JP2022117372A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust purification device.
内燃機関(エンジン)の排気浄化装置において、浄化部材である触媒担体へ高温のまま排気ガスを導入するためにエンジン側部に近接配置するレイアウトが多用されている。また、同じ目的から、エンジンにおいてもヘッド内で各気筒からの排出流路を集合させて、単一ポートにて排気ガスを排出するレイアウトが多用されている。而して、排気浄化装置においては、単一の導入管がポートと排気浄化部材の上流のボリューム部(拡張部)とを連通するような形状が主流となっている。 2. Description of the Related Art Exhaust gas purification devices for internal combustion engines (engines) often use a layout in which the exhaust gas is placed close to the side of the engine in order to introduce exhaust gas at a high temperature to a catalyst carrier, which is a purification member. For the same purpose, a layout in which exhaust gas passages from each cylinder are assembled in the head and exhaust gas is discharged through a single port is often used in engines. Therefore, in the exhaust purification device, a shape in which a single introduction pipe communicates between the port and the upstream volume portion (expansion portion) of the exhaust purification member is predominant.
そのようにエンジンに触媒担体が近接した排気浄化装置においては、浄化効率を確保するためには、触媒担体の上面へ均一に排気ガスを当てて一様度を高める必要がある。一様度を高めるには上流のボリュームである拡張部の容量を十分に確保すれば良いことが知られているが、搭載スペース制約や排気ガス温低下の懸念から、拡張部の容積を大きくできないという背反がある。 In such an exhaust purification device in which the catalyst carrier is close to the engine, it is necessary to uniformly apply the exhaust gas to the upper surface of the catalyst carrier to increase the uniformity in order to ensure the purification efficiency. It is known that to increase the degree of uniformity, it is necessary to secure a sufficient capacity for the expansion part, which is the upstream volume. There is a contradiction.
また、単一の流入管が拡張部の側部に接続するというレイアウトによって、拡張室内に触媒担体と同軸の強い旋回流が発生しやすくなり、触媒担体上面の中心部に排気ガスが当たり難くなって、更に一様度を悪化させる要因となっている。 In addition, due to the layout in which a single inflow pipe is connected to the side of the expansion part, a strong swirling flow coaxial with the catalyst carrier is likely to occur in the expansion chamber, making it difficult for the exhaust gas to hit the central part of the upper surface of the catalyst carrier. This is a factor that further deteriorates the degree of uniformity.
この種の排気浄化装置における一様度の向上方法として、特許文献1においては、拡張部(第1屈曲部)の上面に内側へ突出する部位(排気分散部)を設け、強制的に旋回流を3方向へ分散させることで一様度を向上させる提案がされている。 As a method for improving the uniformity in this type of exhaust purification device, in
しかしながら、複雑な分散部の形状は、エンジンの運転状態によって逐次変化する排気ガスの流量や速度に常時適合させることが難しいとともに、流体抵抗となって背圧の増加も招き、エンジン性能に影響を与えてしまう可能性がある。また、拡張部を構成する金属に複雑な形状を形成することは、成形においても困難性がある。 However, the complex shape of the dispersion part makes it difficult to constantly adapt to the flow rate and speed of the exhaust gas, which changes according to the operating conditions of the engine. may give. Forming a complicated shape on the metal forming the extension also poses difficulties in molding.
そこで本発明は、簡単なレイアウトによって、背圧増加を招くことなく一様度を常に高く維持できるような排気浄化装置を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an exhaust emission control system that can always maintain a high degree of uniformity with a simple layout without causing an increase in back pressure.
前記の課題を解決するために、本発明の排気浄化装置は、内燃機関の側部に配置される排気浄化装置であって、内燃機関に接続し屈曲部を経て排気ガスが流通する導入管と、該導入管の下流端が内部に開口する円筒状の拡張部と、該拡張部の下流に連通し浄化部材を内装する接続部とを少なくとも有し、前記下流端は前記拡張部の中心軸よりも前記内燃機関側に位置するとともに前記浄化部材の上流面を指向することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, an exhaust gas purification device of the present invention is an exhaust gas purification device arranged on the side of an internal combustion engine, comprising: an introduction pipe connected to the internal combustion engine and through which exhaust gas flows through a bent portion; , the downstream end of the introduction pipe has at least a cylindrical expansion portion that is open to the inside, and a connection portion that communicates downstream of the expansion portion and houses a purification member, and the downstream end is the central axis of the expansion portion. It is positioned closer to the internal combustion engine than the purifying member and faces the upstream surface of the purifying member.
また、前記導入管と前記拡張部は一体形成され、前記導入管に内装されたノズル部が前記拡張部内へ突出し前記下流端を構成するようにすると良い。 Further, it is preferable that the introduction pipe and the expanded portion are integrally formed, and a nozzle portion embedded in the introduction pipe protrudes into the expanded portion and constitutes the downstream end.
本発明によれば、拡張部内に、触媒担体上流面に対して傾いた複合旋回流が発生するので、上流面に満遍なく排気ガスが当たり、排気浄化効率を高く維持できる。 According to the present invention, a compound swirling flow that is inclined with respect to the upstream surface of the catalyst carrier is generated in the expanded portion, so that the exhaust gas evenly hits the upstream surface, and high exhaust purification efficiency can be maintained.
以下、本発明の望ましい実施形態について図を参照して説明する。以下においては、内燃機関(以下、エンジン)側を排気ガス流れの上流側とし、図1の正面図における紙面上方を、搭載および稼働状態における上方とする。図1においては、紙面の裏側が上流側となる。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Hereinafter, the internal combustion engine (hereinafter referred to as engine) side is defined as the upstream side of the exhaust gas flow, and the upper side of the paper surface in the front view of FIG. 1 is defined as the upper side in the mounted and operating state. In FIG. 1, the back side of the paper surface is the upstream side.
図1乃至図3に本発明の第1実施形態の排気浄化装置1を示す。排気浄化装置1は、図示しない内燃機関のヘッド面に取り付けられている。具体的には、エンジンのヘッドに穿設された排出ポートに開口23を対向させて、第1フランジ2がヘッドに取付けられる。取り付けは、4つの締結孔8にエンジンのスタッドボルトが嵌装され、スタッドボルトにナットを螺合させて、第1フランジ2をエンジンヘッドへ圧着させている。 1 to 3 show an
開口23と連通し、導入管4が第1フランジ2に溶接にて固定されている。導入管4はエンジンから離れる方向へ延出した後、エルボ部16にて略直角に屈曲し、円筒状の拡張部5の側面19へつながっている。エルボ部16においては、排気ガスの状態を検知するセンサを取付けるための第1センサ台座9が設けられている。なお、本実施形態においては、後述の通り、導入管4と拡張部5とが一体に形成されている。そして、導入管4が拡張部5に接続する部分の内部には、別体のノズル部17が内装固定されており、ノズル部17の最後端が下流端18である。したがって、本実施形態における導入管4は、ノズル部17および下流端18も包含する。 Communicating with the opening 23, the
拡張部5は頂面10と側面19を有する略円筒状であって、側面19が外方へ凸状である。拡張部5の中心軸20は、本実施形態の搭載および稼働状態においては鉛直であり、かつ、下流の浄化部材24と同軸である。そして、側面19の一部に導入管4が連通するとともに、ノズル部17は拡張部5内へ突き出している。すなわち、下流端18は拡張部5内に位置する。 The
導入管4と拡張部5とは、プレス品による溶接構造体として一体に形成されている。すなわち、鉛直軸に略直角な分割面で分割された上方の第1半体と下方の第2半体とが、分割面において相互に溶接されている。そして拡張部5の鉛直下方の開口には、接続部6が嵌装され溶接固定されている。 The
接続部6は円筒状であり、その内部には、保持部材25を介して浄化部材24が嵌装保持されている。保持部材25はセラミック繊維であり、浄化部材24はセラミック製や金属製の触媒担体である。そして、浄化部材24の上流面26は、鉛直上方に位置する拡張部5内に露出している。 The connecting
以上が本発明の構成部材であるが、排気浄化装置1として下記の構成部材も更に含まれる。接続部6を内嵌するように鉛直下方に収容部7が配され、収容部7の下流側には導出部22が内嵌され、導出部22の後端には第2フランジ3が外嵌固定されている。そして第2フランジ3に穿設された締結孔15によって、後流部品と第2フランジ3とが接続される。 Although the components of the present invention are described above, the following components are further included in the exhaust
収容部7も、鉛直軸に略直角な分割面で分割されたプレス製の第3半体13と下方の第4半体14とが、分割面において相互に溶接され構成されており、全体として略L字状の大きなボリュームを有する。そして、第3半体13の一部には、排気ガスの状態を検知するセンサを取付けるための第2センサ台座21が設けられている。なお、円筒状の導出部22内にも、緩衝部材を介して浄化部材が内装保持されているが、説明は省略する。 The
本実施形態の構成は上記の通りであるが、その排気ガス流れについては、理解し易いように、図4および図5の模式図にて説明する。導入管4内を流下した排気ガスαはエルボ部16を経てノズル部17の下流端18で拡張部5内へ放出される。拡張部5は円筒状でありその側面19は外側へ凸の曲面状であるので、下流端18から放出された排気ガスは側面19に当接してどちらかに曲がるのであるが、円筒の中心軸20に対し下流端18がAだけオフセット(エンジン方向に位置)しているので、上面視(図5)において左回りの弱い渦βを形成する。更に、ノズル部17および下流端18は浄化部材24の上流面26を指向している(図5において下方に傾いている)ので、渦βは鉛直軸に対して傾いた軸を有する渦となる。 The configuration of the present embodiment is as described above, and the exhaust gas flow will be described with reference to the schematic diagrams of FIGS. 4 and 5 for easy understanding. The exhaust gas α that has flowed down through the
その後、更に排気ガスαが下端18から吐出され続けるので、渦βに励起され、かつ、側面19の曲面に助長されて、より大きな渦γが形成される。その結果、拡張部5内の空間は、渦βおよびγを含んで上流面26に対して傾いた複合渦流で満たされる。したがって、それら渦である排気ガスは拡張部5内に長い時間滞留しつつ浄化部材24の上流面26に斜めに満遍なく当たる形となり、良好な一様度を実現することができる。そして、これら複合渦流は排気ガスの多少に関係なく存在するので、エンジンの運転状況にかかわらず良好な一様度を維持でき、好適な排気浄化を実現できるものである。 After that, as the exhaust gas α continues to be discharged from the
上述した実施形態の他、種々の形態で本開示を実現することもできる。例えば、導入管4は拡径部5と別体のパイプとし、そのパイプ下流部を側面19へ嵌入させても良いし、中心軸20や浄化部材24の中心軸は、同軸や鉛直配置でなくても構わない。 In addition to the embodiments described above, the present disclosure can also be implemented in various forms. For example, the
以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱し範囲の変更があっても本発明に包含される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention encompasses any modifications that deviate from the gist of the present invention.
1 排気浄化装置
2 第1フランジ
3 第2フランジ
4 導入管
5 拡張部
6 接続部
7 収容部
16 エルボ部
17 ノズル部
18 下流端
19 側面
20 中心軸
24 浄化部材
26 上流面
α、β、γ 排気ガス流1
前記の課題を達成するため、請求項1記載の発明に係る排気浄化装置は、内燃機関の側部に配置される排気浄化装置であって、内燃機関に接続し屈曲部を経て排気ガスが流通する単一の導入管と、該導入管の下流端が内部に開口し内部に位置する円筒状の拡張部と、該拡張部の下流に連通し浄化部材を内装する接続部とを少なくとも有し、前記下流端は、前記拡張部の中心軸よりも前記内燃機関側に位置するとともに前記拡張部の側面を指向し、更に前記浄化部材の上流面を指向することを特徴とする。In order to achieve the above object, an exhaust gas purification device according to the invention of
Claims (2)
内燃機関に接続し屈曲部を経て排気ガスが流通する導入管と、
該導入管の下流端が内部に開口する円筒状の拡張部と、
該拡張部の下流に連通し浄化部材を内装する接続部とを少なくとも有し、
前記下流端は、前記拡張部の中心軸よりも前記内燃機関側に位置するとともに前記浄化部材の上流面を指向する
ことを特徴とする排気浄化装置。An exhaust purification device arranged on the side of an internal combustion engine,
an introduction pipe connected to the internal combustion engine and through which the exhaust gas flows through the bent portion;
a cylindrical extension portion in which the downstream end of the introduction pipe opens to the inside;
at least a connecting portion that communicates with the downstream of the extended portion and houses a purification member;
The exhaust purification device, wherein the downstream end is located closer to the internal combustion engine than the central axis of the expanded portion and points toward the upstream surface of the purification member.
前記導入管に内装されたノズル部が前記拡張部内へ突出し前記下流端を構成する
ことを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。The introduction tube and the expansion portion are integrally formed,
2. An exhaust emission control system according to claim 1, wherein a nozzle portion provided in said introduction pipe protrudes into said expanded portion and constitutes said downstream end.
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