JP5476322B2 - 排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、横断面が拡大する漏斗状部材を備えるケース内に排気処理ユニットを有し、排気を供給する排気チューブが、排気処理ユニットのインサートの長手方向中心軸に対して傾けて配設され、漏斗状部材内に、排気チューブからの排気を案内するチューブ状の誘導要素が配設され、排気チューブが、誘導要素と接続されている、自動車用の排気装置に関する。

特許文献１から、ケース内に触媒作用をするモノリスを有する触媒ユニットが公知である。この場合、このモノリスの横断面は、触媒ユニットが接続された排気チューブの横断面よりも大きい。このため、ケースは、漏斗状部材を有し、この漏斗状部材は、排気チューブに接続可能な一端を備え、他端は、触媒のケースに移行し、漏斗状部材は、その端部間で相応に拡大される。加えて、この触媒ユニットは、漏斗状部材内に配設された、長手方向に変位可能に支承された流れ誘導要素を備え、この流れ誘導要素の相対位置は、触媒の始動温度の達成を加速させるための、モノリスの排気が貫流する横断面を決める。しかしながら、このような流れ誘導要素の取付けは、比較的高い費用と結び付いている。

特許文献２からは、触媒ユニット又はパーティクルフィルタユニットのケースを配設することが公知である。ケースは、これに続く排気チューブに合わせられているので、排気チューブは、ケースの漏斗状部材内に、横に、即ちモノリスもしくはフィルタボディの長手方向中心軸に対して傾けて、外側から差込み可能である。このように、触媒ユニット又はパーティクルフィルタユニットのケースへの排気チューブの接続は、簡素化される。加えて、漏斗状部材に排気チューブを横に差し込むことによって、漏斗状部材内の開口端を相応に形成することにより適切に所望の流れの案内を生じさせるとの可能性が得られる。この形成の場合、排気チューブへの排気処理ユニットの安価な接続が可能である。但し、このような構造的形態は、流れの案内に関して達成すべき最適化度も制限する。

独国特許出願公開第３９ ０３ ８０３号明細書 独国特許第１０３ ００ ３８４号明細書

従って、本発明の課題は、排気処理ユニットへの排気チューブの移行領域における排気の案内を、安価に製造可能な構造で、更に最適化することにある。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を有する自動車用の排気装置によって解決される。

本発明の有利な発展形は、従属請求項に記載されている。

本発明による自動車用の排気装置は、横断面が拡大する漏斗状部材を備えるケース内に排気処理ユニットを有する。排気を供給する排気チューブは、排気処理ユニットのインサートの長手方向中心軸に対して傾けて配設されている。漏斗状部材内に、排気チューブからの排気を案内するチューブ状の誘導要素が配設され、排気チューブが、誘導要素と接続されている。排気チューブは、誘導要素を介して漏斗状部材と接続され、漏斗状部材と誘導要素は、インサードに向かって同じ方向に曲げられており、誘導要素の曲部の外側面に、少なくとも１つのビードが形成されており、誘導要素の出口が、漏斗状部材と排気処理ユニットのインサートとによって構成される内室内で、インサートに対して間隔を置いて形成されており、誘導要素の出口の横断面は、排気チューブの横断面よりも大きいが、漏斗状部材の出口の横断面よりも５０％以上小さい。

曲部と少なくとも１つの付加的なビードによって、排気処理ユニット内に配設されたインサートへの衝突作用が最適化されるように、排気チューブによって誘導される排気が、ビードにおいて転向されるとの利点が得られる。これは、特に、排気流内の特別な排圧上昇が生じることなく、触媒又はパーティクルフィルタとして形成された排気処理ユニットの触媒表面又はパーティクルフィルタ表面の均一性指数（uniformity index）を改善する。

好ましい実施形では、ビードが、排気の流れ方向に対して横に配設されている。これにより、流れの転向が生じ、流れ速度の変更も生じる。ビードにおける流れの転向により、流れにスワールと方向転換が生じる。この転向は、排気処理ユニット内に配設されたインサートに衝突した際に、流れ速度の低下を生じさせる。ビードは、適切な流れの誘導を生じさせ、これにより、触媒表面又はパーティクルフィルタ表面の良好な利用が得られる。

別の好ましい実施形では、チューブ状の誘導要素のビードが、内側に向けられている。即ち、排気ガス流に向かうように形成されている。曲部により、排気流は、半径方向外側に向かって、曲部の外側面に押し付けられる。内側に向いたビードにより、この排気流が転向されるので、排気流は、邪魔されないで曲部の外側面に沿って流れるのではなく、少なくとも１つのビードによって、誘導要素の内側に、従って漏斗状部材の内側に転向される。これにより、排気処理ユニットに衝突した際に、分配され、最適化された均一な流れが構成される。

特に好ましい実施形では、ビードが、本質的に、誘導要素の横断面幅全体にわたって形成されている。これにより、誘導要素内での排気流の主流成分の転向が行われる。

好ましい実施形では、２つ以上のビードが、外側面に、流れ方向に相並んで配設されるように形成されている。相並んで形成された複数のビードによって、流れの変化は、種々の適用例に適合させ、改善することができる。例えば、パーティクルフィルタのためには、触媒のためのものとは違う排気流の衝突特性が必要である。衝突特性は、種々の流れに対して適切に２つ以上のビードを配設及び寸法設定することによって得ることができる。例えば、触媒は、触媒を迅速に加熱して作動可能状態にするために、エンジンスタート時には既に最適化されたモノリスへの衝突面を必要とする。これに対して、ディーゼルパーティクルフィルタは、次に高温の排気流によって作動温度にするために、先ず、比較的低温の排気流を誘導する必要がある。この時点以降に初めて、排気処理ユニット内のフィルタインサートへの適切な衝突が、パーティクルフィルタの場合には合目的である。

別の好ましい実施形では、誘導要素の横断面形状が、円形から非円形に移行する。非円形とは、本発明の範囲内では、特に、台形と楕円形の混成形状を意味する。しかしながら、例えば、丸みを付けたコーナーを有する三角形、半円形、又は、前記実施バリエーションの混成形状も、本発明の範囲内で考えられる。横断面の拡大により、流れ速度の低下が得られ、これにより、触媒又はパーティクルフィルタ内のインサートの端面への流れが均一化される。更に、排気と排気処理ユニットのインサートの間に特に長い接触時間が実現されるとの利点が得られる。

別の特に好ましい実施形では、誘導要素の横断面が、流れ方向に増加する。この横断面の拡大は、横断面の形状変化と同様に連続的に行われる。即ち、突然変化することはない。突然の横断面の変化を回避することは、圧力損失の最小化のために役立つ。

別の実施形では、排気チューブが、誘導要素の入口に配設されている。これにより、部品は、簡単に接合することができる。この場合、気密な連結は、形状的係合及び／又は物質的係合により行なうことができる。物質的係合による連結は、本発明の範囲内では、例えば熱的接合方法によって可能である。

別の好ましい実施形では、誘導要素が、漏斗状部材の収容口に配設されている。これは、製造を簡素化する。誘導要素と漏斗状部材の連結は、物質的係合及び／又は形状的係合による気密な結合によって行なうことができる。

特に、誘導要素の出口は、漏斗状部材と排気処理ユニットのインサートとによって構成される空間内で、インサートから間隔を置いて存在する。付加的に、誘導要素の出口が存在する平面が、排気処理ユニットが漏斗状部材に連結されている平面（インサートの端面）に対して角度をなしていてもよい。これにより、取付けスペースが制限されている場合でも、誘導要素の領域内で、排気装置システムを、使用すべきエンジンのそれぞれの流れ要求と、エンジンの後に接続された排気処理システムとに、適合させる可能性が得られる。

別の好ましい実施バリエーションでは、誘導要素と漏斗状部材の間に、間隙が形成されており、漏斗状部材と誘導要素の曲部の外側面の間の間隔が、流れ方向に増加する。この間隙により、ある程度の範囲で、漏斗状部材の外側面からの熱的負荷が、遮断される。従って、排気チューブと排気処理ユニットの間の熱的応力は、漏斗状部材の領域で最小化される。これにより、システム全体の耐久性が高まる。

本発明の別の利点、特徴、特性及び様相は、概略図に図示した好ましい実施形の説明から分かる。

本発明による誘導要素を有する排気ラインの横断面を示す。 本発明による誘導要素を有する排気ラインの平面図を示す。

各図において、同じ部分又は同様の部分に対しては、同じ符号が使用され、簡単にするとの理由から繰返しの説明を省略した場合でも、相応の又は比較可能な利点が得られる。

図１は、排気チューブ２、漏斗状部材３及び誘導要素４を有する排気ライン１を示す。排気チューブ２は、円形チューブ状の横断面を備え、流れ方向Ｓで示したその連結領域５において、誘導要素４によって包囲されている。誘導要素４のこの包囲は、気密の連結６によって実現される。この場合、連結６は、物質的係合又は形状的係合により行なうことができる。

誘導要素４自体は、更にまた、流れ方向Ｓにおける開始領域により、連結領域５において、誘導要素４と連結されている。この場合、漏斗状部材３の開始領域Ａは、誘導要素４を上から把持する。この連結６は、物質的係合及び／又は形状的係合により行なうことができる。従って、両連結６は、気密に行なわれる。

誘導要素４は、この図で、下に向かって曲げられている。誘導要素は、外側面７に、２つのビード８を備える。これらビード８は、排気流に対し、内側に向かって押し出されている。この場合、押出しは、ここに示すように、波状に行なうことも、ここには図示されていないが小さい曲げ半径でシャープエッジに行なうこともできる。流れ方向Ｓで最初のビード８は、ここに図示されているように、流れ方向Ｓで第２のビード８’よりも強く押し出されている。

誘導要素４と漏斗状部材３の間には、環状に間隙９が存在する。誘導要素４の外側面７については、間隙９が、流れ方向Ｓに連続的に増加する。排気の主流は、曲部の外側面７に沿って流れ、そのため、ここには、特に高い熱的負荷がある。従って、誘導要素４と漏斗状部材３の間の間隙９が占める間隔１０によって、漏斗状部材３の付加的な熱的保護が生じる。

誘導要素４の出口１１は、漏斗状部材３と、これに続く、ここには図示されてない排気再処理ユニットのインサートとによって構成される内室Ｉ内に存在する平面内に位置する。この場合、出口１１が位置する平面は、ここに図示したように、漏斗状部材３の出口が存在する平面１２に対して角度αをなしている。

ここに示した好ましい実施形では、誘導要素４の横断面も、漏斗状部材３の横断面も、流れ方向Ｓに拡大する。この場合、横断面の拡大は、漏斗状部材３で図示したように、連続的に変化しても、しかしながらまた、誘導要素４で示したように、非連続的に変化してもよく、連結領域５における誘導要素４の横断面は、出口１１の横断面よりも小さい。

図２は、漏斗状部材３の平面図を示す。この場合、誘導要素４の出口１１が、平面図に図示されている。同様に、流れ方向Ｓに対して横に、本質的に誘導要素４の幅全体にわたってビード８’が延在することが認められる。出口１１は、丸みを付けたコーナーを有する本質的に台形の形状を備える。出口１１の横断面は、排気チューブ２の横断面よりも大きいが、平面１２（図１）内の漏斗状部材３の出口よりも５０％以上小さい。これにより、流れ速度が低下するので、排気再処理ユニットへの流入が、均一になる。

１ 排気ライン
２ 排気チューブ
３ 漏斗状部材
４ 誘導要素
５ 連結領域
６ 連結
７ 外側面
８ ビード
８’ ビード
９ 間隙
１０ 間隔
１１ 出口
１２ 平面
１３ 内室
Ｓ 流れ方向
Ｉ 内室
Ａ 開始領域
Ｅ コーナー
α 角度

Claims (11)

1. 横断面が拡大する漏斗状部材（３）を備えるケース内に排気処理ユニットを有し、排気を供給する排気チューブ（２）が、排気処理ユニットのインサートの長手方向中心軸に対して傾けて配設され、漏斗状部材（３）内に、排気チューブ（２）からの排気を案内するチューブ状の誘導要素（４）が配設され、排気チューブ（２）が、誘導要素（４）と接続されている、自動車用の排気装置において、
   排気チューブ（２）が、誘導要素（４）を介して漏斗状部材（３）と接続され、漏斗状部材（３）と誘導要素（４）が、インサードに向かって同じ方向に曲げられており、誘導要素（４）の曲部の外側面（７）に、少なくとも１つのビード（８，８’）が形成されており、誘導要素（４）の出口（１１）が、漏斗状部材（３）と排気処理ユニットのインサートとによって構成される内室（Ｉ）内で、インサートに対して間隔を置いて形成されており、誘導要素（４）の出口（１１）の横断面は、排気チューブ（２）の横断面よりも大きいが、漏斗状部材（３）の出口の横断面よりも５０％以上小さいことを特徴とする排気装置。
2. ビード（８，８’）が、排気の流れ方向（Ｓ）に対して横に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
3. チューブ状の誘導要素（４）のビード（８，８’）が、内側に向けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気装置。
4. ビード（８，８’）が、本質的に、誘導要素（４）の横断面幅全体にわたって延在することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の排気装置。
5. ２つ以上のビード（８，８’）が、外側面（７）に、流れ方向（Ｓ）に相並んで配設されるように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の排気装置。
6. 誘導要素（４）の横断面が、円形から非円形に移行することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の排気装置。
7. 誘導要素（４）の横断面が、流れ方向（Ｓ）に増加することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の排気装置。
8. 排気チューブ（２）が、誘導要素（４）の入口に係合することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の排気装置。
9. 誘導要素（４）が、漏斗状部材（３）の開始領域（Ａ）に固定されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の排気装置。
10. 誘導要素（４）の出口（１１）が存在する平面が、排気処理ユニット接続部が存在する平面（１２）に対して角度αをなしていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の排気装置。
11. 誘導要素（４）と漏斗状部材（３）の間に、間隙（９）が形成されており、漏斗状部材（３）と誘導要素（４）の外側面（７）の間の間隔（１０）が、流れ方向に増加することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の排気装置。

Images