JP2020159217A - Ｅｇｒ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搭載に必要なスペースを低減できるＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】本開示は、内燃機関の排気ガスが導入される内部空間を有する上流部２と、上流部に連結された筒状の触媒ケース３１と、触媒ケースに格納された触媒３２とを有する触媒コンバータ３と、触媒コンバータの排気ガスの流れ方向における下流側に連結された内部空間を有する下流部４と、排気ガスの一部を内燃機関に循環させるＥＧＲ配管５とを備えるＥＧＲ装置１である。触媒は、排気ガスが触媒ケースの軸方向に流れる流路を構成する。上流部は、排気ガスを上流部の内部に導入する導入口２１と、ＥＧＲ配管が連結されたＥＧＲ取り出し口２２と、導入口に連通した第１空間Ｓ１とＥＧＲ取り出し口に連通した第２空間Ｓ２とに上流部の内部空間を仕切る仕切り部２３Ａとを有する。【選択図】図３

Description

本開示は、ＥＧＲ装置に関する。

自動車の内燃機関において、触媒コンバータで排気ガスを浄化し、浄化された排気ガスの一部を内燃機関に循環させるＥＧＲ（排気再循環）装置が公知である（特許文献１参照）。

従来のＥＧＲ装置では、構造を簡素化するため、触媒コンバータの下流側にＥＧＲガスの取り出し口が設けられ、内燃機関にＥＧＲガスを送る配管が触媒コンバータの下流から上流に向かって延伸している。この配管は、触媒コンバータの側方に配置される。

特開２００４−１７６５５４号公報

上述のように触媒コンバータの側方にＥＧＲガス用の配管が設けられると、ＥＧＲ装置の幅が大きくならざるを得ない。そのため、ＥＧＲ装置の搭載に必要なスペースが増大する。

本開示の一局面は、搭載に必要なスペースを低減できるＥＧＲ装置を提供することを目的としている。

本開示の一態様は、内燃機関の排気ガスが導入される内部空間を有する上流部と、上流部に連結された筒状の触媒ケースと、触媒ケースに格納された触媒とを有する触媒コンバータと、触媒コンバータの排気ガスの流れ方向における下流側に連結された内部空間を有する下流部と、排気ガスの一部を内燃機関に循環させるＥＧＲ配管と、を備えるＥＧＲ装置である。

また、触媒は、排気ガスが触媒ケースの軸方向に流れる流路を構成する。上流部は、排気ガスを上流部の内部に導入する導入口と、ＥＧＲ配管が連結されたＥＧＲ取り出し口と、導入口に連通した第１空間とＥＧＲ取り出し口に連通した第２空間とに上流部の内部空間を仕切る仕切り部と、を有する。

このような構成によれば、上流部から触媒を通過して下流部に到達した排気ガスの一部が、触媒を逆方向に流れて上流部のＥＧＲ取り出し口から排出される。そのため、触媒で浄化された排気ガスを上流部からＥＧＲガスとして取り出すことができる。その結果、ＥＧＲ配管を触媒コンバータの側方に配置する必要がなくなるため、ＥＧＲ装置の搭載に必要なスペースが低減できる。

本開示の一態様では、上流部は、導入口が設けられた筒状の上流部本体と、ＥＧＲ取り出し口が設けられた板状の取付部材と、を有してもよい。取付部材は、上流部本体の一部を外側から覆うように上流部本体に取り付けられてもよい。仕切り部は、上流部本体のうち、取付部材に覆われた部分で構成されてもよい。このような構成によれば、仕切り部を上流部本体の一部で形成できるので、仕切り部を別部材として設ける場合に比べて容易に上流部を形成できる。

本開示の一態様では、上流部本体は、上流部本体の周方向に連結された複数の板状の分割片を有してもよい。このような構成によれば、取付部材で覆われることで第２空間を構成することが可能な形状の上流部本体を、複数の分割片の接合によって容易に形成することができる。

本開示の一態様では、上流部は、導入口及びＥＧＲ取り出し口が設けられた筒状の上流部本体を有してもよい。仕切り部は、上流部本体の内部に配置された板状の部材で構成されてもよい。このような構成によれば、従来形状の上流部本体を利用して、第１空間及び第２空間を形成することができる。

図１は、実施形態のＥＧＲ装置の模式的な正面図である。 図２は、図１のＥＧＲ装置の模式的な側面図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での模式的な断面図である。 図４Ａは、図１のＩＶＡ−ＩＶＡ線での模式的な断面図であり、図４Ｂは、図１のＩＶＢ−ＩＶＢ線での模式的な断面図である。 図５は、図１とは異なる実施形態のＥＧＲ装置の模式的な正面図である。 図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線での模式的な断面図である。 図７は、図１及び図５とは異なる実施形態のＥＧＲ装置の模式的な断面図である。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１及び図２に示すＥＧＲ装置１は、内燃機関の排気ガス流路内に設けられる。

ＥＧＲ装置１は、排気ガスの浄化を行うと共に、浄化した排気ガスの一部を内燃機関に循環させる。ＥＧＲ装置１が設けられる内燃機関としては、例えば、自動車に用いられるガソリンエンジン又はディーゼルエンジンが挙げられる。

ＥＧＲ装置１は、上流部２と、触媒コンバータ３と、下流部４と、ＥＧＲ配管５とを備える。

＜上流部＞
上流部２は、内燃機関の排気ガスが導入される内部空間を有する部材である。上流部２は、ＥＧＲ装置１において排気ガスの流れ方向における最も上流側に配置されている。

上流部２は、上面と下面とがそれぞれ開口し、上流側から下流側に向かって拡径する円錐台状の筒体（つまりコーン）である。上流部２は、導入口２１と、ＥＧＲ取り出し口２２と、上流部本体２３と、取付部材２４とを有する。

導入口２１は、排気ガスを上流部２の内部に導入する開口であり、上流部２の上流側の端部に設けられている。導入口２１には、内燃機関に連結された排気マニホールド等が接続される。

ＥＧＲ取り出し口２２は、後述するＥＧＲ配管５が連結された開口である。ＥＧＲ取り出し口２２は、上流部２の周壁に設けられている。ＥＧＲ取り出し口２２からはＥＧＲガスが排出される。ＥＧＲ取り出し口２２の開口面積は、導入口２１の開口面積よりも小さい。

上流部本体２３は、図３及び図４Ａに示すように、導入口２１が設けられた筒状の部材である。上流部本体２３は、上流側の端部が導入口２１を構成し、下流側の端部は後述する触媒コンバータ３の触媒ケース３１に連通した開口を構成している。

上流部本体２３は、導入口２１及び触媒ケース３１に連通した第１空間Ｓ１を画定している。また、上流部本体２３は、円錐台において、後述する取付部材２４が取り付けられた部分が内側に凹んだ形状を有する。

取付部材２４は、ＥＧＲ取り出し口２２が設けられた板状の部材（つまりパッチ）である。取付部材２４は、上流部本体２３の一部を外側から覆うように上流部本体２３に取り付けられている。具体的には、取付部材２４は、上流部本体２３の外周面と、触媒ケース３１の外周面とに跨るように、溶接等によってこれらの部材に固定されている。

上流部本体２３と取付部材２４とによって、ＥＧＲ取り出し口２２及び触媒ケース３１に連通した第２空間Ｓ２が画定されている。具体的には、上流部本体２３は、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とに上流部２の内部空間を仕切る仕切り部２３Ａを有する。

仕切り部２３Ａは、上流部本体２３のうち、取付部材２４で覆われた部分で構成されている。仕切り部２３Ａは、図３に示すように、触媒ケース３１にその一部が進入しており、後述する触媒３２の上端部近傍まで延伸している。つまり、触媒ケース３１の軸方向から視て、仕切り部２３Ａは、触媒３２と重なる位置に配置されている。

上流部２の内部において、第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２への排気ガスの移動は、仕切り部２３Ａによって妨げられる。つまり、第１空間Ｓ１内の排気ガスは、少なくとも触媒コンバータ３を経由して第２空間Ｓ２へと流れる。

＜触媒コンバータ＞
触媒コンバータ３は、上流部２の下流側に配置されている。触媒コンバータ３は、触媒ケース３１と、触媒３２と、マット３３とを有する。

触媒ケース３１は、上流部２に連結された筒状の部材である。触媒ケース３１の上流側の端部は、上流部２の下流側の開口に溶接等によって固定されている。触媒ケース３１には、触媒３２とマット３３とが格納されている。

触媒３２は、排気ガスとの接触によって排気ガス中の環境汚染物質を改質又は捕集し、排気ガスを浄化する。触媒３２は、触媒ケース３１に格納されると共に、排気ガスが触媒ケース３１の軸方向に流れる複数の流路を触媒ケース３１内に構成している。つまり、触媒３２は、上流部２から下流部４に向かって延伸し、かつ互いに連通しない複数の流路を有している。

触媒３２は、例えば、排気ガスの流れ方向と垂直な断面が多角形（例えば四角形、六角形等）の複数のチューブが集合した立体形状を有する。つまり、触媒３２は、触媒ケース３１の軸方向に延伸する複数の仕切り板が格子状に配置された立体形状（例えばハニカム形状）を有する。

マット３３は、図４Ｂに示すように、触媒ケース３１と触媒３２との間に配置された弾性変形可能な部材である。マット３３は、触媒ケース３１の周方向に沿って、触媒３２の外周面を覆っている。

＜下流部＞
図３に示すように、下流部４は、触媒コンバータ３の下流側に連結された内部空間を有する部材である。下流部４は、上面と下面とがそれぞれ開口し、上流側から下流側に向かって縮径する円錐台状の筒体（つまりコーン）である。

下流部４の上流側の開口は、触媒ケース３１の下流側の端部に溶接等によって固定されている。下流部４の下流側の開口は、ＥＧＲ装置１から排気ガスが排出される排出口４１を構成している。

＜ＥＧＲ配管＞
ＥＧＲ配管５は、排気ガスの一部を内燃機関に循環させる。ＥＧＲ配管５は、一端が上流部２のＥＧＲ取り出し口２２に溶接等によって連結されている。ＥＧＲ配管５は、触媒コンバータ３と離間して配置されている。

＜排気ガスの流れ＞
図３に示すように、導入口２１から上流部２の第１空間Ｓ１内に導入された排気ガスは、触媒３２を触媒ケース３１の軸方向に通過し、下流部４内に流れ込む。

触媒コンバータ３を通過した一部の排気ガスは、下流部４内において、触媒３２のうち上流部２の第２空間Ｓ２と連通した側部３２Ａを触媒ケース３１の軸方向に沿って通過し、第２空間Ｓ２に流れ込む。

つまり、下流部４内の一部の排気ガスは、ＥＧＲガスとして触媒コンバータ３を逆向きに再通過する。このＥＧＲガスの流れは、ＥＧＲ配管５が触媒コンバータ３に対して負圧となることで発生する。第２空間Ｓ２に流れ込んだＥＧＲガスは、ＥＧＲ配管５から内燃機関に供給される。

触媒コンバータ３によって浄化された排気ガスのうち、第２空間Ｓ２に供給されるＥＧＲガスを除いた残りの部分は、下流部４の排出口４１から図示しない配管を通じて大気に向かって排出される。

［１−２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）上流部２から触媒３２を通過して下流部４に到達した排気ガスの一部が、触媒３２を逆方向に流れて上流部２のＥＧＲ取り出し口２２から排出される。そのため、触媒３２で浄化された排気ガスを上流部２からＥＧＲガスとして取り出すことができる。その結果、ＥＧＲ配管５を触媒コンバータ３の側方に配置する必要がなくなるため、ＥＧＲ装置１の搭載に必要なスペースが低減できる。

（１ｂ）第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とを仕切る仕切り部２３Ａが上流部本体２３の一部で形成されるので、仕切り部２３Ａを別部材として設ける場合に比べて容易に上流部２を形成できる。

［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
図５に示すＥＧＲ装置１１は、上流部１２と、触媒コンバータ３と、下流部４と、ＥＧＲ配管５とを備える。触媒コンバータ３、下流部４及びＥＧＲ配管５は、図１のＥＧＲ装置１と同じものであるため、同一の符号を付して説明を省略する。

＜上流部＞
上流部１２は、上面と下面とがそれぞれ開口し、上流側から下流側に向かって拡径する円錐台状の筒体である。

上流部１２は、導入口２１と、ＥＧＲ取り出し口２２と、上流部本体１２３と、取付部材２４とを有する。導入口２１、ＥＧＲ取り出し口２２及び取付部材２４は、図１の上流部２と同じものであるため、同一の符号を付して説明を省略する。

上流部本体１２３は、導入口２１が設けられた筒状の部材である。上流部本体１２３は、第１分割片１２３Ａと、第２分割片１２３Ｂとを有する。つまり、本実施形態の上流部本体１２３は、図１の上流部本体２３を複数の分割片１２３Ａ，１２３Ｂに分割したものである。なお、上流部本体１２３は、３つ以上の分割片に分割されていてもよい。

第１分割片１２３Ａと第２分割片１２３Ｂとは、図６に示すように、例えば溶接によって上流部本体１２３の周方向に連結されている。本実施形態では、第１分割片１２３Ａと第２分割片１２３Ｂとによって、第１空間Ｓ１が画定されている。

また、第２分割片１２３Ｂのうち、取付部材２４に覆われた部分が仕切り部１２３Ｃを構成している。つまり、第２分割片１２３Ｂの一部である仕切り部１２３Ｃと取付部材２４とによって、第２空間Ｓ２が画定されている。

［２−２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（２ａ）取付部材２４で覆われることで第２空間Ｓ２を構成することが可能な形状の上流部本体１２３を、複数の分割片１２３Ａ，１２３Ｂの接合によって容易に形成することができる。

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（３ａ）上記実施形態のＥＧＲ装置において、仕切り部は、必ずしも上流部本体の一部でなくてもよい。つまり、仕切り部は、上流部本体とは別部材であってもよい。また、上流部及び下流部は、触媒コンバータの触媒ケースと一体の部品であってもよい。さらに、上流部及び下流部は円錐形状に限定されない。

例えば、図７に示すＥＧＲ装置１Ａでは、上流部２Ａは、導入口２１及びＥＧＲ取り出し口２２が設けられた筒状の上流部本体２３と、上流部本体２３の内部に配置された板状の仕切り部２５とを有する。これにより、従来形状の上流部本体２３を利用して、第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２を形成することができる。また、ＥＧＲ装置１Ａでは、筒状の上流部２Ａと筒状の下流部３とが触媒コンバータ３の触媒ケース３１と一体化されている。

（３ｂ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１，１１…ＥＧＲ装置、２，１２…上流部、３…触媒コンバータ、
４…下流部、５…ＥＧＲ配管、２１…導入口、２２…ＥＧＲ取り出し口、
２３…上流部本体、２３Ａ…仕切り部、２４…取付部材、２５…仕切り部、
３１…触媒ケース、３２…触媒、３２Ａ…側部、３３…マット、４１…排出口、
１２３…上流部本体、１２３Ａ…第１分割片、１２３Ｂ…第２分割片、
１２３Ｃ…仕切り部。

Claims (4)

1. 内燃機関の排気ガスが導入される内部空間を有する上流部と、
   前記上流部に連結された筒状の触媒ケースと、前記触媒ケースに格納された触媒とを有する触媒コンバータと、
   前記触媒コンバータの前記排気ガスの流れ方向における下流側に連結された内部空間を有する下流部と、
   前記排気ガスの一部を前記内燃機関に循環させるＥＧＲ配管と、
   を備え、
   前記触媒は、前記排気ガスが前記触媒ケースの軸方向に流れる流路を構成し、
   前記上流部は、
   前記排気ガスを前記上流部の内部に導入する導入口と、
   前記ＥＧＲ配管が連結されたＥＧＲ取り出し口と、
   前記導入口に連通した第１空間と前記ＥＧＲ取り出し口に連通した第２空間とに前記上流部の内部空間を仕切る仕切り部と、
   を有する、ＥＧＲ装置。
2. 請求項１に記載のＥＧＲ装置であって、
   前記上流部は、
   前記導入口が設けられた筒状の上流部本体と、
   前記ＥＧＲ取り出し口が設けられた板状の取付部材と、
   を有し、
   前記取付部材は、前記上流部本体の一部を外側から覆うように前記上流部本体に取り付けられ、
   前記仕切り部は、前記上流部本体のうち、前記取付部材に覆われた部分で構成される、ＥＧＲ装置。
3. 請求項２に記載のＥＧＲ装置であって、
   前記上流部本体は、前記上流部本体の周方向に連結された複数の板状の分割片を有する、ＥＧＲ装置。
4. 請求項１に記載のＥＧＲ装置であって、
   前記上流部は、前記導入口及び前記ＥＧＲ取り出し口が設けられた筒状の上流部本体を有し、
   前記仕切り部は、前記上流部本体の内部に配置された板状の部材で構成される、ＥＧＲ装置。

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