JP5494068B2 - Engine exhaust system - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの排気通路に配設されてその排気を浄化する排気浄化部と、該排気通路を形成する排気管と、該排気浄化部を通過した後の排気の性状を検出する排気センサとを備えた、エンジンの排気装置に関する技術分野に属する。 The present invention relates to an exhaust gas purification unit that is disposed in an exhaust passage of an engine and purifies the exhaust gas, an exhaust pipe that forms the exhaust passage, and an exhaust sensor that detects the properties of the exhaust gas that has passed through the exhaust gas purification unit. And belongs to a technical field related to an engine exhaust system.
この種のエンジンの排気装置として、排気浄化部の排気下流側に接続される排気管を、外側管と内側管とで構成して、排気センサの検出部を該内側管内に臨ませるようにしたものが知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。このものでは、排気浄化部を通過した後の排気は、内側管内を通る中心部流れと、内側管と外側管との間を通る外周部流れとに分岐して排気下流側へと排出される。これにより、エンジン冷間時に管壁に付着した凝縮水が、外周部流れに乗って内側管と外側管との間を通過することとなるので、排気センサの検出部が、排気中の凝縮水によって被水するのを抑制することができる。 As an exhaust device for this type of engine, the exhaust pipe connected to the exhaust downstream side of the exhaust purification section is composed of an outer pipe and an inner pipe so that the detection part of the exhaust sensor faces the inner pipe. Those are known (for example, see Patent Documents 1 and 2). In this device, the exhaust gas after passing through the exhaust gas purification unit branches into a central part flow passing through the inner pipe and an outer peripheral part flow passing between the inner pipe and the outer pipe and is discharged to the exhaust downstream side. . As a result, the condensed water adhering to the tube wall when the engine is cold rides on the outer peripheral portion and passes between the inner tube and the outer tube, so that the detection unit of the exhaust sensor detects the condensed water in the exhaust gas. It is possible to suppress flooding.
このように、上記各特許文献に示すものでは、排気センサの検出部が排気中の凝縮水によって被水し難い構造を有しているので、該検出部の被水による排気センサの破損や検出精度の低下を防止することができる。 As described above, in each of the above-mentioned patent documents, the detection unit of the exhaust sensor has a structure that is difficult to be wetted by the condensed water in the exhaust gas. A reduction in accuracy can be prevented.
しかしながら、これらの排気装置では、排気流が中心部流れと外周部流れとに分岐して、該中心部流れのみが排気センサの検出部の周囲を通過するようになっているので、排気流全体としての排気性状(例えば酸素濃度等)を精度良く検出することができないという問題がある。 However, in these exhaust devices, the exhaust flow branches into a central portion flow and an outer peripheral portion flow, and only the central portion flow passes around the detection portion of the exhaust sensor. There is a problem that the exhaust properties (for example, oxygen concentration, etc.) cannot be accurately detected.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの排気通路に配設されてその排気を浄化する排気浄化部と、該排気通路を形成する排気管と、該排気浄化部を通過した後の排気の性状を検出する排気センサとを備えたエンジンの排気装置に対して、その構成に工夫を凝らすことで、排気センサにより排気流全体の排気性状を精度良く検出しつつ、排気センサの検出部が排気と共に飛散した凝縮水により被水して、排気センサが破損したりその検出精度が低下したりするのを防止しようとすることにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification unit that is disposed in an exhaust passage of an engine and purifies the exhaust, and an exhaust pipe that forms the exhaust passage. And an exhaust sensor for an engine having an exhaust sensor for detecting the exhaust property after passing through the exhaust purification unit, the exhaust sensor is used to control the exhaust property of the entire exhaust flow by devising the configuration. An object of the present invention is to prevent the exhaust sensor from being damaged or the detection accuracy of the exhaust sensor from being damaged by the detection part of the exhaust sensor being covered with the condensed water scattered together with the exhaust while detecting with high accuracy.
上記の目的を達成するために、この発明では、排気浄化部に接続される排気管内に内側管を設けて、内側管の排気下流側の端部を排気管の管壁に接続し、該内側管と該排気管との間に、排気下流側が閉塞し且つ排気上流側が開口する環状空間を形成するようにした。 In order to achieve the above object, according to the present invention, an inner pipe is provided in an exhaust pipe connected to the exhaust purification section, and an end of the inner pipe on the exhaust downstream side is connected to a pipe wall of the exhaust pipe. Between the pipe and the exhaust pipe, an annular space is formed in which the exhaust downstream side is closed and the exhaust upstream side is open.
具体的には、請求項1の発明では、エンジンの排気通路に配設されてその排気を浄化する排気浄化部と、該排気通路を形成する排気管と、該排気浄化部を通過した後の排気の性状を検出する排気センサと、を備えたエンジンの排気装置を対象とする。 Specifically, in the first aspect of the present invention, an exhaust purification unit that is disposed in the exhaust passage of the engine and purifies the exhaust, an exhaust pipe that forms the exhaust passage, and after passing through the exhaust purification unit An exhaust system for an engine provided with an exhaust sensor for detecting the nature of the exhaust is intended.
そして、上記排気浄化部の排気下流側端部に接続される排気管内には、該排気管に沿って延びる内側管が設けられており、上記内側管は、その排気下流側の端部が上記排気管の管壁に接続されることにより、該排気管との間に、排気下流側が閉塞し且つ排気上流側が開口する環状空間を形成していて、上記排気浄化部を通過した排気流の全てを該内側管内に流通させるように構成されており、上記排気センサは、その検出部が上記内側管内に臨むように配設され、上記排気管における上記排気浄化部の排気下流側端部に接続される部分は、排気下流側に向かうほど縮径する下流側コーン部とされ、上記下流側コーン部には、上記排気浄化部を通過した後の排気の一部をEGRガスとして吸気に戻すためのEGR取出口が設けられているものとする。 In the exhaust pipe connected to the exhaust downstream side end of the exhaust purification unit, an inner pipe extending along the exhaust pipe is provided, and the inner pipe has an end on the exhaust downstream side of the exhaust pipe. By connecting to the pipe wall of the exhaust pipe, an annular space is formed between the exhaust pipe and the exhaust downstream side is closed and the exhaust upstream side is open, and all of the exhaust flow that has passed through the exhaust purification unit The exhaust sensor is disposed so that its detection part faces the inner pipe and is connected to the exhaust downstream side end of the exhaust purification part in the exhaust pipe. The downstream portion is a downstream cone portion that is reduced in diameter toward the exhaust downstream side, and a part of the exhaust gas that has passed through the exhaust gas purification portion is returned to the intake air as EGR gas in the downstream cone portion. as the EGR outlet of is provided That.
この構成によれば、内側管の排気下流側の端部を排気管の管壁に接続するようにしたことで、該内側管と排気管との間には、排気下流側が閉塞し且つ排気上流側が開口する環状空間を形成されることとなる。したがって、エンジン始動時に、排気浄化部の外周部を通過して、排気管の管壁に沿って環状空間内に流入した外周部流れは、環状空間の閉塞部で堰き止められて逆流し、内側管の外周面に沿って下流側から上流側に向かって流れた後、該内側管の上流側開口付近で中心部流れと衝突して、該中心部流れに引きずられる形で内側管内に流入することとなる。この衝突により、外周部流れに含まれる凝縮水は細分化されることとなるので、排気センサの検出部に凝縮水が衝突しても排気センサが破損したりその検出精度が低下したりすることもない。 According to this configuration, the end of the inner pipe on the exhaust downstream side is connected to the pipe wall of the exhaust pipe, so that the exhaust downstream side is closed between the inner pipe and the exhaust pipe and the exhaust upstream An annular space having an open side is formed. Therefore, when the engine is started, the outer peripheral part flow that passes through the outer peripheral part of the exhaust purification part and flows into the annular space along the pipe wall of the exhaust pipe is blocked by the closed part of the annular space and flows backward. After flowing from the downstream side toward the upstream side along the outer peripheral surface of the pipe, it collides with the central part flow near the upstream opening of the inner pipe and flows into the inner pipe in a form dragged by the central part flow. It will be. Because of this collision, the condensed water contained in the outer peripheral flow is subdivided, so that even if condensed water collides with the detection part of the exhaust sensor, the exhaust sensor may be damaged or its detection accuracy may be reduced. Nor.
また、排気浄化部を通過した後の上記外周部流れは、上述の如く、環状空間内に流入して逆流した後、中心部流れと衝突して該中心部流れと共に内側管内に導かれるので、排気浄化部を通過した後の排気流れを全て内側管内に流通させることができる。この内側管内には、排気センサの検出部が臨んでいるので、該排気センサによって、中心部流れと外周部流れとを含む排気流全体の性状を精度良く検出することができる。 Further, as described above, the outer peripheral part flow after passing through the exhaust purification part flows into the annular space and flows backward, and then collides with the central part flow and is guided into the inner pipe together with the central part flow. All the exhaust flow after passing through the exhaust purification section can be circulated in the inner pipe. Since the detection part of the exhaust sensor faces in the inner pipe, the exhaust sensor can accurately detect the properties of the entire exhaust flow including the central part flow and the outer peripheral part flow.
さらに、排気中のNOx等を低減するために近年開発が進む、EGR制御を採用したエンジンにおいて、EGRクーラに煤等が詰まるのを防止しながら、排気センサの検出部が、EGRクーラの凝縮水により被水してその検出精度が低下するのを防止することができる。Further, in an engine employing EGR control, which has been developed in recent years in order to reduce NOx and the like in the exhaust, the exhaust sensor detection unit prevents the EGR cooler from being clogged with soot and the like, while the EGR cooler detects the condensate Therefore, it is possible to prevent the detection accuracy from being lowered due to water.
すなわち、この種のエンジンでは、排気を吸気に環流させるためのEGR管の途中に、EGRガスを冷却するためのEGRクーラを配設するようにしている。このため、エンジンから排出された排気を浄化せずにそのまま吸気に環流させた場合、EGRクーラの熱交換通路に排気中の煤等が詰まって、EGR量にバラツキが生じたり必要なEGR量を十分に確保することができないという問題がある。That is, in this type of engine, an EGR cooler for cooling the EGR gas is disposed in the middle of the EGR pipe for circulating the exhaust gas to the intake air. For this reason, if the exhaust gas discharged from the engine is recirculated to the intake air without being purified, soot or the like in the exhaust gas is clogged in the heat exchange passage of the EGR cooler, resulting in variations in the EGR amount or the required EGR amount. There is a problem that it cannot be secured sufficiently.
これに対して、本発明では、排気浄化部の排気下流側に位置する排気コーン部に、EGR取出口を設けるようにしたことで、排気浄化部にて煤等を除去した後の排気をEGR管から取り出すことができる。これにより、EGR管に設けられたEGRクーラに煤が詰まるのを防止することができる。On the other hand, in the present invention, the exhaust cone portion located on the exhaust downstream side of the exhaust purification section is provided with the EGR outlet, so that the exhaust after the soot and the like are removed by the exhaust purification section is EGR. Can be removed from the tube. Thereby, it is possible to prevent the EGR cooler provided in the EGR pipe from being clogged with soot.
ところで、上記EGR管は、組立性を向上させる観点から、マニホールド及び排気浄化ユニットと共にユニット化することが好ましく、そのためには、EGR管を、排気管における排気浄化部の下流側近傍部分に接続する必要がある。この部分には、通常、排気センサが設けられるので、EGR配管を接続するためのEGR取出口が、排気センサの近傍に位置することとなり、この結果、以下の問題を生じる。By the way, the EGR pipe is preferably unitized with the manifold and the exhaust purification unit from the viewpoint of improving the assemblability, and for this purpose, the EGR pipe is connected to a portion of the exhaust pipe near the downstream side of the exhaust purification section. There is a need. Since an exhaust sensor is usually provided in this portion, the EGR outlet for connecting the EGR pipe is located in the vicinity of the exhaust sensor, resulting in the following problems.
すなわち、前述の如く、EGR管にはEGRクーラが配設されているため、エンジン冷間時にこのEGRクーラにて凝縮した排気が、EGR管を介してEGR取出口から排気管内に流入してしまう。EGR取出口の周囲には該取出口を形成するための取出し空間が必要とされるため、この取出し空間に上記流入した凝縮水が溜まってしまう。この状態でエンジンを始動したとすると、エンジンから排出された排気が、排気通路内に一気に流入してこの溜まった凝縮水を飛散し、排気センサの検出部が、該飛散した大粒の凝縮水によって被水して、延いては、排気センサが破損したりその検出精度が低下したりするという問題がある。That is, as described above, since the EGR cooler is disposed in the EGR pipe, the exhaust gas condensed by the EGR cooler when the engine is cold flows into the exhaust pipe from the EGR outlet through the EGR pipe. . Since a take-out space for forming the take-out port is required around the EGR take-out port, the inflowing condensed water accumulates in the take-out space. Assuming that the engine is started in this state, the exhaust discharged from the engine flows into the exhaust passage at once, and the accumulated condensed water is scattered, and the detection part of the exhaust sensor is caused by the scattered large condensed water. As a result, the exhaust sensor is damaged or the detection accuracy of the exhaust sensor is lowered.
これに対して、本発明では、上述の如く、排気浄化部の排気下流側に接続される排気管内(下流側コーン部内)に、内側管を設けて、該内側管と排気管との間に排気下流側が閉塞する環状空間を形成するようにしたことで、該環状空間(取出し空間)内に溜まった凝縮水を、該空間内に流入した後逆流する外周部流れによって中心部流れに衝突させて細分化することができる。よって、排気センサの検出部に、上記空間内に溜まった凝縮水が大粒のまま衝突するのを防止することができ、排気センサの破損及び検出精度の低下を防止することが可能となる。On the other hand, in the present invention, as described above, an inner pipe is provided in the exhaust pipe connected to the exhaust downstream side of the exhaust purification section (in the downstream cone section), and between the inner pipe and the exhaust pipe. By forming an annular space in which the exhaust downstream side is closed, the condensed water accumulated in the annular space (extraction space) is caused to collide with the central part flow by the outer peripheral part flow that flows back into the space and then flows backward. Can be subdivided. Therefore, it is possible to prevent the condensed water accumulated in the space from colliding with the detection unit of the exhaust sensor with large particles, and it is possible to prevent the exhaust sensor from being damaged and the detection accuracy from being lowered.
請求項2の発明では、請求項1の発明において、上記排気センサは、その検出部が、上記内側管における長さ方向の中間部から排気下流側端部に至る範囲内において、該内側管内に臨むように配設されているものとする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the exhaust sensor has a detection portion in the inner tube within a range from the intermediate portion in the longitudinal direction of the inner tube to the exhaust downstream end. It shall be arranged so as to face.
この構成によれば、排気センサの検出部を、内側管の上流側端部(つまり上流側開口)から極力遠くに位置させることができる。これにより、排気流の中心流れと外周部流れとの衝突により細分化した凝縮水が排気流に乗って排気センサの検出部に達するまでに、該細分化された凝縮水を十分に分散させることができ、延いては、検出部の被水量を低減することができる。 According to this structure, the detection part of an exhaust sensor can be located as far as possible from the upstream edge part (namely, upstream opening) of an inner side pipe | tube. Thereby, the condensed water subdivided by the collision between the central flow and the outer peripheral flow of the exhaust flow is sufficiently dispersed until it reaches the detection part of the exhaust sensor on the exhaust flow. As a result, the amount of water covered by the detection unit can be reduced.
請求項3の発明では、請求項1の発明において、エンジン本体が車両前部のエンジンルーム内に横置きに搭載され、上記排気通路は、上記エンジン本体の車両後側面から上記下流側コーン部の排気下流側端部に至る範囲内において、車両後側に向かうほどその高さが低くなるように延設されていて、該下流側コーン部の下面部においてその高さが最も低くなるように形成されているものとする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the engine body is mounted horizontally in the engine room of the front portion of the vehicle, and the exhaust passage extends from the rear side surface of the engine main body to the downstream cone portion. Within the range to the exhaust downstream side end, it extends so that its height decreases toward the rear of the vehicle, and is formed so that its height is the lowest at the lower surface of the downstream cone It is assumed that
この構成によれば、排気通路は、下流側コーン部の下端部において最も低く位置しているので、この部分に凝縮水が溜まりやすくなっている。本発明は、このような構造を有するエンジンに対して特に有用である。 According to this configuration, the exhaust passage is located at the lowest position at the lower end portion of the downstream cone portion, so that condensed water easily accumulates in this portion. The present invention is particularly useful for an engine having such a structure.
請求項4の発明では、請求項1の発明において、一端部がエンジンの吸気通路に接続され且つ他端部が上記EGR取出口に接続されたEGR管をさらに備え、上記EGR管は、上記吸気通路との接続部から上記EGR取出口に向かうにしたがってその高さが低くなるように形成されているものとする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the EGR pipe further includes an EGR pipe having one end connected to the intake passage of the engine and the other end connected to the EGR outlet. It is assumed that the height decreases from the connecting portion with the passage toward the EGR outlet.
この構成によれば、EGR管の通路高さは、該EGR管と吸気管との接続部位からEGR取出口に向かうにしたがって低くなっているため、冷間時にEGRクーラの熱交換面で凝縮した凝縮水が、最終的にEGR取出口へと流れてその近傍空間に溜まりやすい構造になっている。本発明は、このような構造を有するエンジンに対して特に有用である。 According to this configuration, the passage height of the EGR pipe becomes lower from the connection portion between the EGR pipe and the intake pipe toward the EGR outlet, and therefore, the EGR pipe is condensed on the heat exchange surface of the EGR cooler when cold. Condensed water finally flows to the EGR outlet and tends to accumulate in the vicinity of the EGR outlet. The present invention is particularly useful for an engine having such a structure.
請求項5の発明では、請求項1乃至4のいずれか一つの発明において、上記内側管の排気下流側端部は、その一部が排気管の外側に露出する状態で該排気管の管壁に接続されており、上記内側管の排気下流側端部における前記露出部分には、フレキシブルジョイントが設けられているものとする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the exhaust pipe downstream end of the inner pipe is partially exposed to the outside of the exhaust pipe. It is assumed that a flexible joint is provided at the exposed portion at the exhaust downstream side end of the inner pipe.
この構成によれば、内側管の下流側端部を、その一部が排気管の外側に露出するように配置して、該露出部分にフレキシブルジョイントを設けるようにしたことで、フレキシブルジョイントの取付け構造をコンパクトで且つ簡単な構造とすることができる。 According to this configuration, the downstream end portion of the inner pipe is disposed so that a part thereof is exposed to the outside of the exhaust pipe, and the flexible joint is provided on the exposed portion. The structure can be made compact and simple.
以上説明したように、本発明のエンジンの排気装置によると、排気浄化部に接続される排気管内に内側管を設けて、内側管の排気下流側の端部を排気管の管壁に接続し、該内側管と該排気管との間に、排気下流側が閉塞し且つ排気上流側が開口する環状空間を形成するとともに、上記排気管における上記排気浄化部の排気下流側端部に接続される部分を、排気下流側に向かうほど縮径する下流側コーン部として、該下流側コーン部に、上記排気浄化部を通過した後の排気の一部をEGRガスとして吸気に戻すためのEGR取出口を設けるようにしたことで、排気センサにより排気流全体の排気性状を精度良く検出しつつ、排気センサの検出部が、排気と共に飛散した凝縮水により被水して破損したりその検出精度が低下したりするのを防止することができる。また、EGRクーラに煤等が詰まるのを防止することができるとともに、排気センサの検出部に、上記空間内に溜まった凝縮水が大粒のまま衝突するのを防止することができて、排気センサの破損及び検出精度の低下を防止することが可能となる。 As described above, according to the engine exhaust device of the present invention, the inner pipe is provided in the exhaust pipe connected to the exhaust purification section, and the end of the inner pipe on the exhaust downstream side is connected to the pipe wall of the exhaust pipe. A portion between the inner pipe and the exhaust pipe that forms an annular space that is closed on the exhaust downstream side and open on the upstream side of the exhaust, and connected to the exhaust downstream end of the exhaust purification unit in the exhaust pipe As a downstream cone portion whose diameter decreases toward the exhaust downstream side, an EGR outlet for returning a part of the exhaust gas after passing through the exhaust gas purification portion to the intake air as EGR gas is provided in the downstream cone portion. As a result, the exhaust sensor can detect the exhaust properties of the entire exhaust flow with high accuracy, and the exhaust sensor can be damaged by being covered with condensed water splashed with the exhaust or its detection accuracy can be reduced. Prevent It is possible. Moreover, it is possible to prevent the EGR cooler from being clogged with soot and the like, and to prevent the condensed water accumulated in the space from colliding with the detection part of the exhaust sensor in the form of large particles. It is possible to prevent the damage and the deterioration of detection accuracy.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1〜図4は、本発明の実施形態に係るエンジンの排気装置1を示し、この排気装置1は、エンジン本体2から排出される煤等の有害物質を除去するためのものである。
1 to 4 show an exhaust system 1 for an engine according to an embodiment of the present invention. This exhaust system 1 is for removing harmful substances such as soot discharged from an
排気装置1は、エンジン本体2に接続された排気マニホールド3と、該排気マニホールド3に接続された排気浄化ユニット(排気浄化部)4と、排気浄化ユニット4の排気上流側及び下流側にそれぞれ配設されて、排気の性状(本実施形態では酸素濃度)を検出する排気センサ5と、排気の一部を吸気に環流させるためのEGR装置6(図1ではEGR管7のみを示す)とを備えている。排気センサ5の検出信号はエンジンECU(図示省略)へと送信され、ECUでは、この検出信号を基に、エンジン本体2の燃料噴射量やEGR量を制御する。
The exhaust device 1 is arranged on an exhaust manifold 3 connected to the
上記エンジン本体2は、複数の気筒が直列に配置された多気筒のディーゼルエンジンであって、エンジンルーム内にクランクシャフトが車幅方向に延びるように横置きに配置されている。尚、エンジン本体2はディーゼルエンジンに限らず、例えば、点火プラグを備えた通常のガソリンエンジンであってもよい。
The
エンジン本体2は、その上端部が下端部に対して車両後側に傾斜(スラント)して配置されている(図1参照)。エンジン本体2の車両後側の面2aには、各気筒に連通する排気ポート(図示省略)がそれぞれ車幅方向に並んで形成されている。尚、以下の説明において、「上流側」、「下流側」はそれぞれ、排気上流側、排気下流側を意味するものとする。
The
上記排気マニホールド3は、上記各排気ポートに接続される分岐管3a(図1では車幅方向の最も左側寄りに位置する分岐管3aのみを示す)と、各分岐管3aの下流側端部が集合する集合部3bとを有している。
The exhaust manifold 3 includes branch pipes 3a (only the branch pipe 3a located on the leftmost side in the vehicle width direction is shown in FIG. 1) connected to the exhaust ports, and downstream ends of the branch pipes 3a. And a
排気浄化ユニット4は、内部にフィルタ8(図2及び図3参照)を保持する円筒状のフィルタハウジング9を有している。フィルタ8は、多孔質のセラミックス製のディーゼル・パティキュレート・フィルタ(以下、DPFという)であって、例えば、特許文献1(特開2007−224877号公報)に示す公知の構造を採用することができる。上記フィルタハウジング9の上流側端部は、上流側コーン配管10を介して、排気マニホールド3の集合部3bに接続されている。該フィルタハウジング9の下流側端部は、下流側コーン配管11に接続されており、下流側コーン配管の下流側端部は、フレキシブルジョイント12を介してさらに下流側の排気管13(図3にのみ示す)に接続される。上記排気浄化ユニット4、上流側コーン配管10、及び下流側コーン配管11は、エンジン本体2への組み付け性を考慮してユニット化されている。
The exhaust purification unit 4 has a
上流側コーン配管10は、下流側に向かうにしたがって拡径して、フィルタハウジング9の上流側端部に接続されている。この上流側コーン配管10は、上下半割の2つ板金形成部材を溶接することによって形成されている。
The
下流側コーン配管11は、上流側コーン配管10と同様に、上下半割の2つの板金形成部材によって形成されている。下流側コーン配管11内には、該配管11に沿って延びる内側管15が設けられている。該下流側コーン配管11の上半部は、下流側に向かうにしたがって内径が略一定に維持されるのに対し、該下流側コーン配管11の下半部は、下流側に向かうにしたがって内径が減少する(図3参照)。すなわち、下流側コーン配管11は、下流側に向かうにしたがって縮径するコーン状に形成されている。
Similarly to the
上記排気マニホールド3、上流側コーン配管10、フィルタハウジング9、及び下流側コーン配管11によって形成される排気通路は、車両後側に向かうほどその通路高さが低くなるように傾斜している(図3参照)。そして、上記エンジン本体2の車両後側面2aから上記下流側コーン配管11の下流側端部に至る範囲L(図1参照)では、該通路高さは、下流側コーン配管11の下面部16において最も低くなっている。また、下流側コーン配管11の下面部16は、エンジン本体2が全体として車両後側にスラント(傾斜)しているために略水平になっている。
The exhaust passage formed by the exhaust manifold 3, the
下流側コーン配管11の下面部16よりもやや上側の部分には、EGR取出口17が形成されており、該EGR取出口17よりもさらに上側には、下流側の排気センサ5を取り付けるためのセンサ取付孔18(図3参照)が形成されている。EGR取出口17には、上記EGR装置6の一部を構成するEGR管7が接続されている。EGR管7における該取出口17に接続される側とは反対側の端部は、不図示の吸気管に接続されている。EGR管7の途中には、図示は省略するが、EGR管7内を通過するEGRガスを冷却するためのEGRクーラが設けられている。EGR管7は、上記吸気通路との接続部位から上記EGR取出口17に向かうにしたがってその通路高さが低くなるように形成されている。
An
上記内側管15は、その軸方向に沿って内径が略一定となる筒状の一体成形品で構成されている。内側管15は、その下流側端部の外周側面を下流側コーン配管11の内周面に密着させた状態で、該下流側コーン配管11に対して溶接により接合されている。内側管15は、上流側に向かうにしたがって下流側コーン配管の径方向内側(つまり下流側コーン配管11の上半部から離れる側に)に湾曲するように形成されている。そうして、内側管15と下流側コーン配管11との間には、下流側が閉塞し且つ上流側が開口する環状空間30が形成されている。該環状空間30は、上流側に開放する袋状の空間であるとも言える。環状空間30は、内側管15の周囲を囲むようにその外周面に沿って全周に亘って形成されている。
The
上記排気センサ5は、ジルコニアセラミックを使用した酸素濃度センサ(O2センサ)である。この排気センサ5は、取付け用の雄ねじ部5cを有する本体部5aと、該本体部5aに接続された棒状の検出部5bと、該検出部5bの外周を囲む保護管20とを備えている。保護管20は、検出素子に排気流や凝縮水が直接当たらないように保護するためのものであり、保護管20の表面には複数の排気取込口20aが形成されている。
The
上記下流側コーン配管11の外周面には、センサ取付孔18と同軸にナット19が溶接されており、上記排気センサ5は、このナット19に雄ねじ部5cを螺合させることで下流側コーン配管11に取り付けられている。内側管15には、下流側コーン配管11のセンサ取付孔18と同軸に挿通孔21が形成されており、排気センサ5は、下流側コーン配管11に取付けられた状態において、その検出部5bが挿通孔21から内側管15内に臨むように配設されている。該取付け状態において、検出部5bの先端は、内側管15の軸心上に位置している。また、排気センサ5の検出部5bは、内側管の上流側端部よりもかなり下流側に位置している。すなわち、排気センサ5の検出部5bは、内側管15の長さ方向の中間部に位置している。尚、排気センサ5の検出部5bは、内側管15の下流側端部に位置していてもよい。
A
上記内側管15の下流側端は、下流側コーン配管11の下流側端よりも下流側に位置しており、これにより、内側管15の下流側端部には、下流側コーン配管11の外側に露出する取付け面22が形成されている。この取付け面22には、フレキシブルジョイント12(例えば特開2002-89259参照)を構成するフランジ部材23と、球形突部材26とが取り付けられている。
The downstream end of the
フランジ部材23は、中心部に円孔23aを有する略菱形状のプレート材により構成されていて、円孔23aを取付け面22に外嵌した状態で、下流側コーン配管11に溶接されている。フランジ部材23の座面(厚さ方向の一側面)には、フレキシブルジョイント12を介して接続される相手部品であるフランジ部材24(図3参照)を支持する2つのボルト27が、円孔23aを挟んで対向する位置に立設されている。球形突部材26は円環状に形成されており、その表面は、相手側のフランジ部材24に形成された凹状球面部24aに嵌合する球面状に形成されている。球形突部材26は、その内周面を取付け面22に嵌合し且つその基端面をフランジ部材23の座面23bに当接させた状態で、該フランジ部材23及び内側管15の双方に溶接されている。
The
以上の如く構成されたエンジンの排気装置では、下流側コーン配管11の下面部16において排気通路高さが最も低くなっており、しかも該下面部16が水平方向に延びているため、エンジンの冷間時に排気管壁面に触れて凝縮した凝縮水が、管壁面を下ってこの下面部16を底面とする取出し空間30a(図2及び図3参照)に溜まりやすい構造となっている。この取出し空間30aは、環状空間30の一部を構成している。取出し空間30aには、EGR管7が接続されるEGR取出口17が連通しており、EGR管7は、EGR取出口に向かうほどその高さが低くなるように形成されている。このため、EGRクーラにて凝縮した凝縮水がEGR管7内を下って上記取出し空間30aに溜まりやすい構造となっている。
In the engine exhaust system configured as described above, the exhaust passage height is the lowest in the
したがって、エンジン始動時に、この取出し空間30aに溜まった凝縮水が、排気流れの勢いで飛散すると、排気センサ5の検出部5bに大粒の凝縮水がぶつかって、排気センサ5が破損したりその検出精度が低下したりするという問題がある。
Therefore, when the condensed water accumulated in the take-out
これに対して、上記実施形態では、下流側コーン配管11内に内側管15を設けて、該内側管15の下流側端部を該コーン配管11の管壁に接続することによって、該内側管15と下流側コーン配管11との間に、下流側が閉塞し且つ上流側が開口する環状空間30を形成するようにした。これにより、該環状空間30内における排気の対流効果を利用して、前記取出し空間30aに溜まった凝縮水が排気の勢いで飛散してもそれを細分化することができる。
On the other hand, in the above embodiment, the
すなわち、図3に示すように、排気浄化ユニット4の外周部を通過した外周部流れは、下流側コーン配管11内の管壁に沿って上流側から下流側に向かって流れる。この環状空間30内に流入した外周部流れは、環状空間30の下流側が閉塞しているためにその下流側端部で行き場を失って逆流し、内側管15の外周面に沿って下流側から上流側に向かって流れる。そうして、内側管15の上流側開口15a付近に達した凝縮水は、排気浄化ユニット4の中心部を通過した中心部流れと衝突する。外周部流れには、管壁に付着した凝縮水や上記空間に溜まった凝縮水が多く含まれているが、該凝縮水は、この外周部流れと中心部流れとの衝突によって細分化されて中心部流れに引きずられる形で内側管内に流入する。
That is, as shown in FIG. 3, the outer peripheral part flow that has passed through the outer peripheral part of the exhaust purification unit 4 flows from the upstream side toward the downstream side along the tube wall in the downstream
したがって、排気センサ5の検出部に凝縮水が衝突してもその粒径は小さいので、排気センサ5が破損したりその検出精度が低下することもない
また、上記実施形態では、排気センサ5の検出部は、内側管15の上流側開口15a(上流側端部)よりもかなり下流側に位置しているので、該上流側開口15a付近で細分化された凝縮水が、排気センサ5の検出部に到達するまでに十分に分散されることとなる。これにより、排気センサ5の検出部の被水量を低減して、延いては、排気センサ5の被水による検出精度の低下をより一層確実に防止することができる。
(他の実施形態)
本発明の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、排気センサ5は、排気の性状として酸素濃度を検出するO2センサとされているが、これに限ったものではなく、例えば、排気の性状として排気温度を検出する温度センサであってもよい。
Therefore, even if condensed water collides with the detection part of the
(Other embodiments)
The configuration of the present invention is not limited to the above embodiment, but includes various other configurations. That is, in the above-described embodiment, the
上記実施形態では、上記排気浄化ユニット4は、内部にDPFを保持する構成とされているが、これに限ったものではなく、例えば内部に3元触媒を保持するものであってもよい。 In the above embodiment, the exhaust purification unit 4 is configured to hold the DPF inside, but is not limited thereto, and may be, for example, a unit that holds the three-way catalyst inside.
また、上記実施形態では、本発明の排気装置1をディーゼルエンジンに適用した例を示したが、ディーゼルエンジンに限らず、例えば、ガソリンエンジン等に対して適用するようにしてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the example which applied the exhaust apparatus 1 of this invention to the diesel engine was shown, you may make it apply not only to a diesel engine but to a gasoline engine etc., for example .
本発明は、エンジンの排気通路に配設されてその排気を浄化する排気浄化部と、該排気通路を形成する排気管と、該排気浄化部を通過した後の排気の性状を検出する排気センサとを備え、排気の一部をEGRガスとして吸気に戻すEGR装置を備えたエンジンの排気装置に有用である。 The present invention relates to an exhaust gas purification unit that is disposed in an exhaust passage of an engine and purifies the exhaust gas, an exhaust pipe that forms the exhaust passage, and an exhaust sensor that detects the properties of the exhaust gas that has passed through the exhaust gas purification unit. e Bei bets useful part of the exhaust gas to the exhaust system of an engine provided with an EGR device for returning to the intake as EGR gas.
1 エンジンの排気装置
2 エンジン本体
4 排気浄化ユニット(排気浄化部)
5 排気センサ
5b 検出部
7 EGR管
11 下流側コーン配管(下流側コーン部)
12 フレキシブルジョイント
15 内側管
16 下面部
17 EGR取出口
30 環状空間
1
5
7
12 Flexible joint 15
Claims (5)
上記排気浄化部の排気下流側端部に接続される排気管内には、該排気管に沿って延びる内側管が設けられており、
上記内側管は、その排気下流側の端部が上記排気管の管壁に接続されることにより、該排気管との間に、排気下流側が閉塞し且つ排気上流側が開口する環状空間を形成していて、上記排気浄化部を通過した排気流の全てを該内側管内に流通させるように構成されており、
上記排気センサは、その検出部が上記内側管内に臨むように配設され、
上記排気管における上記排気浄化部の排気下流側端部に接続される部分は、排気下流側に向かうほど縮径する下流側コーン部とされ、
上記下流側コーン部には、上記排気浄化部を通過した後の排気の一部をEGRガスとして吸気に戻すためのEGR取出口が設けられていることを特徴とするエンジンの排気装置。 An exhaust purification unit disposed in the exhaust passage of the engine for purifying the exhaust, an exhaust pipe forming the exhaust passage, and an exhaust sensor for detecting the properties of the exhaust after passing through the exhaust purification unit. Engine exhaust system,
In the exhaust pipe connected to the exhaust downstream end of the exhaust purification section, an inner pipe extending along the exhaust pipe is provided,
The inner pipe is connected to the exhaust pipe at its end on the exhaust downstream side, thereby forming an annular space between the exhaust pipe and the exhaust downstream side that is closed and the exhaust upstream side is open. And is configured to circulate all of the exhaust flow that has passed through the exhaust purification unit in the inner pipe,
The exhaust sensor is disposed such that the detection portion faces the inner pipe ,
The portion connected to the exhaust downstream side end of the exhaust purification unit in the exhaust pipe is a downstream cone portion that decreases in diameter toward the exhaust downstream side,
2. An exhaust system for an engine according to claim 1, wherein an EGR outlet for returning a part of the exhaust gas after passing through the exhaust gas purification unit to intake air as EGR gas is provided in the downstream cone portion .
上記排気センサは、その検出部が、上記内側管における長さ方向の中間部から排気下流側端部に至る範囲内において、該内側管内に臨むように配設されていることを特徴とするエンジンの排気装置。 The engine exhaust device according to claim 1,
In the engine, the exhaust sensor is disposed so as to face the inner pipe in a range from the lengthwise intermediate portion of the inner pipe to the exhaust downstream end. Exhaust system.
エンジン本体が車両前部のエンジンルーム内に横置きに搭載され、
上記排気通路は、上記エンジン本体の車両後側面から上記下流側コーン部の排気下流側端部に至る範囲内において、車両後側に向かうほどその高さが低くなるように延設されていて、該下流側コーン部の下面部においてその高さが最も低くなるように形成されていることを特徴とするエンジンの排気装置。 The engine exhaust device according to claim 1 ,
The engine body is mounted horizontally in the engine room at the front of the vehicle,
The exhaust passage extends in a range from the vehicle rear side of the engine main body to the exhaust downstream end of the downstream cone portion so that the height thereof decreases toward the vehicle rear side. An exhaust system for an engine, characterized in that the lower surface portion of the downstream cone portion is formed to have the lowest height.
一端部がエンジンの吸気通路に接続され且つ他端部が上記EGR取出口に接続されたEGR管をさらに備え、
上記EGR管は、上記吸気通路との接続部から上記EGR取出口に向かうにしたがってその高さが低くなるように形成されていることを特徴とするエンジンの排気装置。 The engine exhaust device according to claim 1 ,
An EGR pipe having one end connected to the intake passage of the engine and the other end connected to the EGR outlet;
The exhaust system for an engine according to claim 1, wherein the EGR pipe is formed such that a height thereof decreases from a connection portion with the intake passage toward the EGR outlet.
上記内側管の排気下流側端部は、その一部が排気管の外側に露出する状態で該排気管の管壁に接続されており、
上記内側管の排気下流側端部における前記露出部分には、フレキシブルジョイントが設けられていることを特徴とするエンジンの排気装置。 The engine exhaust system according to any one of claims 1 to 4 ,
The exhaust pipe downstream end of the inner pipe is connected to the pipe wall of the exhaust pipe in a state where a part thereof is exposed to the outside of the exhaust pipe,
An exhaust system for an engine, wherein a flexible joint is provided at the exposed portion at the exhaust downstream end of the inner pipe.
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