JP6267607B2 - 多気筒エンジンの排気装置 - Google Patents
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特許文献1のものでは、排気処理材が排気マニホルドの排気入口に収容されているため、排気入口がある複数箇所で排気処理材が必要になる。
図1(A)(B)に例示するように、排気マニホルド(1)内に排気処理材(2)が収容された多気筒エンジンの排気装置において、
図1(A)(B)に例示するように、排気マニホルド(1)と、ホルダ(3)と、排気処理材(2)とを備え、
排気マニホルド(1)は、コレクタ部(4)と複数のブランチ部(5)(6)とを備え、コレクタ部(4)は筒体で、先端部分(4a)に排気出口(8)が開口され、複数のブランチ部(5)(6)は、コレクタ部(4)の基端寄り周壁(9)から導出され、
ホルダ(3)は、筒部(10)を備え、筒部(10)には、周壁に複数のブランチ部(5)(6)から排気を導入する排気入口(12)が開口され、
排気処理材(2)は、筒部(10)の先端部分に取り付けられ、排気出口(8)側にあるコレクタ部(4)の先端部分(4a)に収容されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。
請求項1に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 単一箇所の排気処理材で排気処理を行うことができる。
図1(A)(B)に例示するように、排気出口(8)側にあるコレクタ部(4)の先端部分(4a)に排気処理材(2)が収容されているため、複数のブランチ部(5)(6)から導入された排気(23)(24)を排気出口(8)側の排気処理材(2)で一括して処理することができ、単一箇所の排気処理材(2)で排気処理を行うことができる。
図1(A)(B)に例示するように、排気処理材(2)は、筒部(10)の先端部分に取り付けられ、排気出口(8)側にあるコレクタ部(4)の先端部分(4a)に収容されているため、コレクタ部(4)とホルダ(3)の筒部(10)との二重筒構造で、排気処理材(2)に導入される排気(25)の温度が低下しにくく、排気処理材(2)による排気処理効率を高めることができる。
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気処理材が強固に支持される。
図1(A)(B)に例示するように、ホルダ(3)のフランジ部(11a)がコレクタ部(4)の基端部分(4b)に固定されているため、排気処理材(2)が受ける排気(25)の圧力は、ホルダ(3)のフランジ部(11a)を介してコレクタ部(4)の基端部分(4b)で受け止められ、排気処理材(2)がコレクタ部(4)に強固に支持される。
請求項3に係る発明は、請求項2に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気処理材のメンテナンスや交換が容易になる。
図1(A)(B)に例示するように、ホルダ(3)のフランジ部(11a)がコレクタ部(4)の基端部分(4b)に取り外し可能に取り付けられているため、ホルダ(3)ごと排気処理材(2)をコレクタ部(4)から簡単に抜き出し、或いは、コレクタ部(4)に差し込むことができ、排気処理材(2)のメンテナンスや交換が容易になる。
請求項4に係る発明は、請求項2または請求項3に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 蓋部でホルダ差込口の閉塞とホルダのコレクタ部への取り付けを同時に行うことができる。
図1(A)(B)に例示するように、フランジ部(11a)がホルダ(3)の基端側に設けられた蓋部(11)の周縁部分で構成され、蓋部(11)でホルダ差込口(7)が塞がれているため、蓋部(11)でホルダ差込口(7)の閉塞とホルダ(3)のコレクタ部(4)への取り付けを同時に行うことができる。
請求項5に係る発明は、請求項1から請求項4のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気処理材が強固に支持される。
図1(A)(B)に例示するように、排気処理材(2)の周壁(13)がコレクタ部(4)の先端部分(4a)に内嵌され、エンジン運転中は、排気処理材(2)の熱膨張で排気処理材(2)の周壁(13)がコレクタ部(4)の先端部分(4a)の周壁に押し付けられるように構成されているので、排気処理材(2)が受ける排気(25)の圧力は、排気処理材(2)の周壁を介してコレクタ部(4)の先端部分(4a)で受け止められ、排気処理材(2)が強固に支持される。
請求項6に係る発明は、請求項1から請求項5のいずれかに係る発明の効果を奏する。
請求項7に係る発明は、請求項1から請求項6のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気の浄化を促進することができる。
排気処理材(2)には触媒成分が担持されているので、触媒成分による触媒反応で、排気の浄化を促進することができる。
請求項8に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気処理材の排気処理機能が高い。
排気処理材(2)はハニカム構造であるため、排気処理材(2)の表面積が広くなり、排気処理材(2)の排気処理機能が高い。
請求項9に係る発明は、請求項1から請求項7のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 排気処理材の排気処理機能が高い。
排気処理材(2)は立体網目状組織であるため、排気処理材(2)の表面積が広くなり、排気処理材(2)の排気処理機能が高い。
図2に示すように、シリンダブロック(15)の上部にシリンダヘッド(16)が組み付けられ、シリンダヘッド(16)の上部にシリンダヘッドカバー(17)が組み付けられ、シリンダブロック(15)の下部にオイルパン(18)が組み付けられている。
シリンダヘッド(16)の横一側にはスロットルボディ(19)が組付けられ、横他側には排気マニホルド(1)が組み付けられている。スロットルボディ(19)には燃料インジェクタ(20)が取り付けられ、燃料インジェクタ(20)からシリンダヘッド(16)内の吸気ポート(21)に燃料(22)が噴射されるようになっている。
図1(A)(B)に示すように、排気マニホルド(1)内に排気処理材(2)が収容されている。
図1(A)(B)に示すように、排気処理装置は、排気マニホルド(1)と、ホルダ(3)と、排気処理材(2)とを備えている。
排気マニホルド(1)は、コレクタ部(4)と複数(2本)のブランチ部(5)(6)とを備え、コレクタ部(4)は筒体で、先端部分に排気出口(8)が開口され、複数(2本)のブランチ部(5)(6)は、コレクタ部(4)の基端寄り周壁(9)から導出されている。
排気処理材(2)は、筒部(10)の先端部分に取り付けられ排気出口(8)側にあるコレクタ部(4)の先端部分(4a)に収容されている。
排気処理材(2)が取り付けられた筒部(10)がコレクタ部(4)のホルダ差込口(7)から差し込まれ、ホルダ(3)のフランジ部(11a)がコレクタ部(4)の基端部分(4b)に固定されている。
フランジ部(11a)がホルダ(3)の基端側に設けられた蓋部(11)の周縁部分で構成され、蓋部(11)でホルダ差込口(7)が塞がれている。
この実施形態の排気処理材(2)は単一箇所に配置された単品で構成されているが、排気処理装置(2)は単一箇所に配置された複数個のもので構成されたものであってもよい。
このため、排気処理材(2)の排気処理効率が高い。
その理由は、次のように推定される。
すなわち、隣り合うブランチ部(5)(6)からコレクタ部(4)に向かう排気(23)(24)がブランチ部(5)(6)の融合部分(14)で緩やかに合流し、排気(23)(24)同士の激しい衝突による乱流の発生で背圧が上昇する不具合が抑制され、排気処理材(2)を通過する排気(25)の流れがスムーズになり、排気処理材(2)の排気処理効率が高い。
延長中心軸線(5e)とコレクタ部(4)の中心軸線(4c)との交差部分の交差角度のうち、排気処理材(2)寄りで、ブランチ部(5)(6)寄りに位置する交差角度(Θ)が、45°に設定されている。この交差角度(Θ)は、35°〜55°の範囲に設定するのが望ましい。
この場合、排気処理材(2)の排気処理効率が高い。
その理由は、次のように推定される。
すなわち、交差角度(Θ)が35°未満になると、最も排気処理材(2)寄りのブランチ部(5)からコレクタ部(4)に流入する排気(23)のベクトル成分のうち、コレクタ部(4)の中心軸線(4c)に沿って排気処理材(2)から離れる向きのベクトル成分が大きくなり過ぎ、他のブランチ部(6)からコレクタ部(4)への排気(24)の流入を邪魔し、背圧を高め、排気処理材(2)を通過する排気(25)の流れを停滞させ、排気処理材(2)の排気処理効率を低下させる。
一方、交差角度(Θ)が55°を超えると、上記排気(23)のベクトル成分のうち、コレクタ部(4)の径方向に沿ってブランチ部(5)から離れる向きのベクトル成分が大きくなり過ぎ、ブランチ部(5)から離れた箇所から排気処理材(2)に偏って流入し、排気処理材(2)を通過する排気(25)の通過面積を狭くし、排気処理材(2)の排気処理効率を低下させる。
これに対し、交差角度(Θ)が、35°〜55°の範囲では、このような不具合が生じないため、排気処理材(2)の排気処理効率が高い。
各ブランチ部(5)(6)の入口開口中心軸線(5a)(6a)が相互に平行でない場合には、これらのいずれかと平行な向きに見て、延長中心軸線(5e)を想定する。
排気処理材(2)はハニカム構造である。ハニカム構造は、軸長方向に貫通状の多数のセルを備え、断面が蜂の巣状の構造である。排気処理材(2)は立体網目状組織であってもよい。立体網目状組織は金属繊維やセラミック繊維で構成することができる。
SUS316は、オーステナイト系ステンレス鋼材で、その成分(元素組成)は、重量%で、Cが0.08以下、Siが1,00%以下、Mnが2.00以下、Pが0.045以下、Niが10.00〜14.00、Crが16.00〜18.00、Moが2.00〜3.00である。
但し、この発明で用いることができるステンレスの種類はこれに限定されるものではなく、ステンレス素材の表面を排気と接触させることにより、排気中の炭化水素と、NOx(窒素酸化物)の含有量を共に減少させることができるものであればよい。
(2) 排気処理材
(3) ホルダ
(4) コレクタ部
(4a) 先端部分
(4b) 基端部分
(4c) 中心軸線
(5) ブランチ部
(6) ブランチ部
(5a) 入口中心軸線
(6a) 入口中心軸線
(5b) 中間中心軸線
(6b) 中間中心軸線
(5c) 入口寄り部分
(5d) 入口寄り中心軸線
(5e) 延長中心軸線
(7) ホルダ差込口
(8) 排気出口
(9) 基端寄り周壁
(10) 筒部
(11) 蓋部
(11a) フランジ部
(12) 排気入口
(13) 排気処理材の周壁
(14) ブランチ部の融合部分
(Θ) 交差角度
Claims (9)
- 排気マニホルド(1)内に排気処理材(2)が収容された多気筒エンジンの排気装置において、
排気マニホルド(1)と、ホルダ(3)と、排気処理材(2)とを備え、
排気マニホルド(1)は、コレクタ部(4)と複数のブランチ部(5)(6)とを備え、コレクタ部(4)は筒体で、先端部分に排気出口(8)が開口され、複数のブランチ部(5)(6)は、コレクタ部(4)の基端寄り周壁(9)から導出され、
ホルダ(3)は、筒部(10)を備え、筒部(10)には、周壁に複数のブランチ部(5)(6)から排気を導入する排気入口(12)が開口され、
排気処理材(2)は、筒部(10)の先端部分に取り付けられ、排気出口(8)側にあるコレクタ部(4)の先端部分(4a)に収容されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。 - 請求項1に記載された多気筒エンジンの排気装置において、
コレクタ部(4)の基端部分にホルダ差込口(7)が開口され、ホルダ(3)は筒部(10)の基端側に設けられたフランジ部(11a)を備え、
排気処理材(2)が取り付けられた筒部(10)がコレクタ部(4)のホルダ差込口(7)から差し込まれ、ホルダ(3)のフランジ部(11a)がコレクタ部(4)の基端部分(4b)に固定されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。 - 請求項2に記載された多気筒エンジンの排気装置において、
ホルダ(3)のフランジ部(11a)がコレクタ部(4)の基端部分(4b)に取り外し可能に取り付けられている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。 - 請求項2または請求項3に記載された多気筒エンジンの排気装置において、
フランジ部(11a)がホルダ(3)の基端側に設けられた蓋部(11)の周縁部分で構成され、蓋部(11)でホルダ差込口(7)が塞がれている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載された多気筒エンジンの排気装置において、
排気処理材(2)の周壁(13)がコレクタ部(4)の先端部分(4a)に内嵌され、エンジン運転中は、排気処理材(2)の熱膨張で排気処理材(2)の周壁(13)がコレクタ部(4)の先端部分(4a)の周壁に押し付けられるように構成されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載された多気筒エンジンの排気装置において、
隣り合うブランチ部(5)(6)がコレクタ部(4)に近づきながら融合される、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載された多気筒エンジンの排気処理装置において、
排気処理材(2)には触媒成分が担持されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項7のいずれかに記載された多気筒エンジンの排気処理装置において、
排気処理材(2)はハニカム構造である、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。 - 請求項1から請求項7のいずれかに記載された多気筒エンジンの排気処理装置において、
排気処理材(2)は立体網目状組織で構成されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。
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2014
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