JP6653970B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Description
本発明は、排気ガス浄化装置に関し、特に、内燃機関の排気系に連通接続される触媒コンバータを備えた排気ガス浄化装置に係る。 The present invention relates to an exhaust gas purification device, and more particularly to an exhaust gas purification device provided with a catalytic converter that is connected to an exhaust system of an internal combustion engine.
内燃機関の排気系から排出される排気ガスを高温の上流で処理すべく、触媒コンバータを排気ポート直下に配置され、極力短い管路で排気ポートに連通接続される排気ガス浄化装置が多用され、所謂マニバータとして知られている。この種の触媒コンバータが連通接続される排気系として、複数の排気マニホールドを単一の排気ポートに集合させたものや、ターボチャージャの排気ポートがあり、これらに連通する開口部を有するフランジ部材を介して触媒コンバータが接合されている。 In order to treat the exhaust gas discharged from the exhaust system of the internal combustion engine at a high temperature upstream, an exhaust gas purifying device in which a catalytic converter is disposed immediately below the exhaust port and is connected to the exhaust port with a pipe as short as possible is often used. It is known as a so-called maniverter. As an exhaust system to which this type of catalytic converter is connected and connected, there are a plurality of exhaust manifolds assembled into a single exhaust port, a turbocharger exhaust port, and a flange member having an opening communicating with these. The catalytic converter is joined through the.
前者の一例として、下記の特許文献1には、排気ポート集合部または排気マニホールドの下流端に配置された直下型触媒により排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置が開示されており、その図10には、特許文献1が特徴とする圧力損失調整部材を備えていない直下型触媒の上流部が図示されている。また、後者の一例として、下記の特許文献2に、タービンハウジングと、これに接続されるコンバータとの接続構造が開示されており、コンバータは触媒エルボ及びフランジを介してタービンハウジングに接続されている。 As an example of the former, Patent Document 1 below discloses an exhaust gas purifying apparatus that purifies exhaust gas by a direct-type catalyst disposed at an exhaust port collecting portion or a downstream end of an exhaust manifold, and FIG. 1 illustrates an upstream portion of a direct type catalyst that does not include a pressure loss adjusting member that is characterized by Patent Document 1. As an example of the latter, Patent Literature 2 below discloses a connection structure between a turbine housing and a converter connected thereto, and the converter is connected to the turbine housing via a catalyst elbow and a flange. .
上記の排気ガス浄化装置を構成するコンバータ容器、排気マニホールドや触媒エルボは、近時の軽量化、高耐熱性、低ヒートマス化の要請から、鋳物製に代わり、ステンレスに代表される鈑金製のものが用いられている。特に、特許文献2の図1に示された触媒エルボや特許文献1の図10等に示された上流側ケースは複雑な3次元曲面を有している。そして、特許文献2の図1から明らかなように、触媒エルボは複数の分割部材が接合されて形成されており、各部材の接合面も3次元形状とされている。上記の触媒エルボや上流側ケースは、触媒コンバータに接合されるエルボ部材ということができるが、このようなエルボ部材を鈑金製とするには、プレス加工や溶接作業が困難で、コストアップ要因となっている。 The converter vessel, exhaust manifold, and catalyst elbow that make up the above exhaust gas purification device are made of sheet metal such as stainless steel in place of cast products due to recent demands for weight reduction, high heat resistance, and low heat mass. Is used. In particular, the catalyst elbow shown in FIG. 1 of Patent Document 2 and the upstream case shown in FIG. 10 of Patent Document 1 have a complicated three-dimensional curved surface. As is apparent from FIG. 1 of Patent Document 2, the catalyst elbow is formed by joining a plurality of divided members, and the joining surfaces of the members are also three-dimensional. The above-mentioned catalyst elbow or upstream case can be said to be an elbow member to be joined to the catalytic converter. However, if such an elbow member is made of sheet metal, press working and welding work are difficult and cost increase factors. Has become.
そこで、本発明は、触媒コンバータに接合されるエルボ部材の設計要件を充足しつつ、プレス加工によって容易に成形し得ると共に、溶接によって容易に接合し得る鈑金製のエルボ部材を備えた排気ガス浄化装置を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention provides an exhaust gas purifying apparatus having a sheet metal elbow member which can be easily formed by press working and can be easily joined by welding while satisfying the design requirements of an elbow member to be joined to a catalytic converter. It is an object to provide a device.
上記の課題を達成するため、本発明は、内燃機関の排気系に連通接続される触媒コンバータを備えた排気ガス浄化装置であって、前記内燃機関に接合され、前記排気系に連通する開口部を有するフランジ部材と、該フランジ部材に接合され、前記開口部に連通する第1の開口端部を有すると共に、該第1の開口端部の端面に対し所定角度を成す端面を有し、前記触媒コンバータの上流側に接合される第2の開口端部を有する鈑金製のエルボ部材と、前記排気系から排出される排気ガスの成分を検出するセンサとを備え、前記エルボ部材が、前記触媒コンバータの上流側に接合される第1の嵌合部を有し、前記第1の開口端部を一方の側面に有すると共に、反対側の側面に第1の接合部を有する第1の分割部材と、前記触媒コンバータの上流側に接合され、前記第2の開口端部を構成する第2の嵌合部を有すると共に、前記第1の接合部に接合される第2の接合部を有する第2の分割部材とを具備し、前記第1及び第2の分割部材が、前記第1及び第2の接合部で接合された状態で、前記フランジ部材の開口部を含む面に対し前記第1及び第2の接合部の端面が平行となるように配置され、前記第1の開口端部が前記フランジ部材に接合されると共に、前記第1及び第2の嵌合部が前記触媒コンバータの上流側に接合されており、前記第2の分割部材が、前記センサを支持する台座面を有する排気ガス浄化装置である。尚、上記の「平行」は実質的に平行であることを意味し、若干の角度を成すことを排除するものではない。 In order to achieve the above object, the present invention provides an exhaust gas purification device including a catalytic converter that is connected to an exhaust system of an internal combustion engine, the opening being connected to the internal combustion engine and communicating with the exhaust system. A flange member having a first opening end joined to the flange member and communicating with the opening, and having an end surface forming a predetermined angle with respect to an end surface of the first opening end; A sheet metal elbow member having a second open end joined to an upstream side of the catalytic converter; and a sensor for detecting a component of exhaust gas discharged from the exhaust system , wherein the elbow member includes the catalyst. A first split member having a first fitting portion joined to the upstream side of the converter, having the first open end on one side surface, and having a first joining portion on the opposite side surface; And the upstream side of the catalytic converter A second split member having a second joint portion joined to the first joint portion, the second split member having a second fitting portion joined to the second opening end portion, In a state in which the first and second divided members are joined at the first and second joints, the end faces of the first and second joints are arranged with respect to a surface including the opening of the flange member. The first opening end is joined to the flange member, and the first and second fitting portions are joined to the upstream side of the catalytic converter, and the first opening end is joined to the flange member . An exhaust gas purifying apparatus includes two divided members each having a pedestal surface that supports the sensor . The term "parallel" means substantially parallel, and does not exclude a slight angle.
上記の排気ガス浄化装置において、前記第2の分割部材は、前記台座面と前記第2の接合部との間に、前記フランジ部材の開口部に対向する壁面を有するものとするとよい。 In the above exhaust gas purifying apparatus, the second divided member, between the second junction and the base face, may be assumed to have a wall surface facing the opening of the flange member.
一方、前記第1の分割部材は、前記第1の開口端部の外面が前記フランジ部材の開口部の内面に密着して固定されているものとするとよい。前記第1の開口端部の端面に対する前記第2の開口端部の端面の所定角度は、例えば90度とするとよい。 On the other hand, it is preferable that the first divided member has an outer surface of the first opening end portion closely fixed to an inner surface of the opening portion of the flange member. The predetermined angle of the end face of the second open end with respect to the end face of the first open end may be, for example, 90 degrees.
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明は、内燃機関に接合され、排気系に連通する開口部を有するフランジ部材と、フランジ部材に接合され、前記開口部に連通する第1の開口端部を有すると共に、第1の開口端部の端面に対し所定角度を成す端面を有し、触媒コンバータの上流側に接合される第2の開口端部を有する鈑金製のエルボ部材と、排気系から排出される排気ガスの成分を検出するセンサとを備え、エルボ部材が、触媒コンバータの上流側に接合される第1の嵌合部を有し、第1の開口端部を一方の側面に有すると共に、反対側の側面に第1の接合部を有する第1の分割部材と、触媒コンバータの上流側に接合され、第2の開口端部を構成する第2の嵌合部を有すると共に、第1の接合部に接合される第2の接合部を有する第2の分割部材とを具備し、第1及び第2の分割部材が、第1及び第2の接合部で接合された状態で、フランジ部材の開口部を含む面に対し第1及び第2の接合部の端面が平行となるように配置され、第1の開口端部がフランジ部材に接合されると共に、第1及び第2の嵌合部が触媒コンバータの上流側に接合されており、第2の分割部材が、センサを支持する台座面を有するものであるので、エルボ部材に形成される曲面部と、エルボ部材を構成する第1及び第2の分割部材の接合部とが確実に分離され、相互に干渉するおそれがなく、台座面を含む曲面部と第1及び第2の分割部材の接合部とを確実に分離することができるので、エルボ部材の形状の自由度が著しく向上する。また、第1及び第2の分割部材の接合部は実質的に平面とすることができるので、第1及び第2の分割部材をプレス加工によって容易に成形できると共に、溶接によって両分割部材を容易に接合することができる。 The present invention has the following effects because it is configured as described above. That is, the present invention has a flange member joined to an internal combustion engine and having an opening communicating with an exhaust system, a first opening end joined to the flange member and communicating with the opening, and a first member. A sheet metal elbow member having an end surface forming a predetermined angle with respect to the end surface of the open end and having a second open end joined to the upstream side of the catalytic converter; and a component of exhaust gas discharged from the exhaust system and a sensor for detecting an elbow member has a first fitting part that is joined to the upstream side of the catalytic converter, and having a first open end on one side, to the opposite side A first splitting member having a first joining portion, a second fitting portion joined to an upstream side of the catalytic converter and forming a second open end, and joined to the first joining portion; And a second split member having a second joint portion. And in a state where the second divided member is joined at the first and second joints, the end faces of the first and second joints are parallel to a surface including the opening of the flange member. The first opening end is joined to the flange member, the first and second fitting parts are joined to the upstream side of the catalytic converter, and the second divided member is a pedestal supporting the sensor. der those having a surface Runode, and a curved portion formed in the elbow member, the joining portion of the first and second divided members are reliably separated constituting the elbow member, mutual interference fear rather Na Since the curved surface portion including the pedestal surface and the joint portion between the first and second divided members can be reliably separated, the degree of freedom of the shape of the elbow member is significantly improved. In addition, since the joint between the first and second divided members can be made substantially flat, the first and second divided members can be easily formed by press working, and both divided members can be easily formed by welding. Can be joined.
更に、第2の分割部材が、台座面と第2の接合部との間に、フランジ部材の開口部に対向する壁面を有する構成とすれば、内燃機関の排気系からフランジ部材の開口部及びエルボ部材の第1の開口端部を介してエルボ部材内に導入される排気ガスは、上記の壁面に衝突し、強制的に第2の開口端部方向に変向され、センサ先端の検知部に確実に接触するので、センサの検知精度が向上する。そして、第2の開口端部方向に変向された排気流は触媒コンバータ内の触媒担体の上端面を指向することになるので、触媒担体の上端面に対し均一に供給され、浄化率が向上する。 Furthermore, if the second divided member has a wall surface facing the opening of the flange member between the pedestal surface and the second joint, the opening of the flange member and the opening of the flange member can be removed from the exhaust system of the internal combustion engine. Exhaust gas introduced into the elbow member through the first opening end of the elbow member collides with the wall surface and is forcibly turned in the direction of the second opening end, and the detection portion at the sensor tip , The detection accuracy of the sensor is improved. Then, the exhaust stream deflected in the direction of the second opening end portion is directed to the upper end surface of the catalyst carrier in the catalytic converter, so that the exhaust flow is uniformly supplied to the upper end surface of the catalyst carrier, and the purification rate is improved. I do.
また、第1の分割部材は、第1の開口端部の外面がフランジ部材の開口部の内面に密着して固定されている構成とすれば、別途接続部材を必要とすることなく、第1の開口端部を介してフランジ部材に密着接合することができるので、エルボ部材の設計自由度が向上する。尚、上記エルボ部材における第1及び第2の開口端部の両端面間の所定角度としては、90度を含み種々の角度に設定することができる。 Further, if the first split member has a configuration in which the outer surface of the first opening end is tightly fixed to the inner surface of the opening of the flange member, the first split member does not require a separate connecting member, and the first split member does not require the first connecting member. Can be tightly joined to the flange member through the opening end of the elbow member, so that the degree of freedom in designing the elbow member is improved. The predetermined angle between both end surfaces of the first and second opening ends of the elbow member can be set to various angles including 90 degrees.
以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図1乃至図4は本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置を示すもので、触媒コンバータ10、フランジ部材20及びエルボ部材30を備えている。触媒コンバータ10は、従前のものと同様、筒状の本体部10a内に触媒担体11が内蔵されており、上流側の端部10bは本体部10aと同径で最大径部となっているが、下流側の端部10cは縮径されて円錐形状となっており、その最小径部(直管部)には、排気管(図示せず)に接合されるフランジ部材50が固定されている。尚、本体部10aには装着用のブラケット12、13が固着されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 show an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention, which includes a
本実施形態のフランジ部材20は鉄又はステンレス製の板材で、内燃機関(図示せず)の排気系に連通する開口部20aを有し、内燃機関のシリンダヘッド(図示せず)又はターボハウジング(図示せず)に接合される。一方、エルボ部材30はステンレスの鈑金製で、フランジ部材20の開口部20aに連通する第1の開口端部30aを有すると共に、第1の開口端部30aの端面に対し所定角度(本実施形態では実質的に90度)を成す端面を有し、触媒コンバータ10の上流側に接合される第2の開口端部30bを有する。
The
本実施形態のエルボ部材30は、第1の分割部材31及び第2の分割部材32が接合されて成る。第1の分割部材31は、触媒コンバータ10の上流側に接合される第1の嵌合部31bを有し、第1の開口端部30aを一方の側面に有すると共に、反対側の側面に第1の接合部31aを有する。第2の分割部材32は、触媒コンバータ10の上流側に接合され、第2の開口端部30bを構成する第2の嵌合部32bを有すると共に、第1の接合部31aに接合される第2の接合部32aを有する。
The
そして、図2に示すように、第1及び第2の分割部材31及び32が、第1及び第2の接合部31a及び32aで接合された状態で、フランジ部材20の開口部20aを含む面に対し第1及び第2の接合部31a及び32aの端面が実質的に平行となるように配置され、第1の開口端部30aがフランジ部材20に接合されると共に、第1及び第2の嵌合部31b及び32bが触媒コンバータ10の上流側の端部10bに接合されている。本実施形態においては、第1及び第2の分割部材31及び32は、図2に示すように重合され、第1及び第2の接合部31a及び32aの端面が夫々、本体部10aの中心軸CLを含む面の近傍で平行となるように接合され、重合部が溶接(図2にwで示す)されている。従って、第1及び第2の分割部材31及び32をプレス加工する際には負角が形成されることなく、容易且つ円滑に成形することができる。
Then, as shown in FIG. 2, a surface including the opening 20 a of the
而して、図2に示すように、エルボ部材30に形成される曲面部と、第1及び第2の分割部材31及び32の接合部とが確実に分離され、相互に干渉するおそれがないので、エルボ部材の形状の自由度が著しく向上する。また、第1及び第2の分割部材31及び32の接合部は実質的に平面とすることができるので、第1及び第2の分割部材31及び32をプレス加工によって容易に成形できると共に、溶接によって両分割部材を容易に接合することができる。
Thus, as shown in FIG. 2, the curved surface formed on the
一方、第1の分割部材31は、第1の開口端部30aの外面がフランジ部材20の開口部20aの内面に密着するように配設され、第1の開口端部30aの先端部で溶接(図2にwで示す)されて固定されている。特に、第1の開口端部30aは、図5に拡大して示すように、第1の分割部材31の一般面から起設させたバーリング部の先端部分であり、この部分が従前の接続部材として機能する。そして、第1の開口端部30aは、その先端面がフランジ部材20の開口部20aの軸方向中間部に位置するように配置され、第1の開口端部30aの全周と開口部20aの内面が隅肉溶接(図5にwで示す)されて固定されている。而して、別途接続部材を必要とすることなく、第1の開口端部30aを介してフランジ部材20に密着接合することができるので、エルボ部材30の設計自由度が大幅に向上する。
On the other hand, the
更に、排気系から排出される排気ガスの成分を検出するセンサ(図示せず)を備えており、第2の分割部材32は台座面32cを有し、これにセンサ用の台座40が接合されている。これにより、台座面32cを含む曲面部と第1及び第2の分割部材31及び32の接合部とを確実に分離することができるので、エルボ部材30の形状の自由度が著しく向上する。尚、台座面32cにはセンサ挿通用の開口32eが形成されており、図2及び図3に示すように、開口32eに台座40が嵌合され、その段部で開口32eの周縁部に係止されるように構成されている。
Further, a sensor (not shown) for detecting a component of the exhaust gas discharged from the exhaust system is provided. The second divided
また、第2の分割部材32は、図1及び図2に示すように、台座面32cと第2の接合部32aとの間に、フランジ部材20の開口部20aに対向する壁面32dを有する。而して、内燃機関の排気系からフランジ部材20の開口部20a及びエルボ部材30の第1の開口端部30aを介してエルボ部材30内に導入される排気ガスは、壁面32dに衝突し、強制的に第2の開口端部30b方向に変向され、センサ先端の検知部に確実に接触するので、センサの検知精度が向上する。そして、第2の開口端部30b方向に変向された排気流は触媒コンバータ10内の触媒担体11の上端面を指向することになり、触媒担体11の上端面に対し均一に供給されるので、その浄化率が向上する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the second divided
10 触媒コンバータ
11 触媒担体
20 フランジ部材
20a 開口部
30 エルボ部材
30a 第1の開口端部
31 第1の分割部材
31a 第1の接合部
31b 第1の嵌合部
32 第2の分割部材
32a 第2の接合部
32b 第2の嵌合部
32c 台座面
32d 壁面
32e 開口
40 台座
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記内燃機関に接合され、前記排気系に連通する開口部を有するフランジ部材と、
該フランジ部材に接合され、前記開口部に連通する第1の開口端部を有すると共に、該第1の開口端部の端面に対し所定角度を成す端面を有し、前記触媒コンバータの上流側に接合される第2の開口端部を有する鈑金製のエルボ部材と、
前記排気系から排出される排気ガスの成分を検出するセンサとを備え、
前記エルボ部材が、
前記触媒コンバータの上流側に接合される第1の嵌合部を有し、前記第1の開口端部を一方の側面に有すると共に、反対側の側面に第1の接合部を有する第1の分割部材と、
前記触媒コンバータの上流側に接合され、前記第2の開口端部を構成する第2の嵌合部を有すると共に、前記第1の接合部に接合される第2の接合部を有する第2の分割部材とを具備し、
前記第1及び第2の分割部材が、前記第1及び第2の接合部で接合された状態で、前記フランジ部材の開口部を含む面に対し前記第1及び第2の接合部の端面が平行となるように配置され、前記第1の開口端部が前記フランジ部材に接合されると共に、前記第1及び第2の嵌合部が前記触媒コンバータの上流側に接合されており、
前記第2の分割部材が、
前記センサを支持する台座面を有することを特徴とする排気ガス浄化装置。 An exhaust gas purification device comprising a catalytic converter that is connected to an exhaust system of an internal combustion engine,
A flange member joined to the internal combustion engine and having an opening communicating with the exhaust system;
A first opening end connected to the flange member and communicating with the opening, and having an end surface forming a predetermined angle with respect to an end surface of the first opening end, on an upstream side of the catalytic converter; A sheet metal elbow member having a second open end to be joined ;
A sensor for detecting a component of exhaust gas discharged from the exhaust system ,
The elbow member,
A first fitting portion that is joined to an upstream side of the catalytic converter, the first fitting portion having the first opening end on one side surface, and a first joining portion on an opposite side surface; A split member;
A second fitting part joined to the upstream side of the catalytic converter, the second fitting part constituting the second opening end, and a second joining part joined to the first joining part; With a dividing member,
In a state in which the first and second divided members are joined at the first and second joints, the end faces of the first and second joints are arranged with respect to a surface including the opening of the flange member. The first opening end is joined to the flange member, and the first and second fitting portions are joined to the upstream side of the catalytic converter, and the first opening end is joined to the flange member .
The second split member is
An exhaust gas purification device having a pedestal surface for supporting the sensor .
前記台座面と前記第2の接合部との間に、前記フランジ部材の開口部に対向する壁面を有することを特徴とする請求項1記載の排気ガス浄化装置。 The second divided member includes:
Between the second junction and the base face, the exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, characterized by having a wall surface facing the opening of the flange member.
前記第1の開口端部の外面が前記フランジ部材の開口部の内面に密着して固定されていることを特徴とする請求項1又は2記載の排気ガス浄化装置。 The first divided member includes:
It said first exhaust gas purification device according to claim 1 or 2, wherein the outer surface of the open end is characterized in that it is fixed in close contact with the inner surface of the opening portion of the flange member.
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