JP7205452B2 - exhaust passage - Google Patents
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Description
本発明は、排気通路に関する。 The present invention relates to exhaust passages.
内燃機関の排気管には、排ガス中の酸素濃度を検出するためのセンサが設けられている。内燃機関の運転制御では、例えば検出された酸素濃度に応じて吸入空気量や燃料噴射量が調整されて、空燃比が制御される。
各気筒から出る排ガスは、エキゾーストマニホールドを経て一つの排気管に流入する。排ガスの流れは下流方向への指向性が高く、排気管断面内で偏りが生じやすいため、センサに到達するまでに撹拌するための機構を設けることが検討されている。
An exhaust pipe of an internal combustion engine is provided with a sensor for detecting oxygen concentration in the exhaust gas. In the operation control of the internal combustion engine, for example, the air-fuel ratio is controlled by adjusting the intake air amount and the fuel injection amount according to the detected oxygen concentration.
Exhaust gas from each cylinder flows into one exhaust pipe through an exhaust manifold. Since the flow of exhaust gas is highly directional in the downstream direction and tends to be uneven within the cross section of the exhaust pipe, it is being studied to provide a mechanism for stirring the exhaust gas before it reaches the sensor.
特許文献1には、排気流を分散する分散板として、2つのプレートを組み合わせた分散板が開示されている。
特許文献2には、第1の排気管と第2の排気管との間に孔を備えた突起部を設けることが開示されている。特許文献2によれば、排気が当該突起部近傍を通過するときに乱流となって、排気が拡散されると記載されている。
Patent Literature 1 discloses a dispersion plate in which two plates are combined as a dispersion plate for dispersing an exhaust flow.
Patent Literature 2 discloses providing a protrusion having a hole between a first exhaust pipe and a second exhaust pipe. According to Patent Document 2, it is described that when the exhaust gas passes through the vicinity of the protrusion, it becomes turbulent and diffuses.
上記特許文献1~2の分散板等はいずれも開口率が小さいため、圧力損失が大きくなりやすいという問題があった。また特許文献1の分散板は、複数のプレートを使用するため、製造コストや信頼性の点で不利なものであった。また、特許文献2の突起部は、孔とセンサの配置によっては、センサへのガス当たり流量が低下してセンサの応答性が悪化する場合があった。 Since each of the dispersion plates and the like disclosed in Patent Documents 1 and 2 has a small aperture ratio, there is a problem that the pressure loss tends to increase. Moreover, since the dispersion plate of Patent Document 1 uses a plurality of plates, it is disadvantageous in terms of manufacturing cost and reliability. In addition, depending on the arrangement of the hole and the sensor, the protrusion of Patent Document 2 may reduce the flow rate of the gas per contact with the sensor, degrading the responsiveness of the sensor.
上記課題を解決するために、例えば、排気管の内面と円周方向の一部の範囲で連続して設けられ、排気管の延在方向に傾き排気管の下流側ほど断面積が小さくなる突出部を形成することによって、排気管内における圧力損失を抑制しつつ排気ガスを効率良く撹拌することが考えられる。しかしながら、排気管内に突出部を形成すると、突出部内において圧力損失が発生する虞がある。 In order to solve the above problems, for example, a protrusion that is continuously provided in a part of the inner surface of the exhaust pipe in the circumferential direction, is inclined in the extending direction of the exhaust pipe, and has a smaller cross-sectional area toward the downstream side of the exhaust pipe. By forming the portion, it is conceivable to efficiently agitate the exhaust gas while suppressing the pressure loss in the exhaust pipe. However, forming the protrusion in the exhaust pipe may cause pressure loss in the protrusion.
本発明はこのような問題を解決するものであり、圧力損失をより抑制しながら、高い撹拌効果を有する排気通路を提供するものである。 The present invention solves such problems, and provides an exhaust passage having a high agitation effect while further suppressing pressure loss.
本実施形態にかかる排気通路は、
排気管と、
前記排気管の内面に円周方向の一部の範囲で連続して設けられ、排気管の延在方向に傾き排気管の下流側ほど断面積が小さくなる突出部と、を備える排気通路であって、
前記突出部の上流端に、前記突出部を貫通する複数の貫通孔が設けられており、
突出部の円周方向の両端から遠い貫通孔の面積が、前記両端に近い貫通孔の面積よりも大きいことを特徴とする。
The exhaust passage according to this embodiment is
an exhaust pipe;
The exhaust passage is provided with a projecting portion continuously provided on the inner surface of the exhaust pipe in a partial range in the circumferential direction and inclined in the extending direction of the exhaust pipe and having a cross-sectional area that decreases toward the downstream side of the exhaust pipe. hand,
A plurality of through-holes penetrating the projecting portion are provided at an upstream end of the projecting portion,
It is characterized in that the area of the through hole farther from both ends in the circumferential direction of the protrusion is larger than the area of the through hole closer to the both ends.
本発明により、圧力損失をより抑制しながら、高い撹拌効果を有する排気通路を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION By this invention, the exhaust passage which has a high stirring effect can be provided, suppressing a pressure loss more.
以下、実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。なお、本明細書においては、排気管の軸方向(延在方向)の下流向きにX軸をとり、X軸に垂直な面をYZ面(単に断面ともいう)とする。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments, but the invention according to the scope of claims is not limited to the following embodiments. Also, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate. In this specification, the X-axis is taken downstream in the axial direction (extending direction) of the exhaust pipe, and the plane perpendicular to the X-axis is the YZ plane (also referred to simply as the cross section).
図1の例に示す排気通路10は、内燃機関用に好適に用いられる排気通路であって、少なくとも排気管11(11A,11B)と、突出部22とを備え、さらに接続具23等の各種の構成を備えていてもよいものである。突出部22には、複数の貫通孔が形成されている。突出部22は、排気管の延在方向に傾くテーパ状の部材であり、上流側の端において排気管11と接する。突出部22は、内面が排気管11の内面と連続的に形成されている。突出部22は、排気管11の下流側ほど断面積が小さくなる。ここで突出部22の断面とは、排気管11の軸に対して垂直な円弧状の断面をいい、突出部22の断面積とは、円弧と、円弧の端点と排気管11の中心とを結んだ線により構成される扇形の面積をいう。本実施形態の排気通路は、圧力損失をより抑制しながら、高い撹拌効果を有する。このことについて図2及び図3を参照して説明する。
The
図2及び図3は、突出部22により排ガスが撹拌される機構を説明するための模式的な図である。図3の例に示すように、突出部22には、複数の貫通孔22a~22hが形成されている。図2の例に示すように、複数の貫通孔22a~22hは、突出部22の上流端25に設けられており、突出部22を貫通する。
図2の例に示すように、排ガスは上流から下流に流れる際に、突出部22を通過する。突出部22は下流側ほど断面積が小さくなる構造を有しているため、下流に進むにしたがって突出部22の気体が突出部22外に押し出されて実線矢印に示す気流が発生する。図3に示すように、この気流は突出部22全域で連続的に生じて旋回流となり、突出部22通過後においても管内全体で排ガスの撹拌が進む。その結果、排ガスの面均一性が向上し、センサによる測定精度が向上する。また、本実施形態の排気通路は、突出部においても比較的開口部が大きくまた、前述する旋回流が管内全体に広がるため、圧力損失の増加を抑制することができる。
突出部22の上流端25に複数の貫通孔22a~22hが形成されているため、突出部22の気体の一部が複数の貫通孔22a~22hから突出部22外に押し出されて点線矢印に示す気流が発生する。その結果、突出部22内における圧力損失の発生を抑制することができる。図2及び図3の例に示すように、突出部22の円周方向の両端(端点26)から遠い貫通孔の面積が当該両端に近い貫通孔の面積よりも大きくなるように形成されているため、貫通孔22d,22eから押し出される排ガスの量が貫通孔22a,22h等から押し出される排ガスの量よりも多い。その結果、突出部22の円周方向の両端から遠い部分における圧力損失の発生をより抑制することができる。複数の貫通孔22a~22hから排ガスが押し出されて発生する気流は、前述する旋回流と衝突し、排ガスの撹拌が進む。その結果、排ガスの面均一性がさらに向上する。
図2の例に示すように、複数の貫通孔22a~22hは、例えば排気管の延在方向を長手方向とするスリットであってもよい。この場合、突出部22の円周方向の両端から遠い貫通孔のスリット長Lは、当該両端に近い貫通孔のスリット長Lよりも長くなるように形成される。なお、突出部22に形成される複数の貫通孔の数は特に限定されず、排気管11の直径等に応じて適宜変更することができる。
2 and 3 are schematic diagrams for explaining a mechanism in which the projecting
As shown in the example of FIG. 2, the exhaust gas passes through the projecting
Since a plurality of through-
As shown in the example of FIG. 2, the plurality of through
本実施形態において、図1の例に示すように、排気管11は、上流側の排気管11A及び下流側の排気管11Bを含む構成であってもよい。排気管11Aは、下流端が排気管11Bの上流端に接続された状態で使用される。排気管11A,11Bを接続する方法は特に限定されず、例えば図1の例に示すように接続具23を用いて接続されてもよい。
排気管11A,11Bを含む構成である場合、突出部22は、接合部位における腐食抑制、及び突出部22の先端位置精度向上の観点から、上流側の排気管11Aと一体的に成型されることが好ましい。突出部22を排気管11Aと一体的に成型する場合、排気管11Aの下流端に形成された突出部22が排気管11Bの上流端に入り込むように、排気管11Aが排気管11Bに嵌め込まれる。突出部22を排気管11Aと一体的に成型する方法としては、例えば排気管11Aの下流端側を折り曲げて突出部22とするプレス加工が挙げられる。プレス加工によって突出部22を排気管11Aと一体的に成型する場合、突出部22を排気管11Aに溶接する必要がないため、突出部22と排気管11Aとの接合部における腐食発生が抑制される。また、溶接歪みが起こらないため、突出部22の位置精度が向上する。
プレス加工によって突出部22を排気管11Aと一体的に成型する場合、図1の例に示すように、複数の貫通孔22a~22hは、排気管11A本体部から突出部22に亘って連続的に形成されることが好ましい。複数の貫通孔22a~22hを排気管11A本体部から突出部22に亘って連続的に形成すると、プレス加工時に突出部22の根元におけるしわの発生が抑制されるため、排気管11Aの真円度が向上し、ガス漏れの発生が抑制される。
In this embodiment, as shown in the example of FIG. 1, the
In the case of the configuration including the
When the projecting
下流側の排気管11Bの形状は特に限定されず、例えば図4の例に示すようにフレキシブル管であってもよい。なお、図4では、複数の貫通孔22a~22hの図示を省略している。図4の例に示すように排気管11Bの内径が排気管11Aの外径に比較して小さい場合、突出部22と排気管11Bとの干渉を防ぐために、突出部22の傾きを大きくすることが望ましい。この場合においても、複数の貫通孔22a~22hを排気管11A本体部から突出部22に亘って連続的に形成すると、プレス加工時に突出部22の根元におけるしわの発生を抑制することができる。
The shape of the
突出部22を排気管11Aと一体的に成型する場合、図4の例に示すように、排気管11A本体と突出部22の円周方向の両端との継ぎ目に弧状部24を形成してもよい。弧状部24は、弧状部24の両端を結ぶ仮想直線よりも排気管11A本体と突出部22との接合部分側に凹む形状を有する。弧状部24は、図5の例に示すように、排気管11A本体と突出部22とを繋げるように形成されてもよいし、図6の例に示すように、突出部22の円周方向の上流側を凹ませるように形成されてもよい。弧状部24が形成される場合、プレス加工時に排気管11A本体と突出部22の円周方向の両端との継ぎ目近傍における形成抵抗を抑制することができるため、当該継ぎ目近傍におけるしわの発生を抑制することができる。また、排ガスが通過する際における当該継ぎ目近傍における集中応力を低減することができる。
When the projecting
上記本実施形態の排気通路は、上述のとおり圧力損失を抑制しながら高い撹拌効果を有するものであり、例えば内燃機関の排気通路として好適に用いることができる。 The exhaust passage of the present embodiment has a high stirring effect while suppressing pressure loss as described above, and can be suitably used as an exhaust passage of an internal combustion engine, for example.
10 排気通路、 11(11A,11B) 排気管、 22 突出部、22a~22h 複数の貫通孔、 23 接続具、 24 弧状部、 25 上流端、 26 端点。 10 exhaust passage, 11 (11A, 11B) exhaust pipe, 22 protrusion, 22a-22h multiple through holes, 23 connector, 24 arcuate portion, 25 upstream end, 26 end point.
Claims (1)
前記排気管の内面に円周方向の一部の範囲で連続して設けられ、排気管の延在方向に傾き排気管の下流側ほど断面積が小さくなる突出部と、を備える排気通路であって、
前記突出部の上流端に、前記突出部を貫通する複数の貫通孔が設けられており、
突出部の円周方向の両端から遠い貫通孔の面積が、前記両端に近い貫通孔の面積よりも大きい、
排気通路。 an exhaust pipe;
The exhaust passage is provided with a projecting portion continuously provided on the inner surface of the exhaust pipe in a partial range in the circumferential direction and inclined in the extending direction of the exhaust pipe and having a cross-sectional area that decreases toward the downstream side of the exhaust pipe. hand,
A plurality of through-holes penetrating the projecting portion are provided at an upstream end of the projecting portion,
The area of the through hole farther from both ends in the circumferential direction of the protrusion is larger than the area of the through hole closer to the both ends.
exhaust passage.
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