JP2017053283A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust purification device provided in an exhaust passage of an internal combustion engine.
従来、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置について、種々小型化のための提案がなされている。例えば、入口から流入した排気をハニカム担体の往流領域内を通った後、反転手段によって方向転換させ、還流領域を通って逆流させるようにした排気浄化装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の排気浄化装置では組込みスペースが僅かで済み、特に排気ターボ過給機の側方にあるスペースを有効に使用できるとされている。
Conventionally, various proposals have been made for downsizing an exhaust purification device provided in an exhaust passage of an internal combustion engine. For example, there has been proposed an exhaust emission control device in which exhaust gas flowing in from an inlet passes through a forward flow region of a honeycomb carrier, and is then redirected by a reversing unit and backflowed through a reflux region (for example, Patent Documents). 1). The exhaust purification device of
ところで、特許文献1の排気浄化装置におけるように、排気の流れを反転手段によって方向転換させるように構成する場合、排気の流れに偏りが生じる。このため、反転した排気が流れる領域では、触媒の体積効率が低下して浄化性能が悪化するおそれがある。また、排気の流れに関する圧損が増大して内燃機関の出力低下を来すおそれがある。
By the way, when it is configured to change the direction of the exhaust gas flow by the reversing means as in the exhaust gas purification device of
この状況にあって、排気の流れを反転させる構造を採る場合における上述のような問題に対処するための技術も既にいくつか提案されている。排気の流れを反転させる部位において、往流側後端のハニカム担体出口に対して還流側始端のハニカム担体入口を後退させるという提案(例えば、特許文献2参照)や、往流側後端近傍で排気の一部を外周側に導出する部材を設けるという提案(例えば、特許文献3参照)等である。 In this situation, several techniques have already been proposed for dealing with the above-described problems when adopting a structure that reverses the flow of exhaust. In a part where the flow of the exhaust gas is reversed, a proposal to retreat the honeycomb carrier inlet at the reflux side start end with respect to the honeycomb carrier outlet at the rear end on the forward side (see, for example, Patent Document 2) or in the vicinity of the rear end on the forward side A proposal to provide a member for leading a part of the exhaust to the outer peripheral side (for example, see Patent Document 3).
尚、以上は排気浄化装置である触媒コンバータの構造に関する提案であるが、ハニカムフィルタに関して、次のような提案もある。即ち、ハニカムフィルタの排気流入面から流出面に到るセルを螺旋状に構成し、このセルの螺旋状の流路を辿るうち排気中の煤やアッシュを効果的に捕集するというものである(例えば、特許文献4参照)。 In addition, the above is a proposal regarding the structure of the catalytic converter which is an exhaust purification device, but there is also the following proposal regarding the honeycomb filter. That is, the cells from the exhaust inflow surface to the outflow surface of the honeycomb filter are formed in a spiral shape, and the soot and ash in the exhaust gas are effectively collected while following the spiral flow path of the cell. (For example, refer to Patent Document 4).
既述のように、特許文献1の排気浄化装置では排気の流れに偏りが生じ、浄化性能が悪化したり圧損が増大するという問題がある。
また、特許文献2の排気浄化装置では、特許文献1の技術における上述の問題に対処するために、特許文献1のものよりデッドスペースが拡大してしまう。このため、小型化の点では不利である。
更に、特許文献3の排気浄化装置では、排気の一部を外周側に導出する部材を特設することを要し、圧損が増加してしまう等の問題が派生する。
一方、特許文献4所載の技術は、セルの流路が閉塞したフィルタ(ウォールフロー型)に適用されるものであり、通常の触媒(ウォールスルー型)には適用できない。仮に、適用しようとすれば、排気が流れない無駄なセルが増大する。即ち、デッドボリュームが大きくなって相対的に触媒の有効体積率が減少し、浄化性能の悪化や圧損の増加等が生じてしまう。
As described above, the exhaust gas purification apparatus of
Further, in the exhaust gas purification device of
Furthermore, in the exhaust gas purification apparatus of
On the other hand, the technique described in Patent Document 4 is applied to a filter (wall flow type) in which the flow path of the cell is blocked, and cannot be applied to a normal catalyst (wall through type). If it is to be applied, useless cells in which no exhaust flows will increase. That is, the dead volume increases and the effective volume ratio of the catalyst relatively decreases, resulting in deterioration in purification performance, increase in pressure loss, and the like.
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、触媒の有効体積率を向上でき小型化が可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can improve the effective volume ratio of the catalyst and can be downsized.
(1)内燃機関の排気通路(例えば、後述する排気通路2)に設けられ、第1のハニカム担体(例えば、後述する第1のハニカム担体11)に排気を浄化するための触媒が担持された第1の排気浄化部(例えば、後述する第1の排気浄化部10)と、
前記第1の排気浄化部の外側に(例えば、後述するように、第1のハニカム担体11の外側で外周を囲むように)設けられ、第2のハニカム担体(例えば、後述する第2のハニカム担体21)に排気を浄化するための触媒が担持された第2の排気浄化部(例えば、後述する第2の排気浄化部20)と、
前記第1の排気浄化部から流出した排気流の方向を反転させて前記第2の排気浄化部に導く排気流方向反転部(例えば、後述する排気流方向反転部40)と、を備え、
前記第1のハニカム担体は、排気の流入側から流出側に向って螺旋を描くように複数の第1段セルが延伸する螺旋セル構造を有する、内燃機関の排気浄化装置。
(1) A catalyst for purifying exhaust gas is carried on a first honeycomb carrier (for example,
A second honeycomb carrier (for example, a second honeycomb described later) is provided outside the first exhaust purification section (for example, as described later, so as to surround the outer periphery of the first honeycomb carrier 11). A second exhaust purification unit (for example, a second
An exhaust flow direction reversing unit (for example, an exhaust flow
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the first honeycomb carrier has a spiral cell structure in which a plurality of first stage cells extend so as to draw a spiral from the exhaust inflow side to the outflow side.
上記(1)の内燃機関の排気浄化装置では、第1のハニカム担体が、排気の流入側から流出側に向って螺旋を描くように複数の第1段セルが延伸する螺旋セル構造を有する。このため、螺旋状に延伸した螺旋セル構造から流出した排気は、旋回による遠心力により排気流方向反転部で効率よく外側に流れて反転し、第2の排気浄化部に流入する。
このため、排気流の方向の反転による圧損の増加を極小に留めながら、第1のハニカム担体の外側に設けられた第2の排気浄化部に排気を流通させることができ、排気浄化装置の全長を短縮できる。加えて、螺旋により流路を長くできるため、触媒の有効体積率を向上でき、小型化できる。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the above (1), the first honeycomb carrier has a spiral cell structure in which a plurality of first stage cells extend so as to draw a spiral from the exhaust inflow side to the outflow side. For this reason, the exhaust gas flowing out of the spirally extending spiral cell structure efficiently flows outward and reverses at the exhaust flow direction reversal unit due to the centrifugal force caused by the swirling, and flows into the second exhaust purification unit.
Therefore, the exhaust gas can be circulated through the second exhaust gas purification unit provided outside the first honeycomb carrier while minimizing the increase in pressure loss due to the reversal of the direction of the exhaust gas flow. Can be shortened. In addition, since the flow path can be lengthened by the spiral, the effective volume ratio of the catalyst can be improved and the size can be reduced.
(2)前記第1のハニカム担体は、外形が概略筒状体をなし、前記複数の第1段セルは、排気の流入側の方が流出側よりも前記螺旋の曲率が小さい(1)の内燃機関の排気浄化装置。 (2) The first honeycomb carrier has a substantially cylindrical outer shape, and the plurality of first-stage cells have a smaller curvature of the spiral on the exhaust inflow side than on the outflow side. An exhaust purification device for an internal combustion engine.
上記(2)の内燃機関の排気浄化装置では、上記(1)の内燃機関の排気浄化装置において特に、複数の第1段セルは、排気の流入側の方が流出側よりも前記螺旋の曲率が小さい。このため、通常では圧損が大きい部位、即ち、第1のハニカム担体の流入側に排気が直進して第1のハニカム担体の端面から内部に進入する当初の部位における圧損の増加が効果的に抑制される。従って、排気浄化装置全体としての圧損が低減される。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to (2) above, particularly in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to (1), the plurality of first stage cells have the curvature of the spiral on the exhaust inflow side than on the outflow side. Is small. For this reason, the increase in the pressure loss at the site where the pressure loss is usually large, that is, the initial site where the exhaust gas advances straight to the inflow side of the first honeycomb carrier and enters the inside from the end face of the first honeycomb carrier is effectively suppressed. Is done. Therefore, the pressure loss as the whole exhaust gas purification device is reduced.
(3)前記第2のハニカム担体は、外形が概略中空筒状体(例えば、後述する図12の形状)をなし、前記第1段セルにおける螺旋とは旋回方向が逆転した螺旋を描くように複数の第2段セルが当該中空筒状体の軸方向に延伸する第2の螺旋セル構造を有する、上記(1)又は(2)の内燃機関の排気浄化装置。 (3) The second honeycomb carrier has a substantially hollow cylindrical body (for example, the shape of FIG. 12 to be described later), and the spiral in the swirl direction is reversed from the spiral in the first stage cell. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to (1) or (2), wherein the plurality of second stage cells have a second spiral cell structure extending in the axial direction of the hollow cylindrical body.
上記(3)の内燃機関の排気浄化装置では、上記(1)又は(2)の内燃機関の排気浄化装置において特に、第2のハニカム担体は、外形が概略中空筒状体をなし、前記第1段セルにおける螺旋とは旋回方向が逆転した螺旋を描くように複数の第2段セルが当該中空筒状体の軸方向に延伸する第2の螺旋セル構造を有する。これにより、第1のハニカム担体内の複数の第1段セルを透過し流出端から吐出した排気流が、排気流方向反転部で流れの方向が反転し、第2のハニカム担体内の複数の第2段セルにその流入端から流入し、第2のハニカム担体21内の螺旋状の複数の第2段セルを流通するに際して、排気の進行に沿って見たときのセルの旋回方向が変化せず、圧損の増加が極小に抑制されて、高効率で排気の浄化が行われ得る。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to (3), particularly in the exhaust gas purification apparatus for the internal combustion engine according to (1) or (2), the second honeycomb carrier has a substantially hollow cylindrical outer shape. The spiral in the first-stage cell has a second spiral cell structure in which a plurality of second-stage cells extend in the axial direction of the hollow cylindrical body so as to draw a spiral in which the turning direction is reversed. As a result, the flow direction of the exhaust flow that has permeated through the plurality of first-stage cells in the first honeycomb carrier and discharged from the outflow end is reversed in the exhaust flow direction reversing section, and the plurality of the plurality of the plurality of first-stage cells in the second honeycomb carrier When turning into the second stage cell from its inflow end and flowing through the plurality of spiral second stage cells in the
(4)前記第1のハニカム担体は外形が概略筒状体をなし、前記複数の第1段セルは、前記第1のハニカム担体の中心側のセルほど外周側のセルよりも曲率が大きい螺旋を描くように構成されている(1)から(3)の何れか一の内燃機関の排気浄化装置。 (4) The first honeycomb carrier has a substantially cylindrical outer shape, and the plurality of first-stage cells have a spiral whose curvature is larger in the center side cell of the first honeycomb carrier than the outer side cell. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of (1) to (3), wherein
上記(4)の内燃機関の排気浄化装置では、上記(1)から(3)の何れか一の内燃機関の排気浄化装置において特に、複数の第1段セルは、中心軸側のセルほど外周側のセルよりも曲率が大きい螺旋を描くように構成されている。このため、第1のハニカム担体の流出側端面では、中心軸に近い位置から流出する排気ほど相対的に強い遠心力が作用して方向転換向し、外側にあって距離が離れた第2の排気浄化部の流入側に急速に向かうことができる。即ち、排気流方向反転部での排気流の方向の反転が高効率で行われる。第2のハニカム担体の流入端に流入する排気に偏在が生じ難く、触媒の有効体積率の減少が抑制される。この結果、排気浄化装置としての排気浄化性能が高水準に維持される。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to (4) above, in particular, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of (1) to (3), the plurality of first-stage cells are arranged on the outer periphery as the cells on the central axis side. It is configured to draw a spiral having a larger curvature than the cell on the side. For this reason, on the outflow side end face of the first honeycomb carrier, the exhaust gas flowing out from the position close to the central axis acts on a relatively strong centrifugal force to change direction, and the second is separated from the outside by a distance. It is possible to move rapidly toward the inflow side of the exhaust purification unit. In other words, the reversal of the exhaust flow direction at the exhaust flow direction reversing portion is performed with high efficiency. The exhaust flowing into the inflow end of the second honeycomb carrier is less likely to be unevenly distributed, and the reduction in the effective volume ratio of the catalyst is suppressed. As a result, the exhaust purification performance as the exhaust purification device is maintained at a high level.
(5)前記第1のハニカム担体は、流出側端面(例えば、後述する流出端111b)の形状が外周側よりも中心側ほど排気の流出方向に突出する凸状である(1)から(4)の何れか一の内燃機関の排気浄化装置。
(5) The first honeycomb carrier has a convex shape in which the shape of the outflow side end face (for example, an
上記(5)の内燃機関の排気浄化装置では、上記(1)から(4)の何れか一の内燃機関の排気浄化装置において特に、第1の排気浄化部における第1のハニカム担体の流出側端面の形状が外周側よりも中心側ほど排気の流出方向に突出する凸状である。このため第1のハニカム担体の複数の第1段セルを通って流出側端面から旋回流となって外側に吹き出す各個のセルからの排気が放射状に分散して相互に干渉することが回避される。従って、第1の排気浄化部の第1のハニカム担体の流出側端面から流出した排気が、排気流方向反転部を経て、効率よく外側の第2の排気浄化部の第2のハニカム担体(複数の第2段セル)に流入する。この結果、排気浄化装置全体としての圧損が低減される。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to (5), in particular, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of (1) to (4), the outflow side of the first honeycomb carrier in the first exhaust gas purification unit. The shape of the end surface is a convex shape that projects in the outflow direction of the exhaust toward the center side rather than the outer peripheral side. For this reason, it is avoided that the exhaust from each of the cells blown outward as a swirl flow from the outflow side end face through the plurality of first stage cells of the first honeycomb carrier is dispersed radially and interferes with each other. . Accordingly, the exhaust gas flowing out from the outflow side end face of the first honeycomb carrier of the first exhaust gas purification unit efficiently passes through the exhaust gas flow direction reversing unit, and the second honeycomb carrier (a plurality of the second exhaust gas purification units) on the outer side. The second stage cell). As a result, the pressure loss of the entire exhaust gas purification device is reduced.
(6)前記第1のハニカム担体は、流入側端面(例えば、後述する流入端111a)の形状が外周側よりも中心側ほど排気の流入方向に凹んだ凹状である(5)の内燃機関の排気浄化装置。
(6) In the internal combustion engine according to (5), the first honeycomb carrier has a concave shape in which the shape of an inflow side end surface (for example, an
上記(6)の内燃機関の排気浄化装置では、上記(5)の内燃機関の排気浄化装置において特に、第1の排気浄化部における第1のハニカム担体の流入側端面の形状が外周側よりも中心軸側ほど排気の流入方向に凹んだ凹状である。即ち、上記(5)の如く、第1のハニカム担体の流出側端面の形状が外周側よりも中心軸側ほど排気の流出方向に突出する凸状であっても、これに対応して、第1のハニカム担体の流入側端面の形状が外周側よりも中心側ほど排気の流入方向に凹んだ凹状である。このため、第1のハニカム担体の中心に近い流路と中心から離隔した流路とで流路長に差が生じない。従って、各流路の圧損に差が生ぜず、排気の分布に偏りが生じない。この結果、第1のハニカム担体における触媒の有効体積率の減少が抑制される。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of (6) above, particularly in the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine of (5) above, the shape of the inflow side end face of the first honeycomb carrier in the first exhaust gas purification unit is more than the outer peripheral side. The central axis is a concave shape that is recessed in the exhaust inflow direction. That is, as described in (5) above, even if the shape of the outflow side end face of the first honeycomb carrier is a convex shape that protrudes in the exhaust outflow direction from the outer peripheral side toward the central axis side, The shape of the end face on the inflow side of one honeycomb carrier is a concave shape that is recessed in the inflow direction of exhaust toward the center side rather than the outer peripheral side. For this reason, there is no difference in the channel length between the channel close to the center of the first honeycomb carrier and the channel separated from the center. Therefore, there is no difference in the pressure loss of each flow path, and the exhaust distribution is not biased. As a result, a decrease in the effective volume ratio of the catalyst in the first honeycomb carrier is suppressed.
(7)前記第1のハニカム担体は、前記第1段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において同心状の周壁部(例えば、後述する同心状の周壁部S61、S62、S63、S64、…S6n)及び放射状の側壁部(例えば、後述する放射状の側壁部R61、R62、R63、R64、…R6m)を有している(2)から(6)の何れか一の内燃機関の排気浄化装置。 (7) In the first honeycomb carrier, the cell walls that define the first stage cell have concentric peripheral wall portions (for example, concentric peripheral wall portions S61 and S62 described later) in a cross-sectional view orthogonal to the central axis. S63, S64,... S6n) and radial side wall portions (for example, radial side wall portions R61, R62, R63, R64,... R6m, which will be described later), any one of (2) to (6) Engine exhaust purification system.
上記(7)の内燃機関の排気浄化装置では、上記(2)から(6)の何れか一の内燃機関の排気浄化装置において特に、第1のハニカム担体は、各第1段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において、同心状の周壁部及び放射状の側壁部を有している。このため、第1のハニカム担体は外形が概略筒状体をなしていても、外周面に臨む位置におけるセルも外周の湾曲に応じて狭められることがなく、断面積が確保される。従って、第1のハニカム担体の断面における位置によらず、各セル(第1段セル)が有効に機能する。この結果、第1のハニカム担体における触媒の有効体積率の減少が回避される。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to (7), in particular, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of (2) to (6), the first honeycomb carrier partitions each first stage cell. The cell wall has a concentric peripheral wall portion and a radial side wall portion in a cross-sectional view orthogonal to the central axis. For this reason, even if the outer shape of the first honeycomb carrier is a substantially cylindrical body, the cells at the position facing the outer peripheral surface are not narrowed according to the curvature of the outer periphery, and the cross-sectional area is ensured. Therefore, each cell (first stage cell) functions effectively regardless of the position in the cross section of the first honeycomb carrier. As a result, a decrease in the effective volume ratio of the catalyst in the first honeycomb carrier is avoided.
(8)前記第1のハニカム担体は、前記第1段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において同心状の周壁部(例えば、後述する周壁部S71、S72、S73、S74、…S7n)及びこの同心状の周壁部と交差する方向の側壁部(例えば、後述する側壁部D11、D12、D13、…、D21、D22、D23、…、D31、D32、D33、…)を有し、前記周壁部及び側壁部は、各前記第1段セル(例えば、後述する各セルQ11、Q22、Q33、…)の断面積が等しくなるように配置されている(2)から(6)の何れか一の内燃機関の排気浄化装置。 (8) In the first honeycomb carrier, the cell walls defining the first stage cells have concentric peripheral wall portions in a cross-sectional view orthogonal to the central axis (for example, peripheral wall portions S71, S72, S73, and S74 described later). ,... S7n) and side wall portions (for example, side wall portions D11, D12, D13,..., D21, D22, D23,..., D31, D32, D33,... Described later) in a direction intersecting the concentric peripheral wall portion. The peripheral wall portion and the side wall portion are arranged so that the cross-sectional areas of the respective first stage cells (for example, cells Q11, Q22, Q33,... Described later) are equal to each other (6) to (6) The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of the above.
上記(8)の内燃機関の排気浄化装置では、上記(2)から(6)の何れか一の内燃機関の排気浄化装置において特に、第1のハニカム担体は、各第1段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において同心状の周壁部及びこの同心状の周壁部と交差する方向の側壁部を有し、周壁部及び側壁部は、各セルの断面積が等しくなる配置されている。このため、第1のハニカム担体は外形が概略筒状体をなしていても、外周面に臨む位置におけるセルも中心軸近傍のセルも圧損が等しい。従って、排気の分布に偏りが生じない。この結果、第1のハニカム担体における触媒の有効体積率の減少が抑制される。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to (8), in particular, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of (2) to (6), the first honeycomb carrier partitions each first stage cell. The cell wall has a concentric peripheral wall portion and a side wall portion in a direction intersecting the concentric peripheral wall portion in a cross-sectional view orthogonal to the central axis, and the cross-sectional area of each cell is equal in the peripheral wall portion and the side wall portion. Has been placed. For this reason, even if the outer shape of the first honeycomb carrier is a substantially cylindrical body, the pressure loss is the same in the cell at the position facing the outer peripheral surface and the cell in the vicinity of the central axis. Therefore, there is no bias in the exhaust distribution. As a result, a decrease in the effective volume ratio of the catalyst in the first honeycomb carrier is suppressed.
(9)前記第1のハニカム担体は、前記第1段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において同心状の周壁部(例えば、後述する周壁部S81、S82、S83、S84、…S8n)及びこの周壁部と交差する方向の側壁部(例えば、後述する側壁部D11、D12、D13、…、D21、D22、D23、…、D31、D32、D33、…)を有し、前記周壁部及び側壁部は、前記第1段セル(例えば、後述する各セルQ11、Q22、Q33、…)の断面積が中心軸側よりも外周側ほど大きくなるように配置されている(2)から(6)の何れか一の内燃機関の排気浄化装置。 (9) In the first honeycomb carrier, the cell walls defining the first stage cells have concentric peripheral wall portions (for example, peripheral wall portions S81, S82, S83, and S84 described later) in a cross-sectional view orthogonal to the central axis. ,... S8n) and side wall portions (for example, side wall portions D11, D12, D13,..., D21, D22, D23,..., D31, D32, D33,. The peripheral wall portion and the side wall portion are arranged so that the cross-sectional area of the first stage cell (for example, each cell Q11, Q22, Q33,... Described later) is larger toward the outer peripheral side than the central axis side (2 ) To (6), the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine.
上記(9)の内燃機関の排気浄化装置では、上記(2)から(6)の何れか一の内燃機関の排気浄化装置において特に、第1のハニカム担体は、前記第1段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において同心状の周壁部及びこの周壁部と交差する方向の側壁部を有し、周壁部及び側壁部は、第1段セルの断面積が中心軸側よりも外周側ほど大きくなるように配置されている。このため、概略筒状体である第1のハニカム担体の外周面に臨む位置におけるセルほど中心軸近傍のセルよりも圧損が小さい。従って、当該排気浄化装置が内燃機関と滑らかに接続されるべく排気流入口の径が絞り込まれている場合においても、内燃機関からの排気が、第1のハニカム担体の外周側にも適度に分散する。この結果、第1のハニカム担体における触媒の有効体積率の減少が抑制され、全体的な圧損も抑制される。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to (9), in particular, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of (2) to (6), the first honeycomb carrier defines the first stage cell. The cell wall has a concentric peripheral wall portion in a cross-sectional view orthogonal to the central axis and a side wall portion in a direction intersecting with the peripheral wall portion, and the peripheral wall portion and the side wall portion have a cross-sectional area of the first stage cell on the central axis side. It arrange | positions so that it may become large toward the outer peripheral side. For this reason, the pressure loss is smaller in the cell at the position facing the outer peripheral surface of the first honeycomb carrier which is a substantially cylindrical body than the cell in the vicinity of the central axis. Therefore, even when the diameter of the exhaust inlet is narrowed down so that the exhaust purification device can be smoothly connected to the internal combustion engine, the exhaust from the internal combustion engine is appropriately dispersed also on the outer peripheral side of the first honeycomb carrier. To do. As a result, the decrease in the effective volume ratio of the catalyst in the first honeycomb carrier is suppressed, and the overall pressure loss is also suppressed.
本発明によれば、触媒の有効体積率を向上でき小型化が可能な内燃機関の排気浄化装置を具現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which can improve the effective volume ratio of a catalyst and can be reduced in size can be embodied.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1、図2、及び、図3は、本発明の内燃機関の排気浄化装置(以下、適宜、排気浄化装置という)の一実施形態を表す図である。
図1は本発明の内燃機関の排気浄化装置の一実施形態の断面斜視図、図2は図1の内燃機関の排気浄化装置の部分側断面を表す模式図、図3は図1の内燃機関の排気浄化装置の部分横断面を表す模式図である。
図1、図2、及び、図3において、対応部には同一の符号が附してある。
図1及び図2で、左側が内燃機関の排気通路2(図2に破線図示)における排気流の上流側、右側が排気流の下流側である。
FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3 are diagrams showing an embodiment of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine (hereinafter, referred to as an exhaust gas purification device as appropriate) of the present invention.
1 is a cross-sectional perspective view of an embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing a partial side cross section of the exhaust gas purification apparatus for the internal combustion engine of FIG. 1, and FIG. It is a schematic diagram showing the partial cross section of this exhaust gas purification device.
1, 2, and 3, the corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
1 and 2, the left side is the upstream side of the exhaust flow in the exhaust passage 2 (shown by the broken line in FIG. 2) of the internal combustion engine, and the right side is the downstream side of the exhaust flow.
尚、上記における上流側、下流側の向きは、排気浄化装置全体を外側から見た場合の流れの向きである。詳細には、後述するように、排気浄化装置の内部では、第1の排気浄化部10内での排気流は総体として上記の向きに沿う螺旋状の流れであるが、第2の排気浄化部20内では上記とは逆方向である。即ち、第2の排気浄化部20内では総体として上記とは反対方向の流れになり、その下流で再び反転して、排気浄化装置全体を外側から見た場合の流れの向きになる。
Note that the upstream and downstream directions in the above are the flow directions when the entire exhaust gas purification apparatus is viewed from the outside. Specifically, as will be described later, inside the exhaust purification device, the exhaust flow in the first
第1の排気浄化部10内に外形が概略筒状体をなす第1のハニカム担体11が設けられ、この第1のハニカム担体11内に、排気の流路となる複数のセルである複数の第1段セルが延伸している。ここに排気を浄化するための触媒が担持されている。
尚、以下の説明において、第1段セルを、適宜、セルと称する。
A
In the following description, the first stage cell is appropriately referred to as a cell.
図2では、概略筒状体をなす第1のハニカム担体11の中心軸Xの上方部分に排気浄化装置1の側断面が描かれている。
図3の部分横断面を併せ参照して明らかなように、第1のハニカム担体11の外側で外周を囲むようにして環状の第2の排気浄化部20が設けられている。第2の排気浄化部20内に、外形が概略中空筒状体、即ち、環状のブロック体である第2のハニカム担体21が設けられ、この第2のハニカム担体21にも排気を浄化するための触媒が担持されている。
In FIG. 2, a side cross section of the exhaust
As apparent from the partial cross section of FIG. 3, an annular second
第1の排気浄化部10及び第2の排気浄化部20を含む排気浄化装置1は、第2の排気浄化部20の外周側で中心軸Xの周りの最外周の周面をなす、例えば、ステンレス鋼板等でなる外殻部31を有する。この外殻部31内に、第1のハニカム担体11と第2のハニカム担体21との隔壁を構成する担体隔壁部32が設けられている。更に、外殻部31が内燃機関(不図示)側に接続されるように排気流の上流側に延びた入口側接続部33と、排気流を下流側に排出するため排気通路2における下流側配管(不図示)に接続されるように径が絞り込まれた出口側接続部34が形成されている。
The
排気浄化装置1には、入口側接続部33から未処理の排気3a(図2に白抜きの矢線にて図示)が第1のハニカム担体11の、図1及び図2では左端側である排気の流入側(流入端11a側)に向けて流入し、この排気浄化装置1で浄化された排気3b(図2に白抜きの矢線にて図示)が出口側接続部34から排出される。
In the exhaust
図1及び図2を参照すると、外殻部31内には、第1のハニカム担体11の、図では右端側である排気の流出側(流出端11b側)から、第2のハニカム担体21の、図では右端側である排気の流入側(流入端21a側)へと排気流の方向を転換させる排気流方向反転部40が設けられている。
Referring to FIGS. 1 and 2, in the
排気流方向反転部40は、対向板部41と、環状板部42とを有する。対向板部41は、第1のハニカム担体11の流出端11b及び第2のハニカム担体21の流入端21aに対し一定の間隔を保って対向し、流出端11bから流出する排気が中心軸X方向に流れるのを阻止して外周方向に向かわせる仮想円板状の部分である。環状板部42は、対向板部41外周の全周から側面視(図2)で弧を描きながら前方(図にて左方)に延びて第2のハニカム担体21の外周をその流出端21bに亘って包囲する部分である。
The exhaust flow
排気流方向反転部40の対向板部41と、第1のハニカム担体11の流出端11b及び第2のハニカム担体21の流入端21aとの間に、流出端11bから流出した排気を流入端21aに流入させるべく方向転換させるように排気流を流通させる転換流路41aが形成される。
Between the
また、排気流方向反転部40の環状板部42と上述の外殻部31との間には、第2のハニカム担体21の流出端21bから流出した排気を後方(図にて右方)の出口側接続部34に向けて排出する排出流路42aが形成される。
Further, between the
図3を併せ参照して明らかなように、横断面視では、第2のハニカム担体21は、概略筒状体の第1のハニカム担体11の外周側を担体隔壁部32を介して包囲する環状のブロック体である。また、このような第2のハニカム担体21を外周側から環状板部42が包囲している。既述のように、この環状板部42と外殻部31との間に排出流路42aが形成される。
As is apparent with reference to FIG. 3 as well, in a cross-sectional view, the
次に、図1、図2、及び、図3を参照して説明した第1のハニカム担体11内におけるセルによって構成される排気の流路について、図4及び図5を参照して説明する。
図4及び図5は、図1、図2、及び、図3の内燃機関の排気浄化装置の、第1のハニカム担体11内におけるセルである複数の第1段セルによって構成される排気の流路を概念的に表している。
図4は、第1のハニカム担体11内における複数の第1段セルのうち、代表的に1つのセルにより構成される排気の流路を側面視した様子を概念的に表す模式図である。また、図5は、図4における排気の流路を断面視した様子を概念的に表している。
図4及び図5において、図1、図2、及び、図3との対応部には同一の符号が附してある。
Next, the exhaust gas flow path constituted by the cells in the
FIGS. 4 and 5 show the flow of exhaust gas constituted by a plurality of first stage cells which are cells in the
FIG. 4 is a schematic view conceptually showing a side view of an exhaust passage typically constituted by one cell among a plurality of first-stage cells in the
4 and 5, the same reference numerals are given to corresponding parts in FIGS. 1, 2, and 3.
図4及び図5を併せ参照して容易に理解される通り、図1、図2、及び、図3を参照して既述の担体隔壁部32の内側に配された第1のハニカム担体11内に複数存在しているセル(第1段セル)のうち、代表的に1つのセル110に注目すると、このセル110は、第1のハニカム担体11の排気の流入側(流入端11a側)から流出側(流出端11b側)に向って螺旋を描くようにセルが延伸する螺旋セル構造を有している。尚、図では、代表的に1つのセル110について描いているが、第1のハニカム担体11の何れのセルも、セル110と同様の螺旋状に延伸した構造を有している。
As easily understood with reference to FIGS. 4 and 5, the
一方、第2のハニカム担体21におけるセルは、後段で図12及び図13を参照して詳述するように、第1のハニカム担体11におけるような螺旋セル構造とは中心軸X周りの旋回方向が逆転した螺旋セル構造を有する。即ち、第2のハニカム担体21は、図4における各セル(代表的にセル110が図示されている)の螺旋のピッチとは逆ピッチの螺旋セル構造を有する。
On the other hand, the cells in the
次に、図1、図2、及び、図3、並びに、図4、及び、図5を参照して説明した排気浄化装置1の作用について説明する。
内燃機関(不図示)側からの排気3a(図2)が第1のハニカム担体11の流入端11a側から第1のハニカム担体11に流入する。詳細には、第1のハニカム担体11における既述の螺旋セル構造の各セルに排気3aが流入する。
上述のように第1のハニカム担体11における既述の螺旋セル構造の各セルに流入した排気は、螺旋状の流路を進みながら触媒により浄化されつつ旋回流となって第1のハニカム担体11の流出端11b(即ち、複数の第1段セルの流出端)から流出する。
Next, the operation of the exhaust
As described above, the exhaust gas flowing into each cell of the above-described spiral cell structure in the
螺旋状に延伸したセル(図4に、代表的に1つのセル110を表記)から流出した排気は、旋回による遠心力により排気流方向反転部40で効率よく流れ方向が転換され第2の排気浄化部20に流入する。
詳細には、第1のハニカム担体11の流出端11bから流出する排気は、旋回による遠心力により、流出端11bの法線方向には直進せず、概略筒状体をなしている第1のハニカム担体11の外周側へと偏向する。即ち、流出端11bから流出したときから既に放射方向に進む傾向を持つ。
Exhaust gas flowing out from the spirally extended cell (represented by one
Specifically, the exhaust gas flowing out from the
排気流方向反転部40では、上述のように、流出端11bより流出した当初より偏向する傾向を帯びた排気流を、転換流路41aの部分で、外周側の第2の排気浄化部20における第2のハニカム担体21の流入端21a(即ち、後述する複数の第2段セルの流入端)に効率的に導くことができる。
このため、排気流方向反転部40における排気流の方向転換による圧損の増加を極小に留めることができる。
In the exhaust flow
For this reason, the increase in the pressure loss due to the change in the direction of the exhaust flow in the exhaust flow
本実施形態の排気浄化装置1では、上述のように圧損の問題を解決した上で、第1のハニカム担体11とは流れの方向(図2では左から右)を異にする第2の排気浄化部に排気を流通(流通方向は、図2では右から左に反転)させる構成を採る。このように排気流を途中で反転させる部分を有するレイアウトを採るため、排気浄化装置全体として排気の流入側から流出側までが直線的に連なるレイアウトを採るものに比し装置の全長が大幅に短縮される。従って、小型で且つ圧損が少なく浄化性能に優れた排気浄化装置1が実現される。
In the exhaust
次に、排気浄化装置1の他の態様について、図6を参照しながら説明する。
図6は、図1の内燃機関の排気浄化装置の他の態様を表す模式図であり、特に、第1のハニカム担体11内における代表的な2つのセルによって構成される排気の各流路を概念的に表している。これら2つのセルについては、説明の便宜上、敢えて大きさを誇張して表している。
図6において、既述の図1、図2及び図3、並びに、図4及び図5との対応部には同一の符号が附してある。
Next, another aspect of the exhaust
FIG. 6 is a schematic diagram showing another aspect of the exhaust gas purification apparatus for the internal combustion engine of FIG. 1, and in particular, shows each flow path of exhaust gas constituted by two typical cells in the
In FIG. 6, the same reference numerals are given to the corresponding parts in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 and FIG. 4 and FIG. 5 described above.
図6の態様における既述の図4の態様との相違点は、螺旋状セルの旋回の緩急の違いにある。即ち、図6の態様における螺旋のセルは複数形成され、これら複数の螺旋状のセルは、第1のハニカム担体11の中心軸Xに近いセル(図中の螺旋状のセル111)ほど中心軸Xから離隔したセル(図中の螺旋状のセル112)よりも相対的に曲率が大きい螺旋を描くように構成されている。
The difference between the embodiment of FIG. 6 and the embodiment of FIG. 4 described above lies in the difference in the turning speed of the spiral cell. That is, a plurality of spiral cells in the embodiment of FIG. 6 are formed, and the plurality of spiral cells are closer to the center axis X of the first honeycomb carrier 11 (the
図6の態様では、第1のハニカム担体11の流出端11bでは、中心軸Xに近い位置から流出する排気ほど相対的に強い遠心力が作用して方向転換し、第2の排気浄化部20の流入側である第2のハニカム担体21の流入端21aに急速に向かうことができる。このため、第2のハニカム担体21の流入端21aまでの距離が相対的に遠い部位においてもこの流入端21aに到るまでに遅延が生じず、排気流方向反転部40での排気流の方向転換が高効率で行われる。従って、第2のハニカム担体21の流入端21aに流入する排気に偏在が生じ難く、触媒の有効体積率の減少が抑制される。この結果、排気浄化装置1としての排気浄化性能が高水準に維持される。
In the aspect of FIG. 6, at the
次に、排気浄化装置1の更に他の態様について、図7、図8、及び、図9を参照しながら説明する。
図7は、図1、図2、及び、図3における第1のハニカム担体内のセルによって構成される排気の流路の更に他の態様を説明するための図、図8は図7により説明される排気の流路について詳細を図示する第1のハニカム担体内の部分を表す図、図9は図8により表された第1のハニカム担体内の部分を詳細に示す斜視図である。
Next, still another aspect of the exhaust
FIG. 7 is a view for explaining still another aspect of the exhaust flow path constituted by the cells in the first honeycomb carrier in FIGS. 1, 2, and 3, and FIG. 8 is described with reference to FIG. FIG. 9 is a perspective view showing a part in the first honeycomb carrier shown in FIG. 8 in detail, and FIG. 9 is a perspective view showing a part in the first honeycomb carrier in detail.
図7における横軸は、第1のハニカム担体11の流入端11a(図中、入口と表記)から流出端11b(図中、出口と表記)に向かう中心軸X方向の距離(図中、ハニカム長さ方向距離と表記)である。また、縦軸は、既述の螺旋状のセルにおける単位長さ当りの回転角度である。即ち、縦軸は、螺旋の急さに相当する。
The horizontal axis in FIG. 7 is the distance in the central axis X direction from the
排気浄化装置1の更に他の態様においては、図7に表されたように、第1のハニカム担体11内の螺旋セル構造におけるセルは、第1のハニカム担体11の流入端11aにおいて螺旋の旋回が最も緩く、流出端11bに向かうほどに螺旋の旋回が急になっている。
換言すれば、螺旋状のセルは、排気の流入側の方が流出側よりも相対的に螺旋の曲率が小さい。
このため、通常では圧損が大きい部位、即ち、第1のハニカム担体11の流入側に排気が直進して第1のハニカム担体11の流入端11aから内部に進入する当初の部位における圧損の増加が効果的に抑制される。従って、排気浄化装置1全体としての圧損が低減される。
In still another aspect of the exhaust
In other words, the spiral cell has a relatively smaller spiral curvature on the exhaust inflow side than on the outflow side.
For this reason, there is usually an increase in pressure loss at the site where the pressure loss is large, that is, the initial site where the exhaust gas advances straight to the inflow side of the
次に、図7を参照して説明した螺旋セル構造の具体例について更に詳述する。
第1のハニカム担体11内の個々のセルは、既述のとおり、図4のセル110や図6のセル111、112の如くに、第1のハニカム担体11の流入端11aから流出端11bまで螺旋状に形成されている。
Next, a specific example of the spiral cell structure described with reference to FIG. 7 will be described in more detail.
As described above, the individual cells in the
本発明における螺旋セル構造では、第1のハニカム担体11内に、複数本の螺旋セルが、担体の中心軸X近傍の旋回半径が小径のものから、担体の外周近傍の旋回半径が大径のものまで、同心状に径方向に多層をなして構成される。
この同心状に径方向に多層をなしているという点については、後述する図10を参照することは視覚的理解の便宜となる。
In the spiral cell structure of the present invention, a plurality of spiral cells in the
Regarding the concentric radial layers, it is convenient for visual understanding to refer to FIG. 10 described later.
更に、上述の同心状の多層のセルのうち同じ層に該当する複数の螺旋セルは、その旋回半径を共通にしながら、第1のハニカム担体11の流入端11aから流出端11bに向かう位置(即ち、中心軸X方向の位置)に関して、旋回の位相が順次ずれた形態をなしている。この結果、第1のハニカム担体11を中心軸Xに直交する断面視で表したとき、周方向に整列した複数の第1段セルの横断面が出現する。
このように、周方向に整列した複数の第1段セルの横断面が出現する点についても、後述する図10を参照することは視覚的理解の便宜となる。
Further, among the plurality of concentric multilayer cells described above, the plurality of spiral cells corresponding to the same layer have a common turning radius and a position from the
As described above, referring to FIG. 10, which will be described later, is also convenient for visual understanding of the appearance of the cross-sections of the plurality of first-stage cells aligned in the circumferential direction.
次に、同心状の多層のセルのうち同じ層に該当して旋回半径を共通にしながら、上述のように中心軸X方向の位置に関する位相を異にする形態で複数の第1段セルが形成されている様子について、以下に図8、及び、図9を参照しながら説明する。 Next, a plurality of first-stage cells are formed in the form in which the phases relating to the position in the central axis X direction are different as described above while corresponding to the same layer among the concentric multilayer cells and having the same turning radius. The manner in which this is done will be described below with reference to FIGS. 8 and 9. FIG.
図9は、図8により表された第1のハニカム担体11内の中心軸Xを軸とする中心軸X近傍の仮想円筒の部分11vの螺旋セル構造を詳細に示す斜視図である。
図9は、上述の第1のハニカム担体11内の中心軸X近傍の部分11vの螺旋セル構造における1つのセルCrcに関し、このセルCrcを区画している要素を示している。
図9は、セルCrcの外周側の周壁部を取り払っている状態を表しているため、セルCrcよりも1層内側のセルCr-1,cが流出端11bに認められる。
Crcにおけるサフィックスrは当該セルが最外周側から内側に何番目かを表している。また、サフィックスcは、当該周壁部により区画されるセルが、既定断面で見たとき、適宜の基準位置から周方向に何番目かを表している。
FIG. 9 is a perspective view showing in detail the spiral cell structure of the virtual
FIG. 9 shows the elements defining the cell Crc with respect to one cell Crc in the spiral cell structure of the
FIG. 9 shows a state in which the peripheral wall portion on the outer peripheral side of the cell Crc is removed, so that the cell Cr-1, c one layer inside the cell Crc is recognized at the
The suffix r in Crc represents the number of the cell from the outermost peripheral side to the inner side. Further, the suffix c represents the number of cells divided by the peripheral wall portion in the circumferential direction from an appropriate reference position when viewed in a predetermined cross section.
図9では、セルCrcの外周側の周壁部を取り払って内部が目視される状態で、隣接した一対の螺旋状のセル側壁のうちの一方であるセル側壁Hrcのみが図示してある。
Hrcにおけるサフィックスrは、当該周壁部により区画されるセルが最外周側から内側に何番目かを表している。また、サフィックスcは、当該周壁部により区画されるセルが、既定断面で見たとき、適宜の基準位置から周方向に何番目かを表している。
In FIG. 9, only the cell side wall Hrc, which is one of a pair of adjacent spiral cell side walls, is shown in a state in which the peripheral wall portion on the outer peripheral side of the cell Crc is removed and the inside is visually observed.
The suffix r in Hrc represents the number of cells partitioned by the peripheral wall portion from the outermost peripheral side to the inner side. Further, the suffix c represents the number of cells divided by the peripheral wall portion in the circumferential direction from an appropriate reference position when viewed in a predetermined cross section.
セルCrcは、中心軸Xの周りに同軸状に隣接する2つの円筒の該当部分である一対の周壁部Pr及びPr-1と、一対のセル側壁Hrc及びHrc-1(図9では説明の便宜上Hrcのみを図示)とによって区画されている。
PrにおけるサフィックスrはセルCrcを区画する一方の周壁部が最外周側から担体隔壁部32(図2、図3、図6参照)よりも内側に何番目かを表している。
周壁部Pr-1はセルCrcの外周側の周壁部であり、図9では、その内側を図示するべく既述のように取り払ってあり見えない。
The cell Crc includes a pair of peripheral wall portions Pr and Pr-1 corresponding to two cylindrical cylinders adjacent to each other coaxially around the central axis X, and a pair of cell side walls Hrc and Hrc-1 (for convenience of explanation in FIG. 9). Only Hrc is shown).
The suffix r in Pr represents the number of the one peripheral wall portion defining the cell Crc inward from the outermost peripheral side of the carrier partition wall portion 32 (see FIGS. 2, 3, and 6).
The peripheral wall portion Pr-1 is a peripheral wall portion on the outer peripheral side of the cell Crc. In FIG. 9, the inner side thereof is removed as described above so as not to be seen.
図9では、第1のハニカム担体11の流出端11bに中心軸X近傍の部分11vの各セルの区画が目視される。流出端11bに着目すると、上述の1つのセルCrcよりも1層内周側のセルCr-1,cについては、その四周を囲む各一対の周壁部及びセル側壁が視認される。
本例の螺旋状の各セルは、図7を参照して既述のように、排気の流入側の方が流出側よりも相対的に螺旋の曲率が小さい点が一つの特徴である。
In FIG. 9, the section of each cell of the
As described above with reference to FIG. 7, the spiral cells of this example are characterized in that the spiral curvature is relatively smaller on the exhaust inflow side than on the outflow side.
この点を、代表的にセルCrcのセル側壁Hrcに着目して説明する。
図9におけるセル側壁Hrcを、説明の便宜上、第1のハニカム担体11の中心軸Xに沿う位置を異にする3つの部分に分けて考察する。即ち、流入端11a側に近い部分をHrc−1とし、流入端11aと流出端11bとの中間に該当する部分をHrc−2とし、流出端11b側に近い部分をHrc−3とする。
図9を参照して顕著なように、セル側壁Hrcは、周壁部Prの周囲に螺旋状にフィンを回らせる如くに形成され、且つ、流入端11a側から流出端11b側に向けて、全体的に、次第に螺旋の曲率が大きくなる傾向を呈している。
即ち、上記Hrc−1の部分で最も螺旋の曲率が小さく(即ち、旋回が緩く)、上記Hrc−2の部分で螺旋の曲率は中程度であり、上記Hrc−3の部分で最も螺旋の曲率が大きい(即ち、旋回が急である)。
This point will be described by paying attention to the cell side wall Hrc of the cell Crc as a representative.
For convenience of explanation, the cell side wall Hrc in FIG. 9 is divided into three parts with different positions along the central axis X of the
As is noticeable with reference to FIG. 9, the cell side wall Hrc is formed so that the fins are spirally wound around the peripheral wall portion Pr, and the entire side wall Hrc is directed from the
That is, the curvature of the spiral is the smallest in the Hrc-1 portion (ie, the turning is slow), the curvature of the spiral is moderate in the Hrc-2 portion, and the spiral curvature is the most in the Hrc-3 portion. Is large (ie, the turn is steep).
セルCrcは上述のようなセル側壁Hrcと対をなすセル側壁Hr,c+1(不図示)によってその両側方が区画されるものであり、第1のハニカム担体11の流入端11aにおいて螺旋が最も緩く、流出端11bに向かうほどに螺旋が急になる。
このため、セルにおける排気の流通に関して、通常では圧損が大きい上記Hrc−1の部分での圧損が抑制される一方、流出端11b近傍の上記Hrc−3の部分では急な旋回を成す部分で、排気が相対的に強い遠心力を得て急速な方向転換が生じる。
即ち、図1及び図2における第2の排気浄化部20の流入側である第2のハニカム担体21の流入端21aに急速に向かうことができる。このため、この流入端21aに到るまでの排気流の方向転換が高効率で行われる。従って、排気浄化装置1としての排気浄化性能が高水準に維持される。
The cell Crc is partitioned on both sides by the cell side wall Hr, c + 1 (not shown) paired with the cell side wall Hrc as described above, and a spiral is formed at the
For this reason, with regard to the flow of exhaust gas in the cell, the pressure loss in the Hrc-1 portion where the pressure loss is usually large is suppressed, while the Hrc-3 portion in the vicinity of the
That is, it is possible to rapidly head to the
次に、排気浄化装置1の第1のハニカム担体における螺旋セル構造の一つの態様について、図10を参照しながら説明する。
図10は、排気浄化装置の第1のハニカム担体における螺旋セル構造の一例をその断面で表す模式図であり、特に、第1のハニカム担体11の外周面に近い部位について部分的に中心軸Xに直交する断面視で表している。
Next, one aspect of the spiral cell structure in the first honeycomb carrier of the
FIG. 10 is a schematic view showing an example of a spiral cell structure in the first honeycomb carrier of the exhaust emission control device in a cross section, and in particular, a portion near the outer peripheral surface of the
図10を参照すると、第1のハニカム担体11はその断面視において、各セルを区画するセル壁が、同心状の周壁部及び放射状の壁部を有している。即ち、図10では、同心状の周壁部は、最外周において既述の担体隔壁部32の直下にある壁部から内部(中心軸X)に向けて、順にS61、S62、S63、S64、…S6nのように所定数の同心状の周壁部を構成している。また、中心軸Xから、放射方向に延びた壁部が、周方向に所定間隔をあけて、R61、R62、R63、R64、…R6mのように放射状のセル側壁を構成している。
Referring to FIG. 10, in the
各セルは、これら同心状の周壁部及び放射状のセル側壁によって各個にその四周が区画されている。図10では、代表的に3つのセルC12、C22、C32について符号を附している。
セルC12は、第1のハニカム担体11の最外周側に位置して、2つの同心状の周壁部S61、S62及び2つの放射状のセル側壁R62、R63によって区画されている。
同様に、セルC22は、セルC12とは、周方向の位置を同じくし、放射方向には1つ内周側に位置している。このセルC22は、2つの同心状の周壁部S62、S63及び2つの放射状のセル側壁R62、R63によって区画されている。
更に、セルC32は、セルC22とは、周方向の位置を同じくし、放射方向には1つ内周側に位置している。このセルC32は、2つの同心状の周壁部S63、S64及び2つの放射状のセル側壁R62、R63によって区画されている。
Each cell is divided into four by the concentric peripheral wall portion and the radial cell side wall. In FIG. 10, the three cells C12, C22, and C32 are typically given reference numerals.
The cell C12 is located on the outermost peripheral side of the
Similarly, the cell C22 has the same position in the circumferential direction as the cell C12, and one cell C22 is located on the inner circumferential side in the radial direction. The cell C22 is partitioned by two concentric peripheral wall portions S62 and S63 and two radial cell side walls R62 and R63.
Furthermore, the cell C32 has the same position in the circumferential direction as the cell C22, and one cell C32 is located on the inner circumferential side in the radial direction. The cell C32 is partitioned by two concentric peripheral wall portions S63 and S64 and two radial cell side walls R62 and R63.
図10の第1のハニカム担体11では、外形が概略筒状体をなしていても、外周面に臨む位置におけるセル(C12)も狭められずに断面積が確保される。従って、第1のハニカム担体11の断面における位置が外周側であるか内周側であるかによらず、各セルが一定以上の断面積を有しており有効に機能する。この結果、第1のハニカム担体における触媒の有効体積率の減少が回避される。
尚、図7、図8、及び、図9を参照して既述のセルの場合も、その断面視においては図10の態様を採り得る。この場合は、図7、図8、及び、図9の場合における効果に加えて、図10の態様を採った場合の効果を合わせ奏する。
In the
In the case of the cell described above with reference to FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 9, the embodiment shown in FIG. In this case, in addition to the effects in the case of FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 9, the effect in the case of adopting the aspect of FIG.
ここで、排気浄化装置1の第1のハニカム担体における螺旋セル構造の他の態様について、図11を参照しながら説明する。
図11は、排気浄化装置の第1のハニカム担体における螺旋セル構造の他の例をその断面で表す模式図であり、特に、第1のハニカム担体11の外周面に近い部位について部分的に断面視で表している。
尚、図11では、敢えて簡略に、厳密には曲率を有する部分も直線的に描いてある。
Here, another aspect of the spiral cell structure in the first honeycomb carrier of the exhaust
FIG. 11 is a schematic view showing another example of the spiral cell structure in the first honeycomb carrier of the exhaust purification device in cross section, and in particular, a partial cross section about a portion near the outer peripheral surface of the
In FIG. 11, the part having the curvature is drawn linearly in a simple manner.
図11の態様について、第1のハニカム担体11を断面視すると、各セルを区画するセル壁が、同心状の周壁部及びこの同心状の周壁部と交差する方向のセル側壁を有している。即ち、図11では、同心状の周壁部は、最外周において既述の担体隔壁部32の直下にある周壁部から内部(中心軸X)に向けて、順にS71、S72、S73、S74、…S7nのように所定数の同心状の周壁部を構成している。この点においては、図11の態様は図10の態様と共通する構成であるが、図11の態様では図10の態様におけるような、中心軸Xから連続的に放射方向に延びた形態のセル側壁を有しない点で構成を異にしている。
When the
即ち、図11の態様では、中心軸Xから連続的に放射方向に延びた図10の態様のセル側壁に替えて同心状の周壁部S71、S72、S73、S74、…S7nと交差する方向のセル側壁D11、D12、D13、…、D21、D22、D23、…、D31、D32、D33、…が設けられている。図11の態様における特徴は、同心状の周壁部と、これに交差する方向のセル側壁とで区画される各セルQ11、Q22、Q33、…の断面積が等しい点である。 That is, in the embodiment of FIG. 11, the cell walls in the embodiment of FIG. 10 continuously extending in the radial direction from the central axis X are replaced with concentric peripheral wall portions S71, S72, S73, S74,. Cell side walls D11, D12, D13,..., D21, D22, D23,..., D31, D32, D33,. The feature in the embodiment of FIG. 11 is that the cross-sectional areas of the cells Q11, Q22, Q33,... Partitioned by the concentric peripheral wall portion and the cell side wall in the direction intersecting this are equal.
ここで、代表的に3つのセルQ11、Q22、Q33について着目する。セルQ11は2つの同心状の周壁部S71、S72及び2つのセル側壁D11、D12によって区画される。また、セルQ22は2つの同心状の周壁部S72、S73及び2つのセル側壁D21、D22によって区画される。更に、セルQ33は2つの同心状の周壁部S73、S74及び2つのセル側壁D31、D32によって区画される。
既述のように各セルQ11、Q22、Q33、…の断面積が等しいが、これを換言すれば、同心状の周壁部S71、S72、S73、S74、…S7n及びセル側壁D11、D12、D13、…、D21、D22、D23、…、D31、D32、D33、…は各セルQ11、Q22、Q33、…の断面積が等しくなる配置を採る。
Here, the three cells Q11, Q22, and Q33 are typically considered. The cell Q11 is partitioned by two concentric peripheral wall portions S71 and S72 and two cell side walls D11 and D12. The cell Q22 is partitioned by two concentric peripheral wall portions S72 and S73 and two cell side walls D21 and D22. Furthermore, the cell Q33 is partitioned by two concentric peripheral wall portions S73 and S74 and two cell side walls D31 and D32.
As described above, the cells Q11, Q22, Q33,... Have the same cross-sectional area. In other words, the concentric peripheral walls S71, S72, S73, S74,... S7n and the cell side walls D11, D12, D13. ,..., D21, D22, D23,..., D31, D32, D33,... Are arranged so that the cross-sectional areas of the respective cells Q11, Q22, Q33,.
図11の第1のハニカム担体11では、各セルの断面積が等しい。このため、第1のハニカム担体11は外形が概略筒状体をなしていても、外周面に臨む位置におけるセルも中心軸近傍のセルも圧損が等しい。従って、第1のハニカム担体11の横断面の略全域に亘って排気の分布に偏りが生じない。この結果、第1のハニカム担体11における触媒の有効体積率の減少が抑制される。
In the
次に、図1、図2、図3、及び、図6における第2のハニカム担体の一つの態様について図面を参照しながら説明する。
図12は、図1、図2、図3、及び、図6における第2のハニカム担体の一つの態様における斜視図である。
図13は、図12の第2のハニカム担体における螺旋セル構造を表す模式図である。
図12を参照して容易に理解される通り、第2のハニカム担体21は外形が概略中空筒状体、即ち、環状のブロック体であり、図1を参照して既述の流入端21aから流出端21bへと排気が流通する。この流入端21aと流出端21bの中心軸X方向での位置関係は、第2のハニカム担体21の内側に同心状に配置される第1のハニカム担体11の流入端11aと流出端11bの位置関係とは反転した関係にある。
Next, one embodiment of the second honeycomb carrier in FIGS. 1, 2, 3, and 6 will be described with reference to the drawings.
FIG. 12 is a perspective view of one embodiment of the second honeycomb carrier in FIGS. 1, 2, 3, and 6.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a helical cell structure in the second honeycomb carrier of FIG.
As is easily understood with reference to FIG. 12, the
本例における螺旋セル構造では、第2のハニカム担体21内に、複数本の螺旋セルである複数の第2段セルが、同心状に径方向に多層をなして構成される。但し、場合に応じて、第2のハニカム担体21の螺旋セル構造を1層の螺旋セルで構成してもよい。
In the spiral cell structure in this example, a plurality of second-stage cells that are a plurality of spiral cells are concentrically formed in a radial multilayer in the
更に、上述の同心状の多層のセルのうち同じ層に該当する複数の螺旋セルは、その旋回半径を共通にしながら、第2のハニカム担体21の流入端21aから流出端21bに向かう位置に関して、旋回の位相が順次ずれた形態をなしている。この結果、第2のハニカム担体21を中心軸X直交する断面視で表したとき、周方向に整列した複数の第2段セルの横断面が出現する。
Further, the plurality of spiral cells corresponding to the same layer among the above-described concentric multilayer cells have the same turning radius and the position from the
次に、図13を参照しながら、上述の同心状の多層のセルのうち同じ層に該当して旋回半径を共通にしながら、中心軸X方向の位置に関する位相を異にする形態で複数の第2段セルが形成されている様子について以下に説明する。 Next, referring to FIG. 13, a plurality of the first and second cells are arranged in different forms with respect to the position in the central axis X direction while corresponding to the same layer among the above-described concentric multilayer cells and having a common turning radius. The manner in which the two-stage cell is formed will be described below.
図13は、図12の第2のハニカム担体21内に形成されている螺旋セル構造における1つのセルECrcに関し、このセルECrcを区画している要素を示している。
ECrcにおけるサフィックスrは、当該周壁部により区画されるセルが最外周側から内側に何番目かを表している。また、サフィックスcは、当該周壁部により区画されるセルが、既定断面で見たとき、適宜の基準位置から周方向に何番目かを表している。
FIG. 13 shows elements defining the cell ECrc with respect to one cell ECrc in the spiral cell structure formed in the
The suffix r in ECrc represents the number of cells partitioned by the peripheral wall portion from the outermost peripheral side to the inner side. Further, the suffix c represents the number of cells divided by the peripheral wall portion in the circumferential direction from an appropriate reference position when viewed in a predetermined cross section.
図13では、セルECrcの外周側の周壁部を取り払って内部が目視される状態で、隣接した一対の螺旋状のセル側壁のうちの一方であるセル側壁EHrcのみが図示されている。
EHrcにおけるサフィックスrは、当該周壁部により区画されるセルが最外周側から内側に何番目かを表している。また、サフィックスcは、当該周壁部により区画されるセルが、既定断面で見たとき、適宜の基準位置から周方向に何番目かを表している。
In FIG. 13, only the cell side wall EHrc, which is one of a pair of adjacent spiral cell side walls, is shown in a state where the outer peripheral side wall portion of the cell ECrc is removed and the inside is visually observed.
The suffix r in EHrc indicates the number of cells partitioned by the peripheral wall portion from the outermost peripheral side to the inner side. Further, the suffix c represents the number of cells divided by the peripheral wall portion in the circumferential direction from an appropriate reference position when viewed in a predetermined cross section.
セルECrcは、軸を共通にする一対の円筒の該当部分である一対の周壁部EPr及びEPr-1と、一対のセル側壁であるセル側壁セル側壁EHrc及びEHrc-1(図13では説明の便宜上セル側壁EHrcのみを図示)とによって四周が区画されている。
EPrにおけるサフィックスrはセルECrcを区画する一方の周壁部が最外周側から担体隔壁部32よりも内側に何番目かを表している。
周壁部EPr-1はセルECrcの外周側の周壁部であり、図13では、その内側を図示するべく既述のように取り払ってあり見えない。
The cell ECrc includes a pair of peripheral wall portions EPr and EPr-1 which are corresponding portions of a pair of cylinders having a common axis, and a cell side wall cell side wall EHrc and EHrc-1 which are a pair of cell side walls (in FIG. 13, for convenience of explanation). The four sides are partitioned by the cell side wall EHrc.
The suffix r in EPr indicates the number of the one peripheral wall section defining the cell ECrc from the outermost peripheral side to the inner side of the carrier
The peripheral wall portion EPr-1 is a peripheral wall portion on the outer periphery side of the cell ECrc, and in FIG. 13, the inner side thereof is removed as described above so as to be invisible.
図13を参照して、セルECrcの一対のセル側壁EHrc及びEHrc-1(後者は不図示)のうち代表的に一方のセル側壁EHrcに着目して説明する。
図13におけるセル側壁EHrcは、周壁部EPrの周囲に螺旋状にフィンを回らせる如くに形成されている。また、流入端21a側から流出端21b側に向けて、全体的に、既述の第1のハニカム担体11におけるセルCrcのセル側壁Hrcとは中心軸X周りの旋回の方向が反転した関係に形成されている。
With reference to FIG. 13, description will be given focusing on one cell side wall EHrc as a representative of a pair of cell side walls EHrc and EHrc-1 (the latter is not shown) of the cell ECrc.
The cell side wall EHrc in FIG. 13 is formed so that the fin is spirally wound around the peripheral wall portion EPr. In addition, from the
即ち、第2のハニカム担体21における螺旋状のセルは、その螺旋の中心軸X周りの旋回方向が、第1のハニカム担体11における螺旋状のセルにおける螺旋の中心軸X周りの旋回方向とは反転した方向に形成されている。
これにより、第1のハニカム担体11内の複数の第1段セルを透過し流出端11bから吐出した排気流が、図1及び図2を参照して既述の排気流方向反転部40で流れの方向が反転し、第2のハニカム担体21内の複数の第2段セルにその流入端21aから流入し、第2のハニカム担体21内の螺旋状の複数の第2段セルを流通するに際して、排気の進行に沿って見たときのセルの旋回方向が変化せず、圧損の増加が極小に抑制されて、高効率で排気の浄化が行われ得る。
That is, in the spiral cell in the
Thereby, the exhaust flow which permeate | transmitted the some 1st stage cell in the 1st honeycomb support |
尚、第2のハニカム担体21における螺旋セル構造(第2の螺旋セル構造)では、流入端21aから流出端21bまで螺旋状の各セル(代表的にはECrc)における螺旋の曲率が一定である。これは、流出端21bから吐出する排気に対して更に後段に向けて流れの向きを反転させる必要がないため、圧損の増加を抑制することを主眼とした構成が選択されているからである。
In the spiral cell structure (second spiral cell structure) in the
次に、内燃機関の排気浄化装置1の更に他の態様について、図14A及び図14Bを参照しながら説明する。
図14Aは、図3、図4、図6、及び図7の内燃機関の排気浄化装置の更に他の態様の要部である第1のハニカム担体11及び第2のハニカム担体21を表す模式図であり、特に第1のハニカム担体11の流入端111a及び流出端111bの形状とその作用を表している。
また図14Bは、図14Aのような態様を採らなかった場合の作用を対比的に説明する模式図である。
図14A及び図14Bにおいて、既述の図4及び図6との対応部には同一の符号を附してある。
Next, still another aspect of the exhaust
FIG. 14A is a schematic diagram showing the
FIG. 14B is a schematic diagram for contrastingly explaining the operation when the mode as shown in FIG. 14A is not adopted.
14A and 14B, the same reference numerals are given to the corresponding parts in FIGS. 4 and 6 described above.
図14Aを参照して容易に理解される通り、第1のハニカム担体11の流出端111bは、その形状が外周側よりも中心軸X側ほど排気の流出方向に突出する凸状である。更に、第1のハニカム担体11の流入端111aは、その形状が外周側よりも中心軸X側ほど排気の流入方向に凹んだ凹状である。
As easily understood with reference to FIG. 14A, the
図14Aにおける排気浄化装置1では、上述のように第1のハニカム担体11の流出端111bは、その形状が外周側よりも中心軸X側ほど排気の流出方向に突出する凸状である。このため、第1のハニカム担体11を通って流出側端面である流出端111bから旋回流となって外側に吹き出す各個のセルからの排気が放射状に分散して相互に干渉することが回避される。
In the
この作用を、図14Bを併せ参照して説明する。図14Bにおけるように、第1のハニカム担体11の流出端11bを単に平面状に形成した場合には、矢印にて示すように、流出端11bから旋回流となって吐出した排気のうち、中心軸Xに相対的に近い内側の旋回流が中心軸Xから相対的に遠い外側の旋回流に干渉する。このため、第1のハニカム担体11の流出端11bから流出して第2のハニカム担体21の流入端21aに向かう排気流が乱れ、排気の方向転換及び移送の効率が低下する。
This operation will be described with reference to FIG. 14B. As shown in FIG. 14B, when the
これに対し、図14Aにおける第1のハニカム担体11の流出端111bは外周側よりも中心軸X側ほど排気の流出方向に突出する凸状であるため、矢印にて示すように、流出端111bから旋回流となって吐出した排気は、中心軸Xから相対的に遠い外側に向かって拡がるように偏向する。従って、中心軸Xに相対的に近い内側の旋回流が外側の旋回流に干渉することが回避される。このため、第1の排気浄化部10の第1のハニカム担体11の流出端111bから流出した排気が、排気流方向反転部40(図1、図2)を経て、効率よく下流側の第2の排気浄化部20の第2のハニカム担体21に流入する。この結果、排気浄化装置全体としての圧損が低減される。
On the other hand, the
一方、第1のハニカム担体11の流出端111bを外周側よりも中心軸X側ほど排気の流出方向に突出する凸状にしただけでは、中心軸Xに相対的に近い内側のセルの流路長が中心軸Xから相対的に遠い外側のセルの流路長よりも長くなる。このため、第1のハニカム担体11の外側よりも内側で相対的に圧損が大きくなり、流入端側で排気流の分布に偏りが生じる。
On the other hand, if the
この現象に鑑みて、図14Aにおける第1のハニカム担体11では、流入端111aは、その形状が外周側よりも中心軸側ほど排気の流入方向に凹んだ凹状である。従って、中心軸Xから相対的に遠い外側のセルの流路長も中心軸Xに相対的に近い内側のセルの流路長も総じて差がなくなる。このため、流入端側で排気流の分布に偏りが生じることがなくなる。従って、触媒の体積効率が低下せず浄化性能が悪化するおそれがない。
In view of this phenomenon, in the
次に、図1、図2、及び、図3の内燃機関の排気浄化装置1の更に他の態様について、図15、図16、図17及び図18を参照しながら説明する。
図15は排気浄化装置1の部分側断面を模式的に表し、図16は図15の内燃機関の排気浄化装置の作用(別段の手段を講じなかった場合の現象)を表し、図17は排気浄化装置1の部分横断面を模式的に表し、図18は、排気浄化装置1の第1のハニカム担体11の外周面に近い部位について部分的に断面視で表している。
図15、図16、及び、図17は、これらに対応する既述の図2、及び、図3と同様の描き方を採り、対応部には同一の符号を附してある。
Next, still another aspect of the exhaust
FIG. 15 schematically shows a partial side cross-section of the
15, FIG. 16, and FIG. 17 are drawn in the same manner as in FIG. 2 and FIG. 3 corresponding to those described above, and the corresponding parts are given the same reference numerals.
図15、及び、図16では、図2と同様に、左側が内燃機関の排気通路2(破線図示)における排気流の上流側、右側が排気流の下流側である。
第1の排気浄化部10内に外形が概略筒状体をなす第1のハニカム担体11が設けられ、この第1のハニカム担体11に排気を浄化するための触媒が担持されている。
15 and FIG. 16, as in FIG. 2, the left side is the upstream side of the exhaust flow in the exhaust passage 2 (shown by a broken line) of the internal combustion engine, and the right side is the downstream side of the exhaust flow.
A
第1の排気浄化部10及び第2の排気浄化部20を含む排気浄化装置1は、第2の排気浄化部20の外周側で中心軸Xの周りの最外周の周面をなす、例えば、ステンレス鋼板等でなる外殻部31を有する。この外殻部31内に、第1のハニカム担体11と第2のハニカム担体21との隔壁を構成する担体隔壁部32が設けられている。
更に、外殻部31が内燃機関(不図示)側に接続されるように径が絞り込まれた入口側接続部33aと、排気流を下流側に排出するため排気通路2における下流側配管(不図示)に接続されるように径が絞り込まれた出口側接続部34が設けられている。
The
Further, the inlet
排気浄化装置1には、入口側接続部33aから未処理の排気3a(白抜きの矢線にて図示)が第1のハニカム担体11の、図では左端側である排気の流入側(流入端11a側)に向けて流入し、この排気浄化装置1で浄化された排気3b(白抜きの矢線にて図示)が出口側接続部34から排出される。
In the exhaust
図15の態様の内燃機関の排気浄化装置1で、入口側接続部33aが図のようにコーンと称されるような径が絞り込まれた形状であると、別段の手段を講じない場合には、第1のハニカム担体11の流入端11aの中心部と周辺部とで、排気の流量に偏りを生じる。
上述のような、第1のハニカム担体11の流入端11aの中心部と周辺部とで、排気流の流量に偏りを生じる現象が、図16に概念的に示されている。
図16において、第1のハニカム担体11の流入端11aの外側から第1のハニカム担体11の内側へと伸びるように描かれた矢線が、第1のハニカム担体11内に流入する排気を概念的に表している。この場合、矢線の分布密度が第1のハニカム担体11内に流入する排の流量を表している。
図16を参照して理解される通り、別段の手段を講じない場合には、第1のハニカム担体11の流入端11aの中心部における排気の流量が相対的に高くなる。即ち、第1のハニカム担体11の流入端11aの周辺部における排気の流量が相対的に粗となるような密度の偏りを生じる。
このため、触媒の体積効率が低下して浄化性能が悪化するおそれがある。また、排気の流れに関する圧損が増大して内燃機関の出力低下を来すおそれがある。
このため、次に図18を参照して説明するような別段の手段が講じられている。
In the exhaust
FIG. 16 conceptually shows the phenomenon in which the flow rate of the exhaust flow is uneven between the central portion and the peripheral portion of the
In FIG. 16, an arrow drawn so as to extend from the outside of the inflow end 11 a of the
As will be understood with reference to FIG. 16, the flow rate of the exhaust gas at the central portion of the inflow end 11 a of the
For this reason, the volumetric efficiency of the catalyst is lowered, and the purification performance may be deteriorated. Moreover, there is a risk that the pressure loss related to the flow of exhaust gas will increase and the output of the internal combustion engine will decrease.
For this reason, another means as described with reference to FIG. 18 is taken.
既述のように、図18は、排気浄化装置1の第1のハニカム担体11の外周面に近い部位の部分断面図である。
図18の第1のハニカム担体11における各セルの断面視での配列を、既述の図11と対比して考察すると両者の差異が理解される。断面視での配列の形態自体は、両者は共通している。
即ち、図18において、同心状の周壁部は、最外周において既述の担体隔壁部32の直下にある壁部から内部(中心軸X)に向けて、順にS81、S82、S83、S84、…S8nのように所定数配置されている。
As described above, FIG. 18 is a partial cross-sectional view of a portion near the outer peripheral surface of the
When the arrangement of the cells in the
That is, in FIG. 18, the concentric peripheral wall portions are arranged in the order of S81, S82, S83, S84,... From the wall portion directly below the carrier
また、同心状の周壁部S81、S82、S83、S84、…S8nと交差する方向の側壁部D11、D12、D13、…、D21、D22、D23、…、D31、D32、D33、…が設けられている。
ここで、図18の態様における特徴は、同心状の周壁部と、これに交差する方向の側壁部とで区画される各セルQ11、Q22、Q33、…の断面積が、外周側ほど大きくなるように異なっている点である。
Further, side wall portions D11, D12, D13,..., D21, D22, D23,..., D31, D32, D33,... In the direction intersecting with the concentric peripheral wall portions S81, S82, S83, S84,. ing.
Here, the feature of the embodiment of FIG. 18 is that the cross-sectional area of each cell Q11, Q22, Q33,... Partitioned by the concentric peripheral wall portion and the side wall portion in the direction intersecting this is larger toward the outer peripheral side. It is a different point.
代表的に3つのセルQ11、Q22、Q33について着目すると、セルQ11は2つの同心状の周壁部S81、S82及び2つの側壁部D11、D12によって区画される。また、セルQ22は2つの同心状の周壁部S82、S83及び2つの側壁部D21、D22によって区画される。更に、セルQ33は2つの同心状の周壁部S83、S84及び2つの側壁部D31、D32によって区画される。
これら各セルの断面積は、相対的に外周に位置するQ11が最も大きく、以下、順次、Q22、Q33、…の順に断面積が小さい。これを換言すれば、各セルQ11、Q22、Q33、…についてそれらの断面積が、外周側に位置するセルほど大きくなるように、各セルを区画する一対の同心状の周壁部の間隔及び一対の側壁部の間隔が選択されているということである。
尚、図18では、説明の便宜上、断面積の大小関係を誇張して表現してある。
If attention is paid to the three cells Q11, Q22, and Q33 as a representative, the cell Q11 is partitioned by two concentric peripheral wall portions S81 and S82 and two side wall portions D11 and D12. The cell Q22 is partitioned by two concentric peripheral wall portions S82 and S83 and two side wall portions D21 and D22. Further, the cell Q33 is partitioned by two concentric peripheral wall portions S83 and S84 and two side wall portions D31 and D32.
The cross-sectional area of each of these cells is relatively large at Q11 located on the outer periphery, and the cross-sectional areas are sequentially smaller in the order of Q22, Q33,. In other words, for each cell Q11, Q22, Q33,..., The distance between the pair of concentric peripheral wall portions that define each cell and the pair so that the cross-sectional area thereof becomes larger as the cell located on the outer peripheral side. That is, the interval between the side walls is selected.
In FIG. 18, for convenience of explanation, the cross-sectional area magnitude relationship is exaggerated.
上述のように、図18の第1のハニカム担体11では、中心軸Xから離隔したセルほど中心軸Xに近いセルよりも相対的に断面積が大きい。
換言すれば、同心状の周壁部S81、S82、S83、S84、…S8n及び側壁部D11、D12、D13、…、D21、D22、D23、…、D31、D32、D33、…はセルの断面積が前記のハニカム担体の中心軸Xから離隔したセルほど中心軸Xに近いセルよりも相対的に大きくなるように配置されている。
このため、概略筒状体である第1のハニカム担体の外周面に臨む位置におけるセルほど中心軸X近傍のセルよりも排気の流入に関する圧損が小さい。
As described above, in the
In other words, the concentric peripheral wall portions S81, S82, S83, S84, ... S8n and the side wall portions D11, D12, D13, ..., D21, D22, D23, ..., D31, D32, D33, ... are cell cross-sectional areas. However, the cells separated from the central axis X of the honeycomb carrier are arranged so as to be relatively larger than the cells close to the central axis X.
For this reason, the pressure loss relating to the inflow of exhaust gas is smaller in the cell at the position facing the outer peripheral surface of the first honeycomb carrier which is a substantially cylindrical body than in the cell in the vicinity of the central axis X.
従って、排気浄化装置1が内燃機関と滑らかに接続されるべく入口側接続部33aによって入口の径が絞り込まれている場合においても、内燃機関からの排気が、小径の入口に正対する第1のハニカム担体11の内周側にのみ偏らず外周側にも適度に分散して、流入端11aでの排気の流量に偏りを生じ難くなる。
この結果、第1のハニカム担体11における触媒の有効体積率の減少が抑制され、全体的な圧損も抑制される。
Accordingly, even when the diameter of the inlet is narrowed down by the inlet
As a result, the decrease in the effective volume ratio of the catalyst in the
次に、上述のような螺旋セル構造を有するハニカム担体の製造方法について説明する。
一つの方法は、粘土状原料を押出成形し、適宜の寸法でカットし、焼結工程を経て、コージェライトやチタンアルミナのようなセラミックハニカムやステンレスのようなメタルハニカムを得る方法である。この場合、押出し成形時に、粘土状原料を射出する口金を回転させて螺旋状の流路を持ったハニカム担体を得る。
Next, a method for manufacturing a honeycomb carrier having the spiral cell structure as described above will be described.
One method is a method of obtaining a ceramic honeycomb such as cordierite or titanium alumina or a metal honeycomb such as stainless steel by extruding a clay-like raw material, cutting it with an appropriate size, and performing a sintering process. In this case, at the time of extrusion molding, a die for injecting the clay-like raw material is rotated to obtain a honeycomb carrier having a spiral flow path.
他の一つの方法は、3Dプリンタを用いる方法である。即ち、3Dプリンタによって板状体に傾斜角をつけた凹条を一面に形成し、このような板状体を巻いて螺旋状の流路を持ったハニカム担体を得る。ステンレス金属箔やセラッミックシートを波状加工した後に巻いてハニカム状に成形する場合、通常は巻き付け方向に対して直角に波状加工するのに対し、角度をつけて波状加工することにより螺旋状の流路が形成される。
尚、螺旋セル構造を有するハニカム担体に触媒を担持させるについては、スラリーを吸引させたり、圧縮空気を流し込んだりする、それ自体は公知の方法を適用することが可能である。
Another method is a method using a 3D printer. That is, a concave strip having an inclined angle is formed on a plate-like body by a 3D printer, and such a plate-like body is wound to obtain a honeycomb carrier having a spiral flow path. When a stainless steel metal foil or ceramic sheet is wound and then formed into a honeycomb shape, it is usually corrugated at right angles to the winding direction. A flow path is formed.
For supporting the catalyst on the honeycomb carrier having a spiral cell structure, it is possible to apply a known method for sucking slurry or flowing compressed air.
以上、本発明の排気浄化装置の、実施形態における複数の態様について説明したが、本発明は上述した限りには限定されず、更に種々変形変更して実施することができる。
例えば、上述の実施形態においては、第1のハニカム担体11と第2のハニカム担体21との間には担体隔壁部32が設けられていたが、この担体隔壁部32を省略した態様で実施することも可能である。即ち、排気が一旦流入端11aから第1のハニカム担体11(その複数の第1段セル)内に流入すると、第1のハニカム担体11の周囲に別段の隔壁を設けずとも容易に外周側に漏れ出すことはないため、担体隔壁部32を省略しても大きな支障はない。
また、上述の実施形態においては、第2のハニカム担体21のセル(複数の第2段セル)を螺旋セル構造としていが、第2のハニカム担体21の第2段セルについては螺旋セル構造とせず、旋回しない態様のものとすることもできる。この場合は、製造が容易であり、コストの点では優れる。
従って、上述のような種々の態様の排気浄化装置も本発明に包摂される。
As mentioned above, although the several aspect in embodiment of the exhaust gas purification apparatus of this invention was demonstrated, this invention is not limited as long as it mentioned above, Furthermore, it can implement by carrying out various deformation | transformation changes.
For example, in the above-described embodiment, the carrier
In the above-described embodiment, the cells (a plurality of second stage cells) of the
Therefore, the exhaust purification device of various aspects as described above is also included in the present invention.
1…排気浄化装置
10…第1の排気浄化部
11…第1のハニカム担体
20…第2の排気浄化部
21…第2のハニカム担体
40…排気流方向反転部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記第1の排気浄化部の外側に設けられ、第2のハニカム担体に排気を浄化するための触媒が担持された第2の排気浄化部と、
前記第1の排気浄化部から流出した排気流の方向を反転させて前記第2の排気浄化部に導く排気流方向反転部と、を備え、
前記第1のハニカム担体は、排気の流入側から流出側に向って螺旋を描くように複数の第1段セルが延伸する第1の螺旋セル構造を有する、内燃機関の排気浄化装置。 A first exhaust gas purification unit provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and carrying a catalyst for purifying exhaust gas on the first honeycomb carrier;
A second exhaust gas purification unit provided outside the first exhaust gas purification unit, wherein a catalyst for purifying exhaust gas is supported on the second honeycomb carrier;
An exhaust flow direction reversing unit that reverses the direction of the exhaust flow that flows out of the first exhaust purification unit and guides it to the second exhaust purification unit,
The exhaust purification device for an internal combustion engine, wherein the first honeycomb carrier has a first spiral cell structure in which a plurality of first stage cells extend so as to draw a spiral from the exhaust inflow side to the outflow side.
前記周壁部及び側壁部は、各前記第1段セルの断面積が等しくなるように配置されている請求項2から6の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The first honeycomb carrier has a peripheral wall portion concentrically in a cross-sectional view perpendicular to the central axis, and a side wall portion in a direction intersecting the peripheral wall portion, in which the cell wall defining the first stage cell is perpendicular to the central axis.
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 6, wherein the peripheral wall portion and the side wall portion are arranged so that cross-sectional areas of the first stage cells are equal to each other.
前記周壁部及び側壁部は、前記第1段セルの断面積が中心軸側よりも外周側ほど大きくなるように配置されている請求項2から6の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The first honeycomb carrier has a peripheral wall portion concentrically in a cross-sectional view perpendicular to the central axis, and a side wall portion in a direction intersecting the peripheral wall portion, in which the cell wall defining the first stage cell is perpendicular to the central axis.
The exhaust of the internal combustion engine according to any one of claims 2 to 6, wherein the peripheral wall portion and the side wall portion are arranged such that a cross-sectional area of the first stage cell is larger toward an outer peripheral side than a central axis side. Purification equipment.
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