JP5300466B2 - Exhaust purification device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気流路に介装され、触媒の上流側に排気中の未燃ガスを吸着する吸着材が介装された吸着流路と、吸着流路と並列に設けられた主流路とを切り換えることができる排気浄化装置に関する。 The present invention is provided in parallel with the adsorption flow path, which is interposed in the exhaust flow path of the internal combustion engine and in which the adsorbent which adsorbs the unburned gas in the exhaust is interposed on the upstream side of the catalyst. The present invention relates to an exhaust purification device capable of switching between main flow paths.
従来より、特許文献1にあるように、触媒の上流側の排気管内に配設され、排気中の未燃ガスを吸着する吸着材が設けられた吸着流路と、吸着流路と並列に設けられた主流路とを切換弁により切り換えることができる排気浄化装置が知られている。
Conventionally, as disclosed in
この排気浄化装置では、本体を断面形状が半円弧状の上半体と、同様に断面形状が半円弧状の下半体とを突き合わせた最中構造で形成し、この本体内を隔壁により仕切って、一方に吸着材を配置して吸着流路を形成し、他方に主流路を形成している。
しかしながら、こうした従来のものでは、排気の漏れを防止しながら上半体と下半体とを一体にするため、長手方向に沿って溶接するが、その溶接線が長く、熱歪みにより本体が変形しやすい。例えば、溶接後に触媒と本体との間に隙間等が生じ、熱歪みによる変形で触媒保持性能が確保できない場合があり、不良品の発生を招き、コストの増加を招くという問題があった。 However, in such conventional devices, welding is performed along the longitudinal direction in order to unite the upper half and the lower half while preventing the leakage of exhaust gas, but the weld line is long, and the main body deforms due to thermal strain. It's easy to do. For example, a gap or the like is generated between the catalyst and the main body after welding, and the catalyst holding performance may not be ensured due to deformation due to thermal distortion, resulting in the occurrence of defective products and an increase in cost.
また、本体内を仕切るように隔壁を取り付けなければならず、隔壁の組付性が悪く、作業が繁雑になるという問題があった。 Moreover, the partition has to be attached so as to partition the inside of the main body, and there is a problem that the assembling property of the partition is poor and the work becomes complicated.
本発明の課題は、熱歪みによる変形を招くことなく、また、組み立てやすい排気浄化装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an exhaust purification device that is easy to assemble without causing deformation due to thermal distortion.
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
内燃機関の排気流路に介装されると共に、一端が上流側の前記排気流路に接続され、他端が下流側の前記排気流路に接続された円筒状の筒状本体を備え、該筒状本体内の下流側に触媒を配置すると共に、前記筒状本体内の前記触媒よりも上流側に、排気中の未燃ガスを吸着する吸着材が設けられた吸着流路と、該吸着流路に並列に設けられた主流路とを形成し、前記吸着流路と前記主流路とを切り換える切換弁を設けた排気浄化装置において、
前記筒状本体内に前記筒状本体よりも外形の小さな流路管を挿入すると共に、前記流路管の外周を前記筒状本体の内周に接触させて固定し、かつ、前記流路管内に前記吸着材を配置して前記流路管内を通る前記吸着流路を形成すると共に、前記流路管の外周と前記筒状本体の内周との間に前記主流路を形成し、
前記流路管は、
前記筒状本体の内径とほぼ同じ外径となるように半円状に形成された半円管部と、
前記吸着材が挿入され、前記筒状本体の内周との間に隙間が形成される外径の円筒状の直管部と、
を備え、前記半円管部が前記筒状本体の内周に沿って密着する一方、前記直管部は前記筒状本体の内周に対してほぼ線接触している
ことを特徴とする排気浄化装置がそれである。
In order to achieve this problem, the present invention has taken the following measures in order to solve the problem. That is,
A cylindrical tubular body interposed in the exhaust flow path of the internal combustion engine, one end connected to the upstream exhaust flow path, and the other end connected to the downstream exhaust flow path, An adsorption flow path provided with an adsorbent for adsorbing unburned gas in the exhaust gas on the upstream side of the catalyst in the cylindrical body, the catalyst being disposed on the downstream side in the cylindrical body, and the adsorption In an exhaust emission control device provided with a switching valve for switching between the adsorption channel and the main channel, forming a main channel provided in parallel with the channel,
A flow path pipe having a smaller outer shape than the cylindrical main body is inserted into the cylindrical main body, and the outer periphery of the flow path pipe is fixed in contact with the inner periphery of the cylindrical main body. The adsorbent is disposed to form the adsorption flow path passing through the flow path pipe, and the main flow path is formed between the outer circumference of the flow path pipe and the inner circumference of the cylindrical body ,
The channel pipe is
A semicircular pipe portion formed in a semicircular shape so as to have an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the cylindrical main body,
A cylindrical straight pipe portion having an outer diameter in which a gap is formed between the adsorbent and an inner periphery of the cylindrical main body;
The exhaust pipe is characterized in that the semicircular tube portion is in close contact with the inner periphery of the cylindrical body, and the straight tube portion is in substantially line contact with the inner periphery of the cylindrical body. That is the purification device.
前記流路管の半円状の端側に前記切換弁を配置した構成としてもよい。更に、前記筒状本体の下流側端を縮径して、下流側の前記排気流路に接続する下流側接続部を形成すると共に、前記筒状本体の上流側端に、上流側の前記排気流路に接続する上流側接続部を形成した蓋部材を取り付けた構成としてもよい。 It may be configured to place the selector valve to the semicircular end side of the front Symbol flow pipe. Further, the downstream end of the cylindrical main body is reduced in diameter to form a downstream connecting portion connected to the downstream exhaust passage, and the upstream exhaust is provided at the upstream end of the cylindrical main body. It is good also as a structure which attached the cover member which formed the upstream connection part connected to a flow path.
本発明の排気浄化装置は、筒状本体に流路管を挿入して、筒状本体の内周と流路管の外周とを接触させて固定するので、固定のための溶接等は、スポット溶接でたりるの、熱歪みによる変形を抑制でき、また、筒状本体に挿入することにより組立できるので、組立も容易になるという効果を奏する。 Since the exhaust gas purification apparatus of the present invention inserts the flow channel pipe into the cylindrical main body and fixes the inner periphery of the cylindrical main body and the outer periphery of the flow channel tube, It is possible to suppress deformation due to thermal distortion, such as by welding, and it is possible to assemble by inserting it into the cylindrical main body.
また、流路管の端側を半円状に形成して、筒状本体の内周に沿って半円状に密着させることにより、スポット溶接箇所を複数容易に得られ、固定強度を確保できる。その際、流路管の半円状の端側に切換弁を配置することにより、切換弁の構造を簡単にできる。 Further, by forming the end side of the flow channel tube in a semicircular shape and making it adhere in a semicircular shape along the inner periphery of the cylindrical main body, a plurality of spot welded portions can be easily obtained, and the fixing strength can be secured. . In that case, the structure of the switching valve can be simplified by disposing the switching valve on the semicircular end side of the flow channel pipe.
更に、筒状本体の下流側を縮径して下流側接続部を形成し、上流側には蓋部材を取り付けることにより、蓋部材を取り付ける際の溶接による熱歪みの影響を抑制できる。 Furthermore, by reducing the diameter of the downstream side of the cylindrical main body to form the downstream side connection portion and attaching the lid member to the upstream side, the influence of thermal distortion due to welding when the lid member is attached can be suppressed.
以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、1は筒状本体で、本実施形態では、筒状本体1は軸方向に長い円筒状に形成されている。筒状本体1には一端側から軸方向に沿ってその断面形状がほぼ一定の円形状の大径部1aが設けられており、他端側はテーパ状に縮径されたテーパ部1bが形成され、更にテーパ部1bに連接して円筒状の下流側接続部1cが形成されている。
As shown in FIG. 1, 1 is a cylindrical main body, and in this embodiment, the cylindrical
筒状本体1は円筒状のパイプの端をスピニング加工等により縮径して下流側接続部1cを成形することにより形成できるので、パイプの端を加工する簡単な加工で形成できる。この下流側接続部1cには、図示しない下流側の排気流路としての排気管が接続される。大径部1aはほぼ素材のパイプのままの形状でよい。
Since the cylindrical
筒状本体1の大径部1a内には、下流側接続部1c側に、円柱状の三元触媒4が挿入されている。三元触媒4の外周には図示しない緩衝材等を設けてもよい。三元触媒4は、例えばセラミック製の担体に白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属を触媒として担持したもので、排気中のHC,CO,NOx等を酸化反応、あるいは酸化・還元反応により浄化する周知のものである。
A cylindrical three-
筒状本体1の大径部1a内には、更に、三元触媒4よりも上流側に、流路管6が挿入されている。流路管6は筒状本体1内に挿入できるように筒状本体1の外形よりも小さく、流路管6は大径部1aの内径よりも外径が小さな円筒状の直管部6aを備えている。
In the large diameter portion 1 a of the cylindrical
図2に示すように、大径部1aの内周と直管部6aの外周との間に、排気が通過できる三日月状の隙間が形成されるように、大径部1aの内径と直管部6aの外径とが決定されている。 As shown in FIG. 2, the inner diameter of the large-diameter portion 1a and the straight pipe are formed between the inner circumference of the large-diameter portion 1a and the outer circumference of the straight pipe portion 6a so that a crescent-shaped gap through which the exhaust can pass is formed. The outer diameter of the part 6a is determined.
直管部6a内には吸着材8が挿入されており、吸着材8は多数の小孔を有するセラミック担体にゼオライトをコーティングしたもの、あるいは、ゼオライトをコーティングしたステンレス鋼の箔状板を巻重ねたもの等、周知のものである。また、ゼオライトに限らず、活性炭からなるものでもよい。吸着材8の外周に図示しない緩衝材等を配置してもよい。
An adsorbent 8 is inserted into the straight pipe portion 6a, and the adsorbent 8 is formed by coating a ceramic carrier having a large number of small holes with zeolite or a stainless steel foil-like plate coated with zeolite. Are well known. Moreover, not only zeolite but what consists of activated carbon may be used. A buffer material or the like (not shown) may be disposed on the outer periphery of the
流路管6の一端側には、直管部6aに連接して、排気の上流側に半円管部6bが形成されている。流路管6は、素材としてのパイプにプレス加工等を施して半円管部6bを形成しており、直管部6aはほぼ素材のパイプのままの形状でよい。尚、本実施形態では、1本のパイプをプレス加工等することにより直管部6aと半円管部6bとを形成したが、これに限らず、直管部6aと半円管部6bとを別々に形成して、溶接やロー付け等により一体にして流路管6を形成してもよい。また、本実施形態では、直管部6aの片側にのみ半円管部6bを形成したが、これに限らず、直管部6aの両側に半円管部6bを形成してもよい。
A semicircular pipe portion 6b is formed on one end side of the
また、半円管部6bは、図3に示すように、周方向の一部を筒状本体1の内周に半円状に密着させることができるように、筒状本体1の内径とほぼ同じ外径となるように半円状に形成されている。半円状に形成された外形以外は、円弧以外の弦は直線状に形成されて、半円管部6bの外形は、ほぼ半月状に形成されている。半円形状に形成する際、円の半分である必要はなく、素材のパイプから容易に加工できる形状とすればよい。
Further, as shown in FIG. 3, the semicircular pipe portion 6 b is substantially the same as the inner diameter of the cylindrical
流路管6に吸着材8を挿入した後、流路管6を筒状本体1の大径部1a内に挿入し、図1に示すように、半円管部6bの半円状の外周を筒状本体1の内周に密着させ、筒状本体1と流路管6とを溶接等により固定する。溶接はスポット溶接でよく、複数箇所をスポット溶接すれば十分な強度でもって固定できる。半円状の半円管部6bとすることにより、容易に複数のスポット溶接箇所を得ることができ、固定強度を確保できる。しかも、長手方向に沿ってもスポット溶接箇所を確保できると共に、周方向に沿ってもスポット溶接箇所を確保でき、この点からも固定強度を確保できる。
After the
流路管6を筒状本体1内に挿入して、内周に密着させることにより、筒状本体1内には流路管6内を排気が流れる吸着流路10と、筒状本体1の内周と流路管6の外周との間を排気が流れる主流路12とが並列に形成される。
By inserting the
また、流路管6の上流側には、切換弁14が設けられている。切換弁14は、本実施形態では、バタフライ式の弁体16を備え、弁体16は揺動可能に支持されている。弁体16は大径部1aに揺動可能に支持しても、あるいは、流路管6に揺動可能に支持してもよい。
A switching
弁体16は図示しないアクチュエータにより揺動され、切換弁14は、図1に実線で示すように、弁体16を大径部1aの突部18に突き当てて、主流路12を塞ぐ位置と、図1に二点鎖線で示すように、弁体16により吸着流路10を塞ぐ位置との間で弁体16を揺動できるように構成されている。
The
更に、大径部1aの上流側の開口には、蓋部材20が取り付けられている。蓋部材20は、大径部1aの開口内に嵌入可能な筒部20aと、筒部20aに連接され上流側に向かって縮径されたテーパ部20bと、テーパ部20bに連接された円筒状の上流側接続部20cとを備えている。筒部20aが大径部1aに嵌入されて、全周溶接により漏れ止めされて固定される。上流側接続部20cには、図示しない上流側の排気流路が接続される。
Furthermore, a
大径部1aと蓋部材20との溶接箇所は、三元触媒4から最も離れた上流側の開口にあり、三元触媒4の外側の大径部1aが溶接熱による熱歪みにより変形するのを抑制できる。また、吸着材8が挿入されている流路管6は、大径部1aと直管部6aとがほぼ線接触している状態にあるので、大径部1aからの熱が直管部6aに伝わり難く、溶接箇所に比較的近くても、直管部6aの溶接熱による熱歪みにより変形するのを抑制できる。
The welded portion between the large-diameter portion 1a and the
次に、前述した本実施形態の排気浄化装置の作動について説明する。 Next, the operation of the above-described exhaust purification device of this embodiment will be described.
内燃機関の始動時には、排気温度が低く、また、排気中に未燃ガスが多く含まれている。始動時には、図1に実線で示すように、切換弁14を弁体16により主流路12を塞ぐ位置に揺動し、蓋部材20の上流側接続部20cを介して大径部1aに流入した始動時の排気は吸着流路10に流入する。吸着流路10では、流路管6の半円管部6bから直管部6a内の吸着材8を通り、吸着材8を通る際に排気中の未燃ガスが吸着される。そして、吸着材8を通った排気は、大径部1a内に流入し、三元触媒4を通って、下流側接続部1cを介して下流側の排気流路に流出する。
When the internal combustion engine is started, the exhaust gas temperature is low, and the exhaust gas contains a large amount of unburned gas. At the time of starting, as shown by a solid line in FIG. 1, the switching
排気温度が上昇し、三元触媒4が活性化したときには、切換弁14を切り換えて、図1に二点鎖線で示すように、弁体16により吸着流路10を塞ぎ、排気を主流路12に導く。蓋部材20の上流側接続部20cを介して大径部1aに流入した排気は、大径部1aから大径部1aの内周と流路管6の外周との間の主流路12を流れ、三元触媒4を通り、排気中の有害成分が三元触媒4による酸化反応あるいは酸化・還元反応により浄化される。三元触媒4を通った排気は下流側接続部1cを介して下流側の排気流路に流出する。
When the exhaust gas temperature rises and the three-
また、適宜のタイミングで、吸着流路10にも排気の一部が流れるように、弁体16を所定角度揺動して、一部の排気を吸着材8に流入させる。これにより、吸着材8に吸着された未燃ガスが脱離されて、吸着流路10から大径部1a内に流入し、三元触媒4を通って、下流側接続部1cを介して下流側の排気流路に流出する。その際、三元触媒4により未燃ガスが燃焼され、排気が浄化される。
Further, at a suitable timing, the
前述した如く、流路管6を筒状本体1内に挿入して、筒状本体1の内周と流路管6の外周とを密着させて溶接等により固定するので、熱歪みによる変形を受け難く、三元触媒4と筒状本体1との間に隙間が生じたり、吸着材8と流路管6との間に隙間が生じたりするおそれが少ない。また、流路管6を筒状本体1内に挿入して、固定すればよく、組み立てもしやすい。
As described above, the
また、流路管6の端側に半円状の半円管部6bを形成し、流路管6の周方向の一部を筒状本体1の内周に沿って半円状に密着させることにより、切換弁14の配置が容易になり、強固に固定することができる。
Further, a semicircular semicircular pipe portion 6 b is formed on the end side of the
更に、筒状本体1の下流側端を縮径して下流側接続部1cを形成すると共に、筒状本体1内に三元触媒4、吸着材8を配置した流路管6を挿入し、筒状本体1の上流側端に上流側接続部20cを形成した蓋部材20を取り付けることにより、容易に組み立てることができる。
Further, the downstream end of the cylindrical
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。 The present invention is not limited to such embodiments as described above, and can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
1…筒状本体 1a…大径部
1b…テーパ部 1c…下流側接続部
4…三元触媒 6…流路管
6a…直管部 6b…半円管部
8…吸着材 10…吸着流路
12…主流路 14…切換弁
16…弁体 18…突部
20…蓋部材 20a…筒部
20b…テーパ部 20c…上流側接続部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記筒状本体内に前記筒状本体よりも外形の小さな流路管を挿入すると共に、前記流路管の外周を前記筒状本体の内周に接触させて固定し、かつ、前記流路管内に前記吸着材を配置して前記流路管内を通る前記吸着流路を形成すると共に、前記流路管の外周と前記筒状本体の内周との間に前記主流路を形成し、
前記流路管は、
前記筒状本体の内径とほぼ同じ外径となるように半円状に形成された半円管部と、
前記吸着材が挿入され、前記筒状本体の内周との間に隙間が形成される外径の円筒状の直管部と、
を備え、前記半円管部が前記筒状本体の内周に沿って密着する一方、前記直管部は前記筒状本体の内周に対してほぼ線接触している
ことを特徴とする排気浄化装置。 A cylindrical tubular body interposed in the exhaust flow path of the internal combustion engine, one end connected to the upstream exhaust flow path, and the other end connected to the downstream exhaust flow path, An adsorption flow path provided with an adsorbent for adsorbing unburned gas in the exhaust gas on the upstream side of the catalyst in the cylindrical body, the catalyst being disposed on the downstream side in the cylindrical body, and the adsorption In an exhaust emission control device provided with a switching valve for switching between the adsorption channel and the main channel, forming a main channel provided in parallel with the channel,
A flow path pipe having a smaller outer shape than the cylindrical main body is inserted into the cylindrical main body, and the outer periphery of the flow path pipe is fixed in contact with the inner periphery of the cylindrical main body. The adsorbent is disposed to form the adsorption flow path passing through the flow path pipe, and the main flow path is formed between the outer circumference of the flow path pipe and the inner circumference of the cylindrical body ,
The channel pipe is
A semicircular pipe portion formed in a semicircular shape so as to have an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the cylindrical main body,
A cylindrical straight pipe portion having an outer diameter in which a gap is formed between the adsorbent and an inner periphery of the cylindrical main body;
The exhaust pipe is characterized in that the semicircular pipe portion is in close contact with the inner periphery of the cylindrical main body, and the straight pipe portion is substantially in line contact with the inner periphery of the cylindrical main body. Purification equipment.
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