JP2012082742A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ガス浄化装置において、製造性を向上しつつ、触媒を通過する排気ガスの流量を均一にして、排気ガス浄化性能を向上する。
【解決手段】排気通路がＬ状に湾曲する湾曲部１３を有する排気管７を内燃機関１に取り付け、排気管７の下流側にテーパ状に拡がる入口部を有するとともに、触媒を収容する触媒ケース９を連結した排気ガス浄化装置８において、排気管７の下流端部１４を触媒ケース９の内側に突出させ、排気管７の下流端部１４に前記排気管７の軸方向に切り込んだ複数の切込部２１を形成し、これら切込部２１の間に形成される周壁２２を排気ガスの流れに対して斜めに交差するよう排気管７の内側に屈曲したフィン２４を形成した。
【選択図】図１

Description

この発明は排気ガス浄化装置に係り、特に、湾曲部を有する排気管から触媒ケースに流れ込む排気ガスの向きを変えて、排気ガスが均一に触媒を通過するようにした排気ガス浄化装置に関する。

内燃機関の排気系においては、車両の搭載上の理由によって、排気管が触媒の手前で大きく曲げられている場合がある。特に、近年乗用車用のディーゼル機関については、排気ガス浄化の為に大きな容量の排気ガス浄化装置（酸化触媒及びＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）を、内燃機関近傍に設置する場合が多い。このため、排気ガス浄化装置には、触媒ケースよりも上流側に配置される排気管に、触媒ケースの入口部の手前で大きく湾曲する湾曲部が設けられているものがあった。（特開２００８−１５１０８０号）
しかし、このような流路形状の排気管の構造では、内燃機関から排出された排気ガスが排気管に導入された際、排気ガスは湾曲部の半径方向外側の内壁に沿って流速を上げて、湾曲部の半径方向外側の内壁に偏って流れる。これによって、排気ガスが触媒ケースに導入された場合、排気ガスは触媒の一部分のみに集中的に吹きかけられ、触媒の排気ガス浄化性能が低下する問題があった。
このため、排気ガス浄化装置は、全体の浄化効率が落ちてしまい、結果として更に大きな排気ガス浄化装置が必要になったり、触媒の貴金属量を増やす等の対策が必要になる。特に、ＤＰＦにとっては、排気ガス量の偏りは堆積するすすの偏りとなり、すすの再生燃焼時にはＤＰＦ内部の燃焼温度分布の偏りとなり、ＤＰＦ内部に熱ひずみを発生させ、ＤＰＦの破損を招く恐れがある。

この対策として、触媒ケースの上流側に配置される排気管を直線状に形成して触媒ケース内まで延長させ、この排気管の外周に多数の小穴と下流側に向かって拡開する案内板とを設けた排気ガス浄化装置がある。この排気ガス浄化装置は、排気管内を均等に流動する排気ガスを、小穴と案内板とを有する排気管によって排気管の全周方向から排気ガスを触媒ケース内に拡散させることで、触媒全体に排気ガスを晒して触媒の排気ガス浄化性能の向上を図っている。（特開２００５−４２６３１号）

特開２００８−１５１０８０号公報 特開２００５−４２６３１号公報

しかし、特許文献１のような湾曲部を形成した上流側排気管に、特許文献２のような小穴及び案内板を有する構造を適用した場合、排気ガスは排気管の湾曲部の半径方向外側の内壁に偏って流れるため、湾曲部の半径方向外側に沿って配置される小穴および案内板のみから多量の排ガスが触媒ケース内に流動し易くなり、排気ガスが触媒の一部分のみに集中して吹きかけられてしまうという問題があった。
また、案内板などの新規部品を新たに追加しているため、構造が複雑化するとともに、排気管を触媒ケースに組み付ける際に、排気管を入口部に取り付けた後に、入口部内に配置された排気管の下流端部に案内板を取り付ける作業が必要となり、製造工程が増加するという問題があった。

この発明は、排気ガス浄化装置において、製造性を向上しつつ、触媒を通過する排気ガスの流量を均一にして、排気ガス浄化性能を向上することを目的とする。

この発明は、排気通路がＬ状に湾曲する湾曲部を有する排気管を内燃機関に取り付け、前記排気管の下流側にテーパ状に拡がる入口部を有するとともに、触媒を収容する触媒ケースを連結した排気ガス浄化装置において、前記排気管の下流端部を前記触媒ケースの内側に突出させ、前記排気管の下流端部に前記排気管の軸方向に切り込んだ複数の切込部を形成し、これら切込部の間に形成される周壁を排気ガスの流れに対して斜めに交差するよう前記排気管の内側に屈曲したフィンを形成したことを特徴とする。

この発明の排気ガス浄化装置は、排気管の下流端部に形成されるフィンによって、排気管の上流側から流れて湾曲部の半径方向外側に沿って流れ込む排気ガスの向きを、触媒ケースの内側で斜め方向に変換させて、旋回流を発生させることができる。
これによって、この発明の排気ガス浄化装置は、排気ガスが触媒ケース内に配置される触媒の一部領域に偏って吹きかけられることがなくなり、排気ガスが均一に触媒を通過することができ、触媒による排気ガスの浄化性能を向上できる。
また、この発明の排気ガス浄化装置は、排気管の下流端部に一体的にフィンを形成したことで、従来構造のような新たな新規部品を形成することがなくなり、製造工程で新規部品を追加する必要がなくなり、製造工程を向上することができる。

図１は排気ガス浄化装置の断面図である。（実施例） 図２は排気ガス浄化装置の斜視図である。（実施例） 図３は排気管の斜視図である。（実施例） 図４は排気ガス浄化装置を備えた内燃機関の正面図である。（実施例） 図５は排気ガス浄化装置を備えた内燃機関の平面図である。（実施例） 図６は排気管の斜視図である。（変形例）

この発明の排気ガス浄化装置は、湾曲部を有する排気管の下流端部に形成したフィンで、湾曲部の半径方向外側に沿って流れ込む排気ガスの向きを変換し、排気ガスが均一に触媒を通過するようにしている。
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。図４・図５において、１は内燃機関、２は変速機である。内燃機関１は、車両のエンジンルームに横置きに搭載し、内燃機関１の左の側部に変速機２を連結している。
変速機２の前部には、ラジエータ３を配設している。ラジエータ３は、冷却ファン４を備えている。また、内燃機関１の前部には、排気マニホルド５を取り付けている。排気マニホルド５には、回転軸を左右方向に向けた排気過給機６を接続し、排気過給機６の下流側に排気管７を接続している。排気管７は、下流側を排気ガス浄化装置８の触媒ケース９に接続している。触媒ケース９の下流側には、車両後方に延びる後部排気管１０を接続している。
前記排気管７は、図１・図２に示すように、上流側に前記排気過給機６に接続される上流端部１１を有し、中間に排気通路１２がＬ状に湾曲する湾曲部１３を有し、下流側に前記触媒ケース９に接続される下流端部１４を有している。前記触媒ケース９は、円筒状の本体１５内に触媒１６を保持し、本体１５の上流端に下流側に向かってテーパ状に広がる入口部１７を有し、本体１５の下流端に下流側に向かって狭まる出口部１８を有している。入口部１７は、前記排気管７を接続する接続部１９を備えている。出口部１８は、前記後部排気管１０を接続する後部接続部２０を備えている。
排気管７は、上流端部１１を右側に向けて、下流端部１４を下側に向けて配置される。排気管７の上流端部１１は、前記排気過給機６に接続される。排気管７の下流端部１４は、ラジエータ３に沿って下側に延びるように配置した触媒ケース９の入口部１７に接続される。触媒ケース８の出口部１８には、前記後部排気管１０が接続される。

前記排気管７は、下流端部１４を触媒ケース９の入口部１７の内側に突出させて接続部１８に接続される。排気管７の下流端部１４には、図３に示すように、排気管７の軸方向（延長方向）に切り込んだ複数の切込部２１を形成している。排気管７は、これら切込部２１の間に形成される周壁２２の一部を屈曲して排気管７の内側に突出する突出部２３を形成し、下流端部１４に排気ガスの流れに対して斜めに交差するよう排気管７の内側に屈曲したフィン２４を一体的に形成している。排気管７は、フィン２４を入口部１７の内側に突出させて接続部１８に接続される。

排気ガス浄化装置８は、内燃機関１の運転に伴う排気ガスを排気管７から触媒ケース９内の触媒１６に流し、浄化して後部排気管９に流す。内燃機関１の排気ガスが排気管７内に流入した際に、排気ガス流（図１・図２の実線矢印）は排気管７の屈曲部１３の外側への偏りを生じるが、触媒ケース９の入口部１７の内側に配置したフィン２４によって流れが撹拌される。排気ガス浄化装置８は、触媒ケース９の入口部１７の内部全体に排気ガス流がフィン２４によって分散され、排気ガスの向きが斜め方向に変換されて旋回流となり、触媒１６全体に排気ガスが流れるので、触媒１６を通る排気ガス量の均一化を図ることができる。
フィン２４は、排気管７の一部であり、排気管７は通常、排気ガス浄化装置８の入口部１７に溶接等の方法により固定されるので、フィン２４が排気ガスから受けた熱（図１・図２の白抜き矢印）は排気管７及び入口部１７に拡散することにより、従来のように他の案内板や導入パイプ先端部に多数の小孔を設ける方法に比べて、フィン２４の温度を下げることができる。また、高価な耐熱材料を使わなくて良い。

このように、排気ガス浄化装置８は、排気管７の下流端部１７に排気ガスの流れに対して斜めに交差するよう排気管の内側に屈曲したフィン２４を形成し、このフィン２４を触媒ケース９の入口部１７の内側に突出させて続部１８に接続している。
一般的に、排気通路１２がＬ状に湾曲する排気管７の場合、排気ガスは排気管７の湾曲部１３の半径方向外側に偏った状態で流速を上げて流れる。
この排気ガス浄化装置８は、排気管７の下流端部１４に形成されるフィン２４によって、排気管７の上流側から流れて湾曲部１３の半径方向外側に沿って流れ込む排気ガスの向きを、触媒ケース９の内側で斜め方向に変換させて、旋回流を発生させることができる。
これによって、この排気ガス浄化装置８は、排気ガスが触媒ケース９内に配置される触媒１６の一部領域に偏って吹きかけられることがなくなり、排気ガスが均一に触媒１６を通過することができ、触媒１６による排気ガスの浄化性能を向上できる。
また、この排気ガス浄化装置８は、排気管７の下流端部１７に一体的にフィン２４を形成したことで、従来構造のような新たな新規部品を形成することがなくなり、製造工程で新規部品を追加する必要がなくなり、製造工程を向上することができる。

図６は、変形例を示すものである。変形例の排気ガス浄化装置８は、排気管７の下流端部１４のうち、湾曲部１３の半径方向内側の部分を切除して半径方向外側の部分を残し、この湾曲部１３の半径方向外側の下流端部１４に切込部２１を形成し、切込部２１の間に形成される周壁２２の一部を屈曲して排気管７の内側に突出する突出部２３を形成し、排気ガスの流れに対して斜めに交差するよう排気管７の内側に屈曲したフィン２４を一体的に形成している。
このように、変形例の排気ガス浄化装置８は、排気管７の下流端部１７のうち、少なくとも湾曲部１３の半径方向外側の下流端部１７にフィン２４を形成したことで、排気管７の上流から流動した排気ガスがフィン２４に当たった際に、このフィン２４で排気管７の湾曲部１３の半径方向外側に沿って流れる排気ガスの向きを半径方向内側に変換できる。
これによって、この排気ガス浄化装置８は、フィン２４の近傍で排気ガスを排気管７の湾曲部の半径方向外側から内側に流れる旋回流を発生できるため、触媒ケース９の入口部１７で排気ガスの流れが乱れることがなくなり、吸気抵抗を低減でき、スムーズに旋回流を触媒へと導くことができる。

この発明の排気ガス浄化装置は、湾曲部を有する排気管の下流端部に形成したフィンで、湾曲部の半径方向外側に沿って流れ込む排気ガスの向きを変換し、排気ガスが均一に触媒を通過するようにできるものであり、排気ガスに限らず、湾曲部を有する流路から流れ込むガスを処理する容器に適用することができる。

１ 内燃機関
２ 変速機
５ 排気マニホルド
６ 排気過給機
７ 排気管
８ 排気ガス浄化装置
９ 触媒ケース
１０ 後部排気管
１１ 上流端部
１３ 湾曲部
１４ 下流端部
１５ 本体
１６ 触媒
１７ 入口部
１８ 出口部
２１ 切込部
２２ 周壁
２３ 突出部
２４ フィン

Claims (2)

1. 排気通路がＬ状に湾曲する湾曲部を有する排気管を内燃機関に取り付け、
   前記排気管の下流側にテーパ状に拡がる入口部を有するとともに、触媒を収容する触媒ケースを連結した排気ガス浄化装置において、
   前記排気管の下流端部を前記触媒ケースの内側に突出させ、
   前記排気管の下流端部に前記排気管の軸方向に切り込んだ複数の切込部を形成し、
   これら切込部の間に形成される周壁を排気ガスの流れに対して斜めに交差するよう前記排気管の内側に屈曲したフィンを形成したことを特徴とする排気ガス浄化装置。
2. 前記排気管の下流端部のうち、少なくとも前記湾曲部の半径方向外側の下流端部に前記フィンを形成したことを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。

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