周部では排気が流通し難いので、この排気の流通性の偏りと排気後処理装置による排気の流通性の偏りとが相殺され、更に排気後処理装置の利用効率を向上させることができる。
請求項５の排気通路構造によれば、通気孔の傾きを変えるだけで排気後処理装置への偏った排気の流入を抑制でき、排気後処理装置の利用効率を向上させることができる。

本発明に係る整流板を備えたエンジンの排気通路の構成図である。 整流板の構造を示す正面図である。 整流板の通気孔の形状を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る整流板（対向部材）を備えたエンジンの排気通路の構成図である。
エンジン１の排気通路である排気管２には、排気を処理する排気後処理装置として、三元触媒、ＮＯｘ吸蔵触媒、酸化触媒等の排気浄化触媒３が介装されている。

本実施形態では、ターボチャージャ４の下流に排気管２の屈曲部５が設けられている。排気浄化触媒３は、屈曲部５の直後に配置されている。また、排気浄化触媒３は、筒状の触媒コンバータ６に内包され、略円筒状に形成されるとともに、排気処理量を確保するために、排気管２より大径に形成されている。触媒コンバータ６の排気浄化触媒３の上流側の部位６ａは、内径が屈曲部５から排気浄化触媒３に向かって拡径したテーパコーン状に形成されている。

屈曲部５と排気浄化触媒３との間には、排気の流れを整流する整流板７が設けられている。整流板７は、複数の通気孔８が設けられた薄板部材であって、排気通路を仕切るように配置されている。したがって、屈曲部５を通過した排気は、次に整流板７の通気孔８を通過して、排気浄化触媒３の上流側端面である排気流入面３ａに流入する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る整流板７の構造を示す正面図である。

図２に示すように、通気孔８は、整流板７の全面に亘って設けられている。特に、本実
施形態では、通気孔８はその位置によって孔径が異なる構造となっている。詳しくは、通気孔８は、屈曲部５の屈曲方向において、整流板７の中央位置Ｂと、中央位置Ｂより内側の内側位置Ａと、中央位置Ｂより外側の外側位置Ｃとで、通気孔８の孔径が異なるように形成されている。この３つの位置Ａ〜Ｃのうち、内側位置Ａの通気孔８ａの孔径が最も大きく、次に外側位置Ｃの通気孔８ｃ、そして中央位置Ｂの通気孔８ｂの孔径が最も小さく形成されている。したがって、整流板７の内側位置Ａでは排気が通過し易く、次に外側位置Ｃ、そして中央位置Ｂでは最も排気が通過し難くなっている。

ところで、屈曲部５では、その内部の通過位置によって排気の通過し易さが大きく異なっている。具体的には、排気は屈曲方向内側位置より屈曲方向外側位置の方が流れ易い。したがって、例えば整流板７がない場合には、屈曲部５の直後に設けられた排気浄化触媒３に対して、屈曲方向外側位置には排気が流入し易い一方、内側位置には排気が流入し難くなる。また、一般的に、屈曲部５内の中央部と外周部とでは、外周部の方が排気が通過し易くなる。しかしながら、本実施形態では、上記のように屈曲部５の下流に通気孔８の孔径が位置によって異なる整流板７を備えたことで、屈曲部５における排気の流通性の偏りが整流板７における排気の流通性の偏りにより分散され、相殺されることとなる。したがって、排気浄化触媒３の排気流入面３ａに排気が均一に流入し、排気浄化触媒３を効率的に活用させることができる。

このように排気浄化触媒３を効率的に活用できることから、排気浄化効率を向上させることができる。よって、排気浄化触媒３の触媒容量を抑えることができ、コストの低減を図ることができる。
また、整流板７を設けることで、排気浄化触媒３への排気の流入を均一にすることができるので、従来技術のようにミキサーを設ける必要がなく、触媒コンバータ６のコンパクト化を図ることができる。したがって、触媒コンバータ６の搭載位置の自由度が増加し、レイアウト設計を容易にすることができる。例えば、エンジン１に近接した位置に触媒コンバータ６の搭載が容易となり、エンジンシステム全体のコンパクト化を図ることができる。

上記実施形態では、対向部材において屈曲方向外側と屈曲方向内側の排気抵抗に差を設ける手段の一例として孔径を用いて説明したが、排気抵抗に差が設けられればよく、開孔数や総開口面積で差を設けてもよい。また、上記実施形態では、屈曲方向の内側位置Ａ、中央位置Ｂ及び外側位置Ｃとで３通りに通気孔８の孔径を変化させているが、本発明はこれに限定するものではない。例えば整流板７の中心を境に内側位置と外側位置とで２通りに孔径を変化させてもよい。本願発明は、屈曲部５の屈曲方向内側位置での通気孔８の孔径を大きく外側位置での通気孔８の孔径を小さくすることを基本として、屈曲部５における排気の流通性の偏りが相殺されるように、適宜、通気孔８の孔径あるいは個数を設定すればよい。

図３は、整流板７の通気孔８の形状を示す断面図である。
更に、図３に示すように、整流板７において、屈曲方向内側の通気孔８の延びる方向を屈曲方向内側に傾斜させるとよい。このようにすれば、整流板７で分散した排気が更に屈曲方向内側に指向することになり、一番排気が到達しにくい排気浄化触媒３の排気流入面３ａの屈曲方向内側まで排気が均一に流入し、更に排気浄化触媒３の利用効率を向上させることができる。

なお、通気孔８の傾斜を屈曲方向内側だけでなく全体的に設ければ、整流板７に排気抵抗の差を設けなくとも排気の分散を行うこともできる。
なお、以上の実施形態では、排気浄化触媒３に対して本発明を適用し、排気浄化触媒３への排気の流入を均一にしているが、本発明はこれに限られたものではなく、例えばディーゼルエンジンに採用されるディーゼルパティキュレートフィルタのような排気後処理装置に対しても適用することができる。

１ エンジン
２ 排気管
３ 排気浄化触媒
５ 屈曲部
７ 整流板
８ 通気孔

Claims (5)

1. エンジンの排気通路の屈曲部と該屈曲部の下流側に設けられた排気後処理装置との間に排気の流れに対向して備えられ、前記排気後処理装置へ流入する排気が通過する対向部材を有する排気通路構造において、
   前記対向部材は、該対向部材の前記屈曲部の屈曲方向外側に到達する排気を該対向部材の前記屈曲部の屈曲方向内側に分散させることを特徴とする排気通路構造。
2. 前記対向部材は、前記屈曲方向外側の排気抵抗を前記屈曲方向内側より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の排気通路構造。
3. 前記対向部材は複数の通気孔の開いた板部材によって形成されるとともに、前記屈曲方向内側に位置する前記通気孔の孔径は、前記屈曲方向外側に位置する前記通気孔の孔径より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の排気通路構造。
4. 前記排気通路の中央部に位置する前記通気孔の孔径は、外周部に位置する前記通気孔の孔径より小さいことを特徴とする請求項３に記載の排気通路構造。
5. 少なくとも前記通気孔の一部は、下流側が前記屈曲方向内側に向かい傾斜して形成されることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の排気通路構造。

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