JP7232750B2 - Exhaust purification device - Google Patents

Exhaust purification device Download PDF

Info

Publication number
JP7232750B2
JP7232750B2 JP2019237978A JP2019237978A JP7232750B2 JP 7232750 B2 JP7232750 B2 JP 7232750B2 JP 2019237978 A JP2019237978 A JP 2019237978A JP 2019237978 A JP2019237978 A JP 2019237978A JP 7232750 B2 JP7232750 B2 JP 7232750B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
space
exhaust gas
exhaust purification
exhaust
straight line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019237978A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021105390A (en
Inventor
祥紀 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sango Co Ltd
Original Assignee
Sango Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sango Co Ltd filed Critical Sango Co Ltd
Priority to JP2019237978A priority Critical patent/JP7232750B2/en
Publication of JP2021105390A publication Critical patent/JP2021105390A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7232750B2 publication Critical patent/JP7232750B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

本発明は、排気浄化装置に関する。より具体的には、本発明は、内燃機関の回転速度の高低に拘わらず(即ち、内燃機関から排出される排気の流速の高低に拘わらず)排気浄化触媒及び/又はフィルタ等の排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりを十分に均一化することが可能な排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust purification device. More specifically, the present invention provides an exhaust purification unit such as an exhaust purification catalyst and/or filter regardless of whether the rotational speed of the internal combustion engine is high or low (that is, regardless of the flow velocity of the exhaust discharged from the internal combustion engine). The present invention relates to an exhaust purification device capable of sufficiently uniforming the impact of exhaust gas on the front end surface of the exhaust gas.

ガソリンエンジン及びディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気には、例えば一酸化炭素(CO)、未燃焼炭化水素(HC:HydroCarbon)、窒素酸化物(NOx)及び煤等からなる粒子状物質(PM)等の特定物質が含まれる。そこで、地球環境保護等の観点から、例えば酸化触媒(OC:Oxidation Catalyst)、三元触媒(TWC:Three-Way Catalyst)及び選択触媒還元脱硝装置(SCR:Selective Catalytic Reduction)等の排気浄化触媒並びにPMを捕集するガソリンパティキュレートフィルタ(GPF:Gasoline Particulate Filter)及びディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)等のフィルタ等の排気処理ユニットを含む排気処理装置を内燃機関の排気流路に介装して、これらの特定物質を除去することが広く行われている。 Exhaust gas emitted from internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines contains particulate matter (e.g., carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons (HC: HydroCarbon), nitrogen oxides (NOx) and soot). PM) and other specific substances are included. Therefore, from the viewpoint of global environmental protection, for example, exhaust purification catalysts such as oxidation catalysts (OC: Oxidation Catalyst), three-way catalysts (TWC: Three-Way Catalyst) and selective catalytic reduction denitration equipment (SCR: Selective Catalytic Reduction), and An exhaust treatment device including an exhaust treatment unit such as a filter such as a gasoline particulate filter (GPF: Gasoline Particulate Filter) and a diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) that collects PM is interposed in the exhaust flow path of the internal combustion engine. It is widely practiced to remove these specific substances by wearing them.

ところで、上述したOC、TWC及びSCR等の排気浄化触媒が所定の活性化温度に到達していない場合、当該排気浄化触媒は十分な触媒作用を発揮することができず、排気浄化機能が低下する。例えば、冷間時における内燃機関の始動(冷間始動)を行った場合及びハイブリッド車両等において内燃機関の稼働頻度が低い場合等、排気浄化触媒の温度が十分に高まっていない場合においては、排気浄化触媒の温度が活性化温度に到達していないために所期の排気浄化機能を発揮することが困難となる虞がある。従って、環境保護の観点からは、内燃機関の排気ポートの直近に排気浄化触媒を配置して、排気浄化触媒の温度を活性化温度へと迅速に到達させ、所期の排気浄化機能を発揮させることが好ましい。 By the way, if the above-described exhaust purification catalysts such as OC, TWC, and SCR have not reached a predetermined activation temperature, the exhaust purification catalysts cannot exhibit a sufficient catalytic action, and the exhaust purification function deteriorates. . For example, when the temperature of the exhaust purification catalyst is not sufficiently high, such as when the internal combustion engine is started in the cold (cold start), or when the frequency of operation of the internal combustion engine is low in a hybrid vehicle, etc. Since the temperature of the purification catalyst has not reached the activation temperature, it may become difficult to exhibit the desired exhaust gas purification function. Therefore, from the viewpoint of environmental protection, the exhaust purification catalyst is arranged in the immediate vicinity of the exhaust port of the internal combustion engine, the temperature of the exhaust purification catalyst quickly reaches the activation temperature, and the desired exhaust purification function is exhibited. is preferred.

ところが、内燃機関の周辺において排気浄化装置が占めることが可能な空間には自ずと限りがあり、レイアウト上の都合により内燃機関から排出される排気の流路(排気経路)の軸方向に対して排気浄化触媒の軸方向が概ね直角となるように配置されることが多い。即ち、内燃機関の排気ポートと排気浄化触媒との間の排気経路には概ね直角に屈曲した部分(屈曲部)が存在することが多い。このように屈曲した排気経路を流れる流体は、より大きい曲率半径を有する壁面に沿って偏って流れる傾向があることが知られている。このため、排気浄化触媒の上流側の端面(前端面)に対して排気が均一に当たらず、排気浄化触媒の温度を均一に上昇させることが困難となる等の問題に繋がる虞がある。 However, the space around the internal combustion engine that can be occupied by the exhaust purification device is naturally limited. In many cases, the purification catalyst is arranged so that the axial direction thereof is substantially perpendicular. That is, the exhaust path between the exhaust port of the internal combustion engine and the exhaust purification catalyst often has a portion bent at a substantially right angle (bent portion). It is known that the fluid flowing through such a curved exhaust path tends to flow unevenly along the wall surface having the larger radius of curvature. Therefore, the exhaust gas does not uniformly hit the upstream end face (front end face) of the exhaust purification catalyst, which may lead to problems such as difficulty in uniformly increasing the temperature of the exhaust purification catalyst.

また、上述したGPF及びDPF等のフィルタにおいても、フィルタの前端面への排気の当たりが不均一となると、例えばフィルタの局所的な詰まりが生ずる等の問題に繋がる虞がある。そこで、当該技術分野においては、排気浄化触媒及び/又はフィルタ等の排気浄化ユニットの直前(上流側の近傍)において排気を旋回させる構造を設けることにより排気浄化ユニットの前端面に排気を均一に当てることを可能とする様々な技術が提案されている。 Also, in filters such as the GPF and DPF described above, if exhaust air hits the front end face of the filter unevenly, it may lead to problems such as local clogging of the filter. Therefore, in this technical field, by providing a structure for swirling the exhaust immediately before (in the vicinity of the upstream side) an exhaust purification unit such as an exhaust purification catalyst and/or a filter, the exhaust is uniformly applied to the front end surface of the exhaust purification unit. Various techniques have been proposed to make it possible.

例えば、多気筒エンジンの一端側の気筒側から下方にある排気浄化装置へと排気を導くように構成された排気マニホルドの集合管に円弧状の凹部を設けることが提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。これによれば、当該凹部において排気の流れを屈曲させて当該凹部の下流側において排気を旋回させることにより、排気の流れを均一化して排気浄化装置内の触媒への排気の当たりの均一性を向上させることができる。しかしながら、内燃機関の回転速度が高い場合においては、排気の流量が大きく、上記凹部において屈曲された排気の流速が高いため、上記凹部の下流側において排気が十分に旋回することができないまま触媒に到達してしまい、触媒への排気の当たりが不均一になってしまう虞がある。 For example, it has been proposed to provide an arc-shaped recess in a collecting pipe of an exhaust manifold configured to guide exhaust from the cylinder side at one end of a multi-cylinder engine to an exhaust purification device located below (see, for example, Patent See Reference 1). According to this, by bending the flow of the exhaust gas at the recessed portion and swirling the exhaust gas on the downstream side of the recessed portion, the flow of the exhaust gas is made uniform and the uniformity of the contact of the exhaust gas with the catalyst in the exhaust purification device is improved. can be improved. However, when the rotation speed of the internal combustion engine is high, the flow rate of the exhaust gas is large and the flow velocity of the exhaust gas bent in the recess is high. There is a risk that the contact of the exhaust gas with the catalyst may become uneven.

また、排気浄化触媒を備える円筒状の排気浄化触媒装置の上端部に向かって湾曲して延びる排気管本体部と、排気管本体部と上端部とを接続する排気管導入部とを備える排気管構造において、排気管本体部の排気流入口の中心を排気浄化触媒装置の中心軸線からオフセットして配置し且つ排気管本体部の排気流出口を排気管導入部の外周側に接続することが提案されている(例えば、特許文献2を参照。)。これによれば、排気管導入部と排気浄化触媒装置の上端面との間の空間において排気を旋回させることにより、排気の偏流を十分に抑制して排気浄化触媒を速やかに昇温することができる。しかしながら、この場合もまた、内燃機関の回転速度が高い場合においては、排気の流量が大きく、排気管本体部から排気管導入部へと流入する排気の流速が高いため、上記空間において排気が十分に旋回することができないまま触媒に到達してしまい、触媒への排気の当たりが不均一になってしまう虞がある。 Further, an exhaust pipe having an exhaust pipe main body extending curvedly toward the upper end of the cylindrical exhaust purification catalyst device provided with the exhaust purification catalyst, and an exhaust pipe introducing portion connecting the exhaust pipe main body and the upper end. In the structure, it is proposed that the center of the exhaust inlet of the exhaust pipe main body is offset from the central axis of the exhaust purification catalytic device, and that the exhaust outlet of the exhaust pipe main body is connected to the outer peripheral side of the exhaust pipe introduction part. (See Patent Document 2, for example). According to this, by swirling the exhaust gas in the space between the exhaust pipe introduction portion and the upper end face of the exhaust gas purification catalyst device, it is possible to sufficiently suppress the uneven flow of the exhaust gas and quickly raise the temperature of the exhaust gas purification catalyst. can. However, in this case also, when the rotational speed of the internal combustion engine is high, the flow rate of the exhaust gas is large, and the flow velocity of the exhaust gas flowing from the exhaust pipe main body portion to the exhaust pipe introduction portion is high. There is a possibility that the exhaust gas may reach the catalyst without being able to swivel freely, and the contact of the exhaust gas with the catalyst may become uneven.

以上のように、従来技術に係る排気浄化装置においては、内燃機関の回転速度の高低に拘わらず(即ち、内燃機関から排出される排気の流速の高低に拘わらず)排気浄化触媒及び/又はフィルタ等の排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりを十分に均一化することが可能な技術は未だに確立されていない。 As described above, in the exhaust purification device according to the prior art, the exhaust purification catalyst and/or filter are used regardless of whether the rotation speed of the internal combustion engine is high or low (that is, regardless of the flow velocity of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine). A technique capable of sufficiently uniforming the impact of the exhaust gas on the front end surface of the exhaust purification unit has not yet been established.

特許6500967号公報Japanese Patent No. 6500967 特許6537606号公報Japanese Patent No. 6537606

上述したように、当該技術分野においては、内燃機関の回転速度の高低に拘わらず(即ち、内燃機関から排出される排気の流速の高低に拘わらず)排気浄化触媒及び/又はフィルタ等の排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりを十分に均一化することが可能な排気浄化装置が求められている。 As described above, in this technical field, regardless of whether the rotational speed of the internal combustion engine is high or low (that is, regardless of the flow velocity of the exhaust discharged from the internal combustion engine), exhaust purification catalysts and/or filters, etc. There is a demand for an exhaust purification device capable of sufficiently uniforming the impact of exhaust air on the front end face of the unit.

上記課題に鑑み、本発明に係る排気浄化装置(以降、「本発明装置」と称呼される場合がある。)は、排気浄化部と、排気供給部と、を備える排気浄化装置である。排気浄化部は、内燃機関から排出される排気を浄化する柱状の部材である排気浄化ユニット及び排気浄化ユニットを内包する筒状の部材であるケースを備える。排気供給部は、排気浄化部のケースの上流側の端部に接続されて排気浄化ユニットへ排気を供給する流路を画定する。 In view of the above problems, an exhaust purification device according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as "the present invention device") is an exhaust purification device that includes an exhaust purification section and an exhaust supply section. The exhaust purification unit includes an exhaust purification unit, which is a columnar member for purifying the exhaust emitted from the internal combustion engine, and a case, which is a tubular member enclosing the exhaust purification unit. The exhaust gas supply unit is connected to the upstream end of the case of the exhaust gas purification unit and defines a flow path for supplying the exhaust gas to the exhaust gas purification unit.

排気供給部は、以下に列挙する第1部乃至第3部を備える。第1部は、排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を取り囲む環状の流路である第1空間を画定する部材である。第2部は、第1部の上流側の端部に接続されて第1空間へ排気を供給する流路である第2空間を画定する部材である。第3部は、排気浄化部のケースの上流側の端部と第1部との間に配設されて当該ケースの上流側の端部を塞ぐと共に第1空間から排気浄化ユニットへ排気を供給する流路である第3空間を画定する部材である。 The exhaust supply section includes first to third sections enumerated below. The first part is a member that defines a first space that is an annular flow path that surrounds a first straight line that includes the axis of the exhaust purification unit. The second part is a member that is connected to the upstream end of the first part and defines the second space, which is a flow path for supplying the exhaust gas to the first space. The third part is disposed between the upstream end of the case of the exhaust purification unit and the first part, closes the upstream end of the case, and supplies exhaust gas from the first space to the exhaust purification unit. It is a member that defines a third space, which is a flow path that flows through.

更に、第1部の第3部側には第1空間に沿って延在し且つ第1空間と第3空間とを連通するスリットが形成されている。加えて、第1部は、第1空間の横断面積が上流側から下流側へ進むにつれて小さくなるように構成されている。尚、第1空間の横断面積の詳細については後述する。 Further, a slit extending along the first space and connecting the first space and the third space is formed on the third part side of the first part. In addition, the first part is configured such that the cross-sectional area of the first space decreases from the upstream side to the downstream side. Details of the cross-sectional area of the first space will be described later.

上記のように、本発明装置においては、排気浄化ユニットの軸を含む直線を取り囲む環状の第1空間に沿って延在し且つ第1空間と第3空間とを連通するスリットを介して排気浄化ユニットへ排気が供給される。第1空間の横断面積は上流側から下流側へ進むにつれて小さくなるように構成されているので、スリットを介して第1空間から第3空間へと流れ込む排気の流速分布が均一化される。従って、本発明装置によれば、内燃機関の回転速度の高低に拘わらず(即ち、内燃機関から排出される排気の流速の高低に拘わらず)排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりを十分に均一化することができる。 As described above, in the device of the present invention, exhaust gas is purified through the slit extending along the annular first space surrounding the straight line including the axis of the exhaust gas purification unit and connecting the first space and the third space. Exhaust air is supplied to the unit. Since the cross-sectional area of the first space is configured to decrease from the upstream side to the downstream side, the flow velocity distribution of the exhaust gas flowing from the first space to the third space through the slit is made uniform. Therefore, according to the device of the present invention, regardless of whether the rotational speed of the internal combustion engine is high or low (that is, regardless of the flow velocity of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine), the exhaust gas is sufficiently prevented from hitting the front end face of the exhaust purification unit. can be homogenized to

本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。 Other objects, features and attendant advantages of the present invention will be readily understood from the description of each embodiment of the present invention described with reference to the following drawings.

本発明の第1実施形態に係る排気浄化装置(第1装置)の構成の一例を示す模式的な斜視図である。1 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of an exhaust purification device (first device) according to a first embodiment of the present invention; FIG. 図1に例示する第1装置が備える排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を含む平面により切断した第1装置を切断面側から観察した状態を例示する模式図である。1. It is a schematic diagram which illustrates the state which observed the 1st apparatus cut|disconnected by the plane containing the 1st straight line which is a straight line containing the axis|shaft of the exhaust gas purification unit which the 1st apparatus illustrated in FIG. 1 is provided from the cut surface side. 本発明の第2実施形態に係る排気浄化装置(第2装置)の変形例2-1の構成の一例を示す模式的な斜視図である。FIG. 10 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of Modified Example 2-1 of the exhaust emission control device (second device) according to the second embodiment of the present invention; 図3に例示する変形例2-1に係る第2装置を図3とは異なる角度から観察した場合における模式的な斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view of the second device according to modification 2-1 illustrated in FIG. 3 when observed from an angle different from that in FIG. 3; 図3に例示する変形例2-1に係る第2装置が備える排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を含む平面により切断した第2装置を切断面側から観察した状態を例示する模式図である。FIG. 3 illustrates a state in which the second device cut by a plane including a first straight line, which is a straight line including the axis of the exhaust purification unit provided in the second device according to modification 2-1 illustrated in FIG. 3, is observed from the cut surface side. It is a schematic diagram. 第1装置においてスリットを介して第1空間から第3空間へと流れ込む排気の少なくとも一部がスリットから第1直線L1へと向かって流れる様子を示す模式的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing how at least part of the exhaust gas flowing from the first space to the third space through the slit in the first device flows from the slit toward the first straight line L1. 変形例2-2に係る第2装置が備える排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を含む平面により切断した第2装置を切断面側から観察した状態を例示する模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a state of observing the second device cut by a plane including the first straight line, which is a straight line including the axis of the exhaust gas purification unit provided in the second device according to modification 2-2, from the cut surface side. 変形例2-3に係る第2装置が備える排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を含む平面により切断した第2装置を切断面側から観察した状態を例示する模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a state of observing the second device cut by a plane including the first straight line, which is a straight line including the axis of the exhaust gas purification unit provided in the second device according to modification 2-3, from the cut surface side. 変形例2-4に係る第2装置が備える排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を含む平面により切断した第2装置を切断面側から観察した状態を例示する模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a state of observing the second device cut along a plane including the first straight line, which is a straight line including the axis of the exhaust purification unit provided in the second device according to modification 2-4, from the cut surface side. 図9に例示する変形例2-4に係る第2装置の切断面を所定の仰角にて排気浄化ユニット側から観察した状態を例示する模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a state in which a cut surface of the second device according to modification 2-4 illustrated in FIG. 9 is observed from the side of the exhaust gas purification unit at a predetermined elevation angle; 図9及び図10に例示する変形例2-4に係る第2装置を第1直線に平行な方向において第1部側から観察した状態を例示する模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a state in which the second device according to modification 2-4 illustrated in FIGS. 9 and 10 is observed from the first section side in a direction parallel to the first straight line; 変形例2-5に係る第2装置が備える排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を含む平面により切断した第3装置を切断面側から観察した状態を例示する模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a state of observing a third device cut by a plane including a first straight line, which is a straight line including an axis of an exhaust gas purification unit provided in a second device according to modification 2-5, from a cut surface side.

《第1実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第1実施形態に係る排気浄化装置(以降、「第1装置」と称呼される場合がある。)について説明する。
<<1st Embodiment>>
Hereinafter, an exhaust purification device (hereinafter sometimes referred to as "first device") according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

〈構成〉
第1装置は、排気浄化部と、排気供給部と、を備える排気浄化装置である。排気浄化部は、内燃機関から排出される排気を浄化する柱状の部材である排気浄化ユニット及び排気浄化ユニットを内包する筒状の部材であるケースを備える。排気処理ユニットの具体例としては、例えば酸化触媒(OC)、三元触媒(TWC)及び選択触媒還元脱硝装置(SCR)等の排気浄化触媒並びにPMを捕集するガソリンパティキュレートフィルタ(GPF)及びディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)等のフィルタ等を挙げることができる。
<composition>
The first device is an exhaust purification device that includes an exhaust purification section and an exhaust supply section. The exhaust purification unit includes an exhaust purification unit, which is a columnar member for purifying the exhaust emitted from the internal combustion engine, and a case, which is a tubular member enclosing the exhaust purification unit. Specific examples of the exhaust treatment unit include, for example, an oxidation catalyst (OC), a three-way catalyst (TWC), an exhaust purification catalyst such as a selective catalyst reduction denitrification device (SCR), a gasoline particulate filter (GPF) for collecting PM, and Filters, such as a diesel particulate filter (DPF), etc. can be mentioned.

ケースの具体的な構成は、排気浄化ユニットを内部に収容し且つ内燃機関から排出される排気を排気浄化ユニットに導き且つ排気浄化装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。具体的には、ケースは、例えばステンレス鋼等の金属材料からなる管状部材(パイプ)によって構成されていてもよく、或いはプレス成型された複数の部材を重ね合わせる製法(所謂「モナカ製法」)によって構成されていてもよい。 The specific configuration of the case is as long as it can accommodate the exhaust purification unit inside, guide the exhaust emitted from the internal combustion engine to the exhaust purification unit, and withstand the usage environment and usage conditions as an exhaust purification device. It is not particularly limited. Specifically, the case may be composed of a tubular member (pipe) made of a metal material such as stainless steel, or may be formed by a method of stacking a plurality of press-molded members (so-called “Monaka method”). may be configured.

尚、排気浄化ユニットをケースの内部に固定するための具体的な手法は、排気浄化ユニットをケースの内部の所定の位置に固定し且つ排気浄化装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。このような手法の具体例としては、例えば、圧縮に対する反発としての復元力を作用することが可能であり且つ十分な耐熱性を有する材料からなる緩衝材である保持部材(マット)を排気浄化ユニットとケースとの間に挟圧保持し、保持部材の復元力によって排気浄化ユニットをケースの内部の所定の位置に保持・固定する手法等を挙げることができる。 A specific method for fixing the exhaust gas purification unit inside the case is to fix the exhaust gas purification unit at a predetermined position inside the case and to withstand the environment and conditions of use as an exhaust gas purification device. It is not particularly limited as long as As a specific example of such a method, for example, a holding member (mat), which is a cushioning material made of a material having sufficient heat resistance and capable of exerting a restoring force as repulsion against compression, is used in the exhaust purification unit. and the case, and the exhaust purification unit is held and fixed at a predetermined position inside the case by the restoring force of the holding member.

上記のように排気浄化ユニットとケースとの間に保持部材(マット)を挟圧保持し、保持部材の復元力によって排気浄化ユニットをケースの内部の所定の位置に保持するための手法は特に限定されない。このような手法の具体例としては、例えば圧入工法及びサイジング工法等を挙げることができる。圧入工法とは、例えば、排気浄化ユニットの外周面の少なくとも一部の領域に保持部材が巻回又は固定されてなる集成体を、保持部材の圧縮を伴いつつ、ケースの内部の所定の位置に(きつく)挿入することにより、保持部材の復元力によって排気浄化ユニットを保持する工法である。一方、サイジング工法とは、例えば、排気浄化ユニットの外周面の少なくとも一部の領域に保持部材が巻回又は固定されてなる集成体を、保持部材の圧縮を実質的に伴わずに、ケースの内部の所定の位置に(緩く)挿入した後に、ケースの保持部材に対向する領域の少なくとも一部を所定の径まで縮径させる縮径加工を行うことにより、保持部材の復元力によって排気浄化ユニットを保持する工法である。 As described above, the holding member (mat) is sandwiched between the exhaust purification unit and the case, and the method for holding the exhaust purification unit at a predetermined position inside the case by the restoring force of the holding member is particularly limited. not. Specific examples of such techniques include a press-fitting method and a sizing method. The press-fitting method is, for example, an assembly in which a holding member is wound or fixed around at least a partial region of the outer peripheral surface of the exhaust gas purification unit, and is placed at a predetermined position inside the case while the holding member is compressed. This is a construction method in which the exhaust purification unit is held by the restoring force of the holding member by (tightly) inserting it. On the other hand, the sizing method is, for example, an assembly in which a holding member is wound or fixed on at least a partial region of the outer peripheral surface of the exhaust gas purification unit, and the holding member is not substantially compressed. After inserting (loosely) into a predetermined position inside the case, at least a part of the region facing the holding member of the case is subjected to a diameter reduction process to reduce the diameter to a predetermined diameter, so that the restoring force of the holding member causes the exhaust gas purification unit. It is a construction method that maintains

尚、上記のような保持部材を構成する材料の具体例としては、例えばアルミナ系繊維及びアルミナ-シリカ系繊維等の無機繊維及びこのような無機繊維にバインダとしての樹脂を加えたものを挙げることができる。バインダとして使用される樹脂の具体例としては、例えば、アクリルゴム、ニトリルゴム、ポリビニルアルコール及びアクリル樹脂等を挙げることができる。 Specific examples of materials constituting the above holding member include inorganic fibers such as alumina-based fibers and alumina-silica-based fibers, and inorganic fibers added with a resin as a binder. can be done. Specific examples of the resin used as the binder include acrylic rubber, nitrile rubber, polyvinyl alcohol and acrylic resin.

排気供給部は、排気浄化部のケースの上流側の端部に接続されて排気浄化ユニットへ排気を供給する流路を画定する。排気供給部の具体的な構成は、後述する要件を満足し且つ内燃機関から排出される排気を排気浄化部に導き且つ排気浄化装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。具体的には、ケースは、例えばステンレス鋼等の金属材料からなる管状部材(パイプ)によって構成されていてもよく、或いはプレス成型された複数の部材を重ね合わせる製法(所謂「モナカ製法」)によって形成されていてもよく、或いは鋳造によって形成されていてもよい。 The exhaust gas supply unit is connected to the upstream end of the case of the exhaust gas purification unit and defines a flow path for supplying the exhaust gas to the exhaust gas purification unit. The specific configuration of the exhaust gas supply unit satisfies the requirements described later, guides the exhaust gas emitted from the internal combustion engine to the exhaust gas purification unit, and is capable of withstanding the environment and conditions of use as an exhaust gas purification device. It is not particularly limited. Specifically, the case may be composed of a tubular member (pipe) made of a metal material such as stainless steel, or may be formed by a method of stacking a plurality of press-molded members (so-called “Monaka method”). It may be formed or may be formed by casting.

排気供給部は、以下に列挙する第1部乃至第3部を備える。第1部は、排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を取り囲む環状の流路である第1空間を画定する部材である。第2部は、第1部の上流側の端部に接続されて第1空間へ排気を供給する流路である第2空間を画定する部材である。第3部は、排気浄化部のケースの上流側の端部と第1部との間に配設されて当該ケースの上流側の端部を塞ぐと共に第1空間から排気浄化ユニットへ排気を供給する流路である第3空間を画定する部材である。 The exhaust supply section includes first to third sections enumerated below. The first part is a member that defines a first space that is an annular flow path that surrounds a first straight line that includes the axis of the exhaust purification unit. The second part is a member that is connected to the upstream end of the first part and defines the second space, which is a flow path for supplying the exhaust gas to the first space. The third part is disposed between the upstream end of the case of the exhaust purification unit and the first part, closes the upstream end of the case, and supplies exhaust gas from the first space to the exhaust purification unit. It is a member that defines a third space, which is a flow path that flows through.

即ち、排気供給部においては、内燃機関から排出された排気が、第2部によって画定される第2空間を経由して第1部へと導かれ、第1部によって画定される環状の流路である第1空間へと流れ込み、第3部によって画定される第3空間を経由して排気浄化ユニットへと導かれる。第1空間は、第1直線を取り囲む環状の流路である限り特に限定されず、例えば、第1直線の周りを1回だけ取り囲む環状の流路であってもよく、或いは第1直線の周りを複数回に亘って取り囲む渦巻き状又は螺旋状の流路であってもよい。 That is, in the exhaust supply section, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is guided to the first section through the second space defined by the second section, and flows through the annular flow path defined by the first section. and is led to the exhaust purification unit via the third space defined by the third part. The first space is not particularly limited as long as it is an annular flow path surrounding the first straight line. For example, it may be an annular flow path surrounding the first straight line only once, or may It may also be a spiral or helical channel that surrounds multiple times.

尚、第1空間の下流側の先端は、第3空間と連通していてもよく、或いは第3空間と連通していなくてもよい。換言すれば、第1部の下流側の先端は、第1空間と第3空間とを連通する開口を有していてもよく、或いは閉じられていてもよい。排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりを均一化する観点からは、典型的には、第1部の下流側の先端は閉じられている。 The downstream end of the first space may or may not communicate with the third space. In other words, the downstream end of the first portion may have an opening communicating between the first space and the third space, or may be closed. From the standpoint of making the exhaust evenly hit the front end surface of the exhaust purification unit, the downstream end of the first portion is typically closed.

更に、第1装置においては、(環状の流路である)第1空間に沿って延在し且つ第1空間と第3空間とを連通するスリットが第1部の第3部側に形成されている。より好ましくは、当該スリットは、第1部の第3部側であり且つ第1直線側である位置に形成されている。上記のようにして第1空間へと流れ込んだ排気は、上記スリットを経由して第1空間から第3部によって画定される第3空間へと流れ込む。当該スリットの具体的な構成は、第1空間に沿って延在し、第1空間と第3空間とを連通し、第1部の第3部側に形成されている限り、特に限定されない。 Further, in the first device, a slit extending along the first space (which is an annular channel) and communicating between the first space and the third space is formed on the third part side of the first part. ing. More preferably, the slit is formed at a position on the third portion side of the first portion and on the first straight line side. The exhaust gas that has flowed into the first space as described above flows from the first space through the slit into the third space defined by the third portion. A specific configuration of the slit is not particularly limited as long as it extends along the first space, connects the first space and the third space, and is formed on the third portion side of the first portion.

但し、当該スリットを通過する排気の圧力損失が過剰に大きくならない程度の開口面積を当該スリットが有するように、当該スリットの幅及び/又は長さを定めることが好ましい。また、当該スリットの幅は、当該スリットの全長に亘って一定であってもよく、当該スリットの長手方向における位置によって異なっていてもよく、或いは当該スリットの長手方向に沿って変化していてもよい。 However, it is preferable to determine the width and/or length of the slit so that the slit has an opening area that does not excessively increase the pressure loss of the exhaust gas passing through the slit. Further, the width of the slit may be constant over the entire length of the slit, may vary depending on the position in the longitudinal direction of the slit, or may vary along the longitudinal direction of the slit. good.

更に、排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりを均一化する観点からは、典型的には、上記スリットは、第1直線を中心とする点対称な形状を有する。具体的には、例えば排気浄化ユニットが円柱状の形状を有する場合、当該スリットは当該排気浄化ユニットと同軸状に配置された円形の形状を有することができる。また、例えば排気浄化ユニットが楕円柱状の形状を有する場合、当該スリットは当該排気浄化ユニットと同軸状に配置された楕円形の形状を有することができる。更に、例えば排気浄化ユニットが多角柱状の形状を有する場合、当該スリットは、当該排気浄化ユニットと同軸状に配置された多角形の形状を有していてもよく、或いは、当該排気浄化ユニットと同軸状に配置された円形又は楕円形の形状を有していてもよい。 Further, from the viewpoint of uniforming the exhaust air hitting the front end surface of the exhaust purification unit, the slit typically has a point-symmetrical shape about the first straight line. Specifically, for example, when the exhaust purification unit has a cylindrical shape, the slit can have a circular shape arranged coaxially with the exhaust purification unit. Further, for example, when the exhaust gas purification unit has an elliptical cylindrical shape, the slit can have an elliptical shape arranged coaxially with the exhaust gas purification unit. Furthermore, for example, when the exhaust gas purification unit has a polygonal prismatic shape, the slit may have a polygonal shape arranged coaxially with the exhaust gas purification unit, or may be coaxial with the exhaust gas purification unit. It may have circular or elliptical shapes arranged in a shape.

加えて、第1装置においては、第1空間の横断面積が上流側から下流側へ進むにつれて小さくなるように第1部が構成されている。ここでいう「第1空間の横断面積」とは文字通り「第1空間の横断面」の面積であり、「横断面」とは当業者に周知であるように「物体をその延長方向と直角をなす平面に沿って切った切口」である(例えば、株式会社岩波書店によって発行された「広辞苑 第四版」等を参照。)。従って、「第1空間の横断面」は排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を含む平面に沿って切断された第1空間の切口であり、「第1空間の横断面積」は当該「切口」の面積である。このように第1空間の横断面が上流側から下流側へ進むにつれて小さくなることにより、第1空間の横断面積が上流側から下流側まで一定である場合に比べて、上記スリットを経由して第1空間から第3空間へと流れ込む排気の流量分布をより均一なものとすることができる。 In addition, in the first device, the first section is configured such that the cross-sectional area of the first space decreases from the upstream side to the downstream side. Here, the "cross-sectional area of the first space" literally means the area of the "cross-section of the first space", and as is well known to those skilled in the art, the "cross-section" is defined as "an object perpendicular to its extension direction. It is a cut along the plane of the eggplant" (see, for example, "Kojien 4th Edition" published by Iwanami Shoten Co., Ltd.). Therefore, the "cross section of the first space" is a cut of the first space cut along a plane including the first straight line, which is a straight line including the axis of the exhaust purification unit, and the "cross section of the first space" is It is the area of the "cut". In this way, the cross section of the first space becomes smaller as it progresses from the upstream side to the downstream side. The flow rate distribution of the exhaust gas flowing from the first space to the third space can be made more uniform.

また、前述した従来技術に係る排気浄化装置(以降、「従来装置」と称呼される場合がある。)においては、排気浄化ユニットの上流側の空間において排気を旋回させることにより排気の流れを均一化して排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりを均一化する。しかしながら、このような従来装置においては、前述したように、内燃機関の回転速度が高い(排気の流速が高い)場合において排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりが不均一となる問題が生ずる虞がある。 In addition, in the above-mentioned conventional exhaust purification device (hereinafter sometimes referred to as "conventional device"), the flow of exhaust gas is made uniform by swirling the exhaust gas in the space on the upstream side of the exhaust gas purification unit. to make the contact of the exhaust gas with the front end surface of the exhaust purification unit uniform. However, in such a conventional device, as described above, when the rotational speed of the internal combustion engine is high (the flow velocity of the exhaust gas is high), the exhaust gas hits the front end surface of the exhaust purification unit unevenly. There is fear.

これに対し、上述したような構成を有する第1装置によれば、従来装置に比べて、内燃機関の回転速度の高低に拘わらず(即ち、内燃機関から排出される排気の流速の高低に拘わらず)排気浄化触媒及び/又はフィルタ等の排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりをより均一化することができる。 On the other hand, according to the first device having the configuration described above, compared to the conventional device, regardless of whether the rotation speed of the internal combustion engine is high or low (that is, regardless of whether the flow velocity of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is high or low), (1) The front end surface of the exhaust purification unit such as the exhaust purification catalyst and/or the filter can be more uniformly hit by the exhaust.

より好ましくは、第1空間の横断面の面積重心と第1直線との距離Rに対する第1空間の横断面積Aの比率であるA/R比が上流側から下流側へ進むにつれて小さくなるように第1部が構成されている。この場合、上流側から下流側へ進むにつれて一定の割合でA/R比が小さくなるように第1部が構成されていてもよい(A/R比の減少率が一定)。或いは、排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりをより均一化することが可能である限りにおいて、A/R比の減少率は必ずしも一定でなくてもよい。例えば、排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線の周りに上流側から下流側へと回転する角度の増加量に対するA/R比の減少量の比が一定であるように第1部が構成されていてもよい。或いは、例えば、第1直線を互いに挟んで向かい合う(即ち、180°ずれた位置において対向する)2つの箇所におけるA/R比の比率が常に一定であるように第1部が構成されていてもよい。 More preferably, the A/R ratio, which is the ratio of the cross-sectional area A of the first space to the distance R between the area center of gravity of the cross-section of the first space and the first straight line, decreases from upstream to downstream. The first part is constructed. In this case, the first part may be configured such that the A/R ratio decreases at a constant rate as it progresses from the upstream side to the downstream side (the rate of decrease in the A/R ratio is constant). Alternatively, the reduction rate of the A/R ratio does not necessarily have to be constant as long as it is possible to make the exhaust hitting the front end face of the exhaust purification unit more uniform. For example, the first part so that the ratio of the amount of decrease in the A/R ratio to the amount of increase in the angle of rotation from the upstream side to the downstream side around the first straight line that includes the axis of the exhaust gas purification unit is constant. may be configured. Alternatively, for example, even if the first section is configured such that the ratio of the A/R ratio at two locations facing each other across the first straight line (i.e., facing each other at a position shifted by 180°) is always constant. good.

尚、第1装置は、内燃機関から排出される排気を浄化する柱状の部材である排気浄化ユニット及び排気浄化ユニットを内包する筒状の部材であるケースを備える排気浄化装置である。従って、内燃機関から排出される排気の流路における内燃機関よりも下流側である限り、如何なる箇所に配置されていてもよい。例えば、第1装置は、内燃機関の排気系(例えば、排気マニホルド等)の下流側に隣接して配置されていてもよく、或いは他の装置(例えば、他の排気浄化装置等)の下流側に隣接して配置されていてもよい。 The first device is an exhaust gas purification device including an exhaust gas purification unit, which is a columnar member for purifying exhaust gas emitted from an internal combustion engine, and a case, which is a cylindrical member that encloses the exhaust gas purification unit. Therefore, as long as it is downstream of the internal combustion engine in the flow path of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, it may be arranged at any position. For example, the first device may be arranged downstream and adjacent to the exhaust system of the internal combustion engine (e.g., exhaust manifold, etc.), or downstream of other devices (e.g., other exhaust purification devices, etc.). may be located adjacent to the

また、排気供給部は、必ずしも排気浄化部と一体的に構成されている必要は無く、例えば、排気供給部よりも上流側に位置する排気の流路(例えば、内燃機関の排気系及び他の排気浄化装置等)と排気浄化部とを接続するアダプタとして構成されていてもよい。或いは、排気供給部は、排気供給部よりも上流側に位置する排気の流路と一体的に構成されていてもよい。更に、排気供給部の第3空間を画定する第3部の少なくとも一部(例えば側壁等)は、例えば、排気浄化部のケースの上流側の部分(例えばテーパ部等)によって構成されていてもよい。具体的には、例えば、排気供給部の第1部及び第2部は内燃機関が備えるシリンダヘッドと一体的に構成され、排気供給部の第3部は上記のように排気浄化部のケースの上流側の部分によって構成されていてもよい。このような構成は、例えば、複雑な形状を有する排気供給部の第1部及び第2部と内燃機関が備えるシリンダヘッドとを鋳造によって一体的且つ容易に成形することができる。 In addition, the exhaust gas supply unit does not necessarily have to be configured integrally with the exhaust purification unit. It may be configured as an adapter that connects an exhaust purification device, etc.) and the exhaust purification unit. Alternatively, the exhaust gas supply unit may be configured integrally with an exhaust flow path located upstream of the exhaust gas supply unit. Furthermore, at least a portion (e.g., side walls) of the third portion defining the third space of the exhaust gas supply portion may be configured by, for example, a portion (e.g., tapered portion) on the upstream side of the case of the exhaust purification portion. good. Specifically, for example, the first and second parts of the exhaust gas supply unit are integrally formed with the cylinder head provided in the internal combustion engine, and the third part of the exhaust gas supply unit is formed in the case of the exhaust purification unit as described above. It may be configured by an upstream portion. With such a configuration, for example, the first and second parts of the exhaust gas supply section having a complicated shape and the cylinder head of the internal combustion engine can be integrally and easily formed by casting.

以下、図面を参照しながら、第1装置の1つの具体例について、より詳細に説明する。図1は、第1装置の構成の一例を示す模式的な斜視図である。図2は、図1に例示する第1装置101が備える排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線L1を含む平面により切断した第1装置101を切断面側から観察した状態を例示する模式図である。図1及び図2に例示する第1装置101は、排気浄化部10と、排気供給部20と、を備える排気浄化装置である。 One specific example of the first device will be described in more detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of the first device. FIG. 2 illustrates a state in which the first device 101 cut by a plane including a first straight line L1, which is a straight line including the axis of the exhaust purification unit provided in the first device 101 illustrated in FIG. 1, is observed from the cut surface side. It is a schematic diagram. A first device 101 illustrated in FIGS. 1 and 2 is an exhaust gas purification device including an exhaust gas purification unit 10 and an exhaust gas supply unit 20 .

排気浄化部10は、図示しない内燃機関から排出される排気を浄化する柱状の部材である排気浄化ユニット11及び排気浄化ユニット11を内包する筒状の部材であるケース12を備える。第1装置101が備える排気浄化ユニット11は、円柱状の形状を有する。また、第1装置101においては、排気浄化ユニット11とケース12との間に挟圧保持された保持部材13の復元力により、排気浄化ユニット11がケース12の内部の所定の位置に保持・固定されている。 The exhaust purification unit 10 includes an exhaust purification unit 11 that is a columnar member for purifying exhaust emitted from an internal combustion engine (not shown) and a case 12 that is a cylindrical member that encloses the exhaust purification unit 11 . The exhaust purification unit 11 provided in the first device 101 has a cylindrical shape. In addition, in the first device 101, the exhaust purification unit 11 is held and fixed at a predetermined position inside the case 12 by the restoring force of the holding member 13 held between the exhaust purification unit 11 and the case 12 under pressure. It is

排気供給部20は、排気浄化部10のケース12の上流側の端部に接続されて排気浄化ユニット11へ排気を供給する流路を画定する。排気供給部20は、以下に列挙する第1部21、第2部22及び第3部23を備える。 The exhaust gas supply unit 20 is connected to the upstream end of the case 12 of the exhaust gas purification unit 10 and defines a flow path for supplying the exhaust gas to the exhaust gas purification unit 11 . The exhaust supply section 20 comprises a first section 21, a second section 22 and a third section 23 listed below.

第1部21は、排気浄化ユニット11の軸を含む直線である第1直線L1を取り囲む環状の流路である第1空間を画定する部材である。第1装置101が備える第1部21によって画定される第1空間は、第1直線L1の周りを1回だけ取り囲む環状の流路である。このような第1空間を画定する第1部21は、第1空間を画定する管状の部材によって構成されており、環状の流路である第1空間の形状に対応する環状の外形を有する。 The first part 21 is a member that defines a first space that is an annular flow path that surrounds a first straight line L<b>1 that is a straight line that includes the axis of the exhaust purification unit 11 . The first space defined by the first part 21 of the first device 101 is an annular flow path that surrounds the first straight line L1 only once. The first part 21 that defines such a first space is configured by a tubular member that defines the first space, and has an annular outer shape corresponding to the shape of the first space, which is an annular flow path.

第2部22は、第1部21の上流側の端部に接続されて第1空間へ排気を供給する流路である第2空間を画定する部材である。第1装置101が備える第2部22の上流側の端部には、更に上流側に位置する排気の流路(例えば、図示しない内燃機関の排気管等)と接続するためのフランジ22fが形成されている。一方、第2部22の下流側の端部は、第1部21の上流側の端部に気密に接続されている。これにより、第2部22は、図示しない内燃機関から排出される排気を、第2空間を経由して第1空間へと供給することができる。 The second part 22 is a member that is connected to the upstream end of the first part 21 and defines a second space that is a flow path that supplies exhaust gas to the first space. At the upstream end of the second portion 22 of the first device 101, a flange 22f is formed to connect with an exhaust flow path (for example, an exhaust pipe of an internal combustion engine (not shown)) located further upstream. It is On the other hand, the downstream end of the second portion 22 is airtightly connected to the upstream end of the first portion 21 . Thereby, the second part 22 can supply the exhaust gas discharged from the internal combustion engine (not shown) to the first space via the second space.

第3部23は、排気浄化部10のケース12の上流側の端部と第1部21との間に配設されてケース12の上流側の端部を塞ぐと共に第1空間から排気浄化ユニット11へ排気を供給する流路である第3空間を画定する部材である。第1装置101が備える第3部23によって画定される第3空間は、第1部21側の頂面と排気浄化ユニット11側の底面とを有する略円錐台状の形状を有する流路である。このような第3空間を画定する第3部23は、第3空間の第1部21側の頂面及び第3空間の側面を画定する板状の部材によって構成されており、略円錐台状の流路である第3空間の形状に対応する略円錐台状の外形を有する。 The third part 23 is disposed between the upstream end of the case 12 of the exhaust gas purification unit 10 and the first part 21 to block the upstream end of the case 12 and to allow the exhaust gas purification unit to move from the first space to the exhaust gas purification unit. It is a member that defines a third space, which is a flow path for supplying exhaust gas to 11 . The third space defined by the third portion 23 provided in the first device 101 is a channel having a substantially truncated cone shape having a top surface on the side of the first portion 21 and a bottom surface on the side of the exhaust purification unit 11. . The third portion 23 that defines such a third space is configured by a plate-like member that defines the top surface of the third space on the side of the first portion 21 and the side surface of the third space, and has a substantially truncated cone shape. It has a substantially truncated conical outer shape corresponding to the shape of the third space, which is the flow path of the .

但し、第3部23の構成は、排気浄化部10のケース12の上流側の端部と第1部21との間に配設されてケース12の上流側の端部を塞ぐと共に第1空間から排気浄化ユニット11へ排気を供給する流路である第3空間を画定することが可能である限り上記に限定されない。従って、第3空間の形状もまた、第1空間から排気浄化ユニット11へ排気を供給することが可能である限り上記に限定されない。 However, the third part 23 is arranged between the upstream end of the case 12 of the exhaust purification unit 10 and the first part 21 to block the upstream end of the case 12 and to close the first space. As long as it is possible to define the third space, which is a flow path for supplying the exhaust gas from the exhaust purification unit 11, the present invention is not limited to the above. Therefore, the shape of the third space is also not limited to the above as long as it is possible to supply the exhaust gas from the first space to the exhaust purification unit 11 .

更に、第1装置101が備える第1部21の第3部23側であり且つ第1直線L1側である位置には、第1空間に沿って延在し且つ第1空間と第3空間とを連通するスリット21sが形成されている。第1装置101において、排気浄化ユニット11は上述したように円柱状の形状を有し、スリット21sは第1直線L1を中心とする円形の形状を有する。即ち、スリット21sは排気浄化ユニット11と同軸状に配置された円形の形状を有する。 Furthermore, at a position on the side of the third part 23 of the first part 21 provided in the first device 101 and on the side of the first straight line L1, there is a A slit 21s communicating with is formed. In the first device 101, the exhaust purification unit 11 has a cylindrical shape as described above, and the slit 21s has a circular shape centered on the first straight line L1. That is, the slit 21s has a circular shape arranged coaxially with the exhaust purification unit 11 .

加えて、第1部21は、第1空間の横断面積が上流側から下流側へ進むにつれて小さくなるように構成されている。第1装置101においては、第1空間の横断面の面積重心と第1直線L1との距離Rに対する第1空間の横断面積Aの比率であるA/R比が上流側から下流側へ進むにつれて小さくなるように第1部21が構成されている。 In addition, the first portion 21 is configured such that the cross-sectional area of the first space decreases from the upstream side to the downstream side. In the first device 101, as the A/R ratio, which is the ratio of the cross-sectional area A of the first space to the distance R between the area center of gravity of the cross-section of the first space and the first straight line L1, proceeds from the upstream side to the downstream side, The first portion 21 is configured to be small.

上記のように第1空間の横断面が上流側から下流側へ進むにつれて小さくなることにより、第1空間の横断面積が上流側から下流側まで一定である場合に比べて、スリットを経由して第1空間から第3空間へと流れ込む排気の流量分布をより均一なものとすることができる。また、このような構成によれば、前述した従来技術に係る排気浄化装置において生ずるような内燃機関の回転速度が高い(排気の流速が高い)場合における排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりが不均一となる問題を低減することができる。 As described above, the cross section of the first space becomes smaller as it progresses from the upstream side to the downstream side. The flow rate distribution of the exhaust gas flowing from the first space to the third space can be made more uniform. In addition, according to such a configuration, when the rotational speed of the internal combustion engine is high (the flow velocity of the exhaust gas is high) as occurs in the conventional exhaust gas purification device described above, the exhaust hits the front end surface of the exhaust purification unit. can reduce the problem of non-uniformity.

〈効果〉
以上のように、第1装置によれば、従来装置に比べて、内燃機関の回転速度の高低に拘わらず(即ち、内燃機関から排出される排気の流速の高低に拘わらず)排気浄化触媒及び/又はフィルタ等の排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりをより均一化することができる。
<effect>
As described above, according to the first device, the exhaust purification catalyst and the / Or, it is possible to more evenly hit the front end face of the exhaust purification unit such as a filter.

《第2実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第2実施形態に係る排気浄化装置(以降、「第2装置」と称呼される場合がある。)について説明する。
<<Second embodiment>>
Hereinafter, an exhaust purification device (hereinafter sometimes referred to as "second device") according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

上述したように、第1装置においては、(環状の流路である)第1空間に沿って延在し且つ第1空間と第3空間とを連通するスリットが第1部の第3部側に形成されており、第1空間の横断面積が上流側から下流側へ進むにつれて小さくなるように第1部が構成されている。従って、第1装置によれば、従来装置に比べて、内燃機関の回転速度の高低に拘わらず(即ち、内燃機関から排出される排気の流速の高低に拘わらず)排気浄化触媒及び/又はフィルタ等の排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりをより均一化することができる。 As described above, in the first device, the slit extending along the first space (which is an annular channel) and communicating between the first space and the third space is provided on the third part side of the first part. , and the first portion is configured such that the cross-sectional area of the first space decreases from the upstream side to the downstream side. Therefore, according to the first device, compared to the conventional device, regardless of whether the rotation speed of the internal combustion engine is high or low (that is, regardless of the flow velocity of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine), the exhaust purification catalyst and/or filter It is possible to make the contact of the exhaust gas with the front end face of the exhaust purification unit such as the above more uniform.

しかしながら、排気浄化ユニットの前端面へと供給される排気は、上記スリットを経由して第1空間から第3空間へと流れ込む。従って、排気浄化ユニットの前端面へと供給される排気の少なくとも一部は、上記スリットの形状に対応する環状の形状を有する領域に集中的に流れる傾向がある。また、例えば第3空間を画定する側壁によるコアンダ効果及び/又は環状の流路である第1空間から第3空間へと流れ込む排気の旋回に伴う遠心力等の作用により、排気浄化ユニットの前端面へと供給される排気の少なくとも一部は、第3空間を画定する側壁に沿って下流側へと流れる傾向がある。更に、これらのような傾向は、内燃機関の回転速度が高いほど(即ち、内燃機関から排出される排気の流速が高いほど)強くなる傾向がある。 However, the exhaust gas supplied to the front end surface of the exhaust purification unit flows from the first space to the third space via the slit. Therefore, at least part of the exhaust gas supplied to the front end face of the exhaust purification unit tends to flow intensively into the region having an annular shape corresponding to the shape of the slit. In addition, for example, due to the action of the Coanda effect by the side wall defining the third space and/or the centrifugal force accompanying the swirling of the exhaust gas flowing from the first space, which is an annular flow path, into the third space, the front end surface of the exhaust purification unit At least a portion of the exhaust supplied to the air tends to flow downstream along the sidewalls that define the third space. Furthermore, these tendencies tend to become stronger as the rotational speed of the internal combustion engine increases (that is, as the flow velocity of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine increases).

従って、排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりを均一化する観点からは、第3空間における排気の流れ方向及び/又は流速分布を変化させることが可能な手段を更に設けて、排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりをより積極的に均一化することが好ましい。 Therefore, from the viewpoint of making the exhaust air hit the front end face of the exhaust purification unit evenly, means for changing the flow direction and/or the flow velocity distribution of the exhaust gas in the third space is further provided. It is preferable to positively uniformize the impact of the exhaust gas on the front end surface of the .

〈構成〉
そこで、第2装置は、上述した第1装置であって、第3空間における排気の流れ方向及び/又は流速分布を変化させるように構成された部材及び/又は機構である風向調整手段を更に備える、排気浄化装置である。
<composition>
Therefore, the second device is the above-described first device, and further includes wind direction adjusting means, which is a member and/or mechanism configured to change the flow direction and/or flow velocity distribution of the exhaust gas in the third space. , is an exhaust purification device.

風向調整手段の構成は、第3空間における排気の流れ方向及び/又は流速分布を変化させて排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりをより均一化することが可能である限り特に限定されない。風向調整手段の具体的な構成については、幾つかの変形例を例示しながら以下に詳細に説明する。 The configuration of the wind direction adjusting means is not particularly limited as long as it is possible to change the flow direction and/or the flow velocity distribution of the exhaust gas in the third space to make the exhaust gas hit the front end face of the exhaust purification unit more uniform. A specific configuration of the airflow direction adjusting means will be described in detail below while exemplifying some modifications.

〈変形例2-1〉
上述したように、排気浄化ユニットの前端面へと供給される排気の少なくとも一部は、上記スリットの形状に対応する環状の形状を有する領域に集中的に流れたり、第3空間を画定する側壁に沿って下流側へと流れたりする傾向がある。その結果、排気浄化ユニットの前端面の中央領域に対して供給される排気の量が相対的に少なくなり、排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりが不均一となる虞がある。その結果、例えば、前述したように、排気浄化触媒の温度を均一に上昇させることが困難となったりフィルタの局所的な詰まりが生じたりする虞がある。
<Modification 2-1>
As described above, at least part of the exhaust gas supplied to the front end surface of the exhaust purification unit flows intensively into the region having an annular shape corresponding to the shape of the slit, or flows into the side wall defining the third space. tend to flow downstream along the As a result, the amount of exhaust gas supplied to the central region of the front end face of the exhaust gas purification unit is relatively small, and there is a risk that the exhaust gas will hit the front end face of the exhaust gas purification unit unevenly. As a result, for example, as described above, it may become difficult to uniformly raise the temperature of the exhaust purification catalyst, or local clogging of the filter may occur.

そこで、変形例2-1に係る第2装置においては、第3空間の上記スリットよりも第1直線側の領域に開口するように形成された開口部を第3部が更に備える。換言すれば、第3部が備える開口部は、環状のスリットの内側の領域において第3空間に開口している。加えて、上記開口部を介して第2空間と第3空間とを連通する排気の流路である第4空間を画定する部材である第4部を排気供給部が更に備える。即ち、変形例2-1に係る第2装置が備える風向調整手段は、第3空間の上記スリットよりも第1直線側の領域に開口する開口部を介して第2空間と第3空間とを連通する排気の流路である第4空間を画定する部材である第4部を含む。 Therefore, in the second device according to the modified example 2-1, the third part further includes an opening formed to open in a region on the first straight line side of the slit in the third space. In other words, the opening provided in the third part opens into the third space in the area inside the annular slit. In addition, the exhaust gas supply unit further includes a fourth part that is a member that defines a fourth space that is an exhaust flow path that communicates the second space and the third space via the opening. That is, the wind direction adjusting means provided in the second device according to Modification 2-1 separates the second space and the third space through an opening that opens in the area on the first straight line side of the slit in the third space. It includes a fourth portion that is a member that defines a fourth space that is a communicating exhaust flow path.

図3は、変形例2-1に係る第2装置の構成の一例を示す模式的な斜視図である。図4は、図3に例示する変形例2-1に係る第2装置を図3とは異なる角度から観察した場合における模式的な斜視図である。図5は、図3に例示する変形例2-1に係る第2装置が備える排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を含む平面により切断した第2装置を切断面側から観察した状態を例示する模式図である。 FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of a second device according to modification 2-1. FIG. 4 is a schematic perspective view of the second device according to Modification 2-1 illustrated in FIG. 3 when observed from an angle different from that in FIG. FIG. 5 shows the second device cut by a plane including the first straight line, which is a straight line including the axis of the exhaust purification unit provided in the second device according to Modification 2-1 illustrated in FIG. 3, observed from the cut surface side. It is a schematic diagram which illustrates a state.

図3乃至図5に例示する変形例2-1に係る第2装置102aは、第3空間のスリット21sよりも第1直線L1側の領域に開口するように形成された開口部23aを第3部23が更に備え、開口部23aを介して第2空間と第3空間とを連通する排気の流路である第4空間を画定する部材である第4部24を排気供給部20が更に備える点を除き、図1及び図2に例示した第1装置101と同様の構成を有する。 A second device 102a according to Modified Example 2-1 illustrated in FIGS. The exhaust gas supply unit 20 further includes a fourth part 24 which is a member that defines a fourth space that is an exhaust flow path that communicates the second space and the third space via the opening 23a. It has the same configuration as the first device 101 illustrated in FIGS. 1 and 2 except for points.

第2装置102aにおいては、第2空間へ流れ込んだ排気の一部は第1部21によって画定される第1空間を経由してスリット21sから第3空間へと導かれ、残りの排気は第4部24によって画定される第4空間を経由して開口部23aから第3空間へと導かれる。従って、このような開口部23a及び第4部24を備えない場合に比べて、排気浄化ユニット11の前端面の中央領域に対して供給される排気の量が増大し、排気浄化ユニット11の前端面への排気の当たりがより均一となる。その結果、例えば、前述したように、排気浄化触媒の温度を均一に上昇させることが困難となったりフィルタの局所的な詰まりが生じたりする問題を低減することができる。 In the second device 102a, part of the exhaust gas that has flowed into the second space is led to the third space through the slits 21s through the first space defined by the first part 21, and the remaining exhaust gas is directed to the fourth space. Through the fourth space defined by the portion 24, the light is led from the opening 23a to the third space. Therefore, the amount of exhaust gas supplied to the central region of the front end surface of the exhaust gas purification unit 11 increases compared to the case where the opening 23a and the fourth portion 24 are not provided. The exhaust hits the surface more evenly. As a result, for example, as described above, problems such as difficulty in uniformly increasing the temperature of the exhaust purification catalyst and local clogging of the filter can be reduced.

尚、開口部23aは、例えば、図5の(a)に例示するように第3空間に開口する単純な穴であってもよく、或いは図5の(b)に例示するように第3空間において開口部23aの周縁部から排気浄化ユニット11の前端面に向かって突設されたノズルを備えていてもよい。また、後者の場合、ノズルは、排気浄化ユニット11の前端面に近付くほど横断面が小さくなる所謂「コンバージェント型」であっても、排気浄化ユニット11の前端面に近付くほど横断面が大きくなる所謂「ダイバージェント型」であっても、一定の横断面を有する直管型(ストレート型)であってもよい。更に、ノズルは、コンバージェント型の部分、ダイバージェント型の部分及び直管型の部分からなる群より選ばれる2つ以上の部分の組み合わせによって構成されていてもよい。 The opening 23a may be, for example, a simple hole that opens into the third space as illustrated in FIG. , a nozzle projecting from the periphery of the opening 23a toward the front end face of the exhaust purification unit 11 may be provided. Further, in the latter case, even if the nozzle is of a so-called "convergent type" in which the cross section becomes smaller as it approaches the front end surface of the exhaust purification unit 11, the cross section becomes larger as it approaches the front end surface of the exhaust purification unit 11. It may be a so-called "divergent type" or a straight tube type (straight type) having a constant cross section. Further, the nozzle may be composed of a combination of two or more sections selected from the group consisting of a convergent section, a divergent section and a straight tube section.

開口部23aの大きさ及び形状並びに(開口部23aがノズルを備える場合における)ノズルの形状(例えば、横断面積及び長さ等)は、例えば、想定される内燃機関の回転速度(排気の流量)等に応じて適宜定めることができる。 The size and shape of the opening 23a and the shape (e.g., cross-sectional area, length, etc.) of the nozzle (in the case where the opening 23a is provided with a nozzle) are determined, for example, by the assumed rotational speed of the internal combustion engine (exhaust flow rate). etc., can be determined as appropriate.

好ましくは、第4部は、第4空間に流れる排気の流量を増減するように構成された流量調整機構を更に備える。流量調整機構の構成は、第4空間に流れる排気の流量を増減することが可能である限り特に限定されない。例えば、流量調整機構は、第4空間に介装された弁(例えば、開閉弁及び流量制御弁等)であってもよく、或いは第2空間から第4空間が分岐する箇所に設けられた三方弁であってもよい。 Preferably, the fourth section further includes a flow rate adjustment mechanism configured to increase or decrease the flow rate of exhaust gas flowing into the fourth space. The configuration of the flow rate adjusting mechanism is not particularly limited as long as it is possible to increase or decrease the flow rate of the exhaust gas flowing through the fourth space. For example, the flow rate adjustment mechanism may be a valve (for example, an on-off valve, a flow rate control valve, etc.) interposed in the fourth space, or a three-way valve provided at a location where the fourth space branches from the second space. It may be a valve.

上記のような流量調整機構によれば、第1部21によって画定される第1空間を経由してスリット21sから第3空間へと導かれる排気の流量と第4部24によって画定される第4空間を経由して開口部23aから第3空間へと導かれる排気の流量との比を調整することができる。従って、例えば、その時々の内燃機関の回転速度(即ち、内燃機関から排出される排気の流速)に応じて、流量調整機構を制御して、スリット21sから第3空間へと導かれる排気の流量と開口部23aから第3空間へと導かれる排気の流量との比を調整することができる。その結果、このような流量調整機構を備えない場合に比べて、排気浄化ユニット11の前端面への排気の当たりを更に均一化することができる。 According to the flow rate adjustment mechanism as described above, the flow rate of the exhaust gas guided from the slits 21s to the third space via the first space defined by the first part 21 and the fourth space defined by the fourth part 24 It is possible to adjust the ratio with the flow rate of the exhaust gas that is led from the opening 23a to the third space via the space. Therefore, for example, depending on the rotational speed of the internal combustion engine (that is, the flow speed of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine), the flow rate adjustment mechanism is controlled to control the flow rate of the exhaust gas guided from the slit 21s to the third space. and the flow rate of the exhaust gas led from the opening 23a to the third space can be adjusted. As a result, compared with the case where such a flow rate adjusting mechanism is not provided, it is possible to more evenly hit the front end surface of the exhaust purification unit 11 with the exhaust gas.

より好ましくは、流量調整機構は、スリット21sから第3空間へと導かれる排気の流量に対する開口部23aから第3空間へと導かれる排気の流量の比を、100:0から0:100の範囲内において連続的又は段階的に変更することができるように構成されている。このような構成によれば、例えば、スリット21sから第3空間へと導かれる排気のみによって排気浄化ユニット11の前端面への排気の当たりを均一化することが可能である場合は第4空間に流れる排気の流量を0(ゼロ)とし、スリット21sから第3空間へと導かれる排気のみによっては排気浄化ユニット11の前端面の中央領域に対して供給される排気の量が相対的に少なく排気浄化ユニット11の前端面への排気の当たりが不均一となる場合は第4空間に流れる排気の流量を増大させて、排気浄化ユニット11の前端面への排気の当たりを均一化することができる。また、例えば内燃機関の冷間始動時等、排気浄化触媒の温度を活性化温度に迅速に到達させる必要がある場合は、第4空間に流れる排気の流量を増大させて、排気浄化触媒の中央領域の温度を急速に上昇させることができる。 More preferably, the flow rate adjusting mechanism adjusts the ratio of the flow rate of the exhaust gas led to the third space from the opening 23a to the flow rate of the exhaust gas led to the third space from the slit 21s in the range of 100:0 to 0:100. It is configured so that it can be changed continuously or stepwise within. According to such a configuration, for example, when it is possible to uniform the exhaust air hitting the front end surface of the exhaust gas purification unit 11 only by the exhaust gas guided to the third space from the slit 21s, the fourth space can be used. The amount of exhaust gas supplied to the central region of the front end face of the exhaust gas purification unit 11 is relatively small and the amount of exhaust gas supplied to the central region of the front end face of the exhaust gas purification unit 11 is relatively small only by the exhaust gas that is guided to the third space through the slits 21s. When the exhaust air hits the front end face of the purification unit 11 unevenly, the flow rate of the exhaust gas flowing into the fourth space can be increased to make the exhaust air hit the front end face of the exhaust gas purification unit 11 uniform. . In addition, when it is necessary to quickly reach the activation temperature of the exhaust purification catalyst, such as when the internal combustion engine is cold-started, the flow rate of the exhaust gas flowing into the fourth space is increased, and the center of the exhaust purification catalyst is increased. The temperature of the region can be raised rapidly.

〈変形例2-2〉
上述したように、第1装置においては、(環状の流路である)第1空間に沿って延在し且つ第1空間と第3空間とを連通するスリットが第1部の第3部側に形成されている。より好ましくは、当該スリットは、第1部の第3部側であり且つ第1直線側である位置に形成されている。
<Modification 2-2>
As described above, in the first device, the slit extending along the first space (which is an annular channel) and communicating between the first space and the third space is provided on the third part side of the first part. is formed in More preferably, the slit is formed at a position on the third portion side of the first portion and on the first straight line side.

従って、例えば図6の(a)及び(b)に例示するように、スリット21sを介して第1空間から第3空間へと流れ込む排気の少なくとも一部の流れのベクトルは、スリット21sから第1直線L1へと向かう成分を含む(太い実線によって描かれた矢印を参照)。このようにスリット21sから第1直線L1に向かって流れる排気は、やがては第1直線L1の近傍において互いに衝突した後に、排気浄化ユニット11の前端面へと導かれる。 Therefore, as illustrated in FIGS. 6A and 6B, the flow vector of at least part of the exhaust gas flowing from the first space to the third space via the slit 21s is the first space from the slit 21s. It contains a component pointing to the straight line L1 (see the arrow drawn by the thick solid line). The exhaust gas thus flowing from the slit 21s toward the first straight line L1 eventually collides with each other in the vicinity of the first straight line L1, and is then guided to the front end face of the exhaust purification unit 11. As shown in FIG.

しかしながら、排気浄化ユニットの前端面へと排気を効率的に導く観点からは、スリット21sを介して第1空間から第3空間へと流れ込む排気の流れの向きを第1直線L1に平行であり且つ排気浄化ユニット11の前端面へ向かう向きに近付けることが好ましい。 However, from the viewpoint of efficiently guiding the exhaust gas to the front end face of the exhaust purification unit, the direction of the flow of the exhaust gas flowing from the first space to the third space through the slits 21s should be parallel to the first straight line L1 and It is preferable to approach the direction toward the front end face of the exhaust purification unit 11 .

そこで、変形例2-2に係る第2装置は、上述した変形例2-1に係る第2装置を始めとする第2装置であって、第3部の内壁面のスリットよりも第1直線側の領域において排気浄化ユニット側に向かって突設された筒状の部材である内側風向調整部材を第3部が更に備える、排気浄化装置である。換言すれば、第3部が備える内側風向調整部材は、第3空間を画定する内壁面の環状のスリットよりも内側の領域において排気浄化ユニット11の前端面に向かって突出する筒状の部材である。即ち、変形例2-2に係る第2装置が備える風向調整手段は、第3部の内壁面のスリットよりも第1直線側の領域において排気浄化ユニット側に向かって突設された筒状の部材である内側風向調整部材を含む。 Therefore, the second device according to Modified Example 2-2 is a second device including the second device according to Modified Example 2-1 described above, in which the first straight line The third part further includes an inner wind direction adjusting member that is a cylindrical member protruding toward the exhaust gas purification unit in the side region. In other words, the inner wind direction adjusting member provided in the third section is a cylindrical member that protrudes toward the front end surface of the exhaust purification unit 11 in a region inside the annular slit of the inner wall surface that defines the third space. be. That is, the wind direction adjusting means provided in the second device according to Modification 2-2 is a tubular member protruding toward the exhaust gas purification unit in a region on the first straight line side of the slit in the inner wall surface of the third portion. It includes an inner wind direction adjusting member which is a member.

内側風向調整部材の構成は、第3部の内壁面のスリットよりも第1直線側の領域において排気浄化ユニット側に向かって突設された筒状の部材である限り、特に限定されない。内側風向調整部材は、コンバージェント型であっても、ダイバージェント型であっても、直管型(ストレート型)であってもよい。更に、内側風向調整部材は、コンバージェント型の部分、ダイバージェント型の部分及び直管型の部分からなる群より選ばれる2つ以上の部分の組み合わせによって構成されていてもよい。 The configuration of the inner wind direction adjusting member is not particularly limited as long as it is a cylindrical member protruding toward the exhaust purification unit in a region on the first straight line side of the slit in the inner wall surface of the third portion. The inner wind direction adjusting member may be of a convergent type, a divergent type, or a straight tube type. Furthermore, the inner wind direction adjusting member may be configured by a combination of two or more portions selected from the group consisting of a convergent portion, a divergent portion and a straight pipe portion.

図7は、変形例2-2に係る第2装置が備える排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を含む平面により切断した第2装置を切断面側から観察した状態を例示する模式図である。図7に例示する変形例2-2に係る第2装置102bは、第3部23の内壁面のスリット21sよりも第1直線L1側の領域において排気浄化ユニット11側に向かって突設された筒状の部材である内側風向調整部材23diを第3部23が更に備える点を除き、図2に例示した第1装置101と同様の構成を有する。 FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a state in which the second device cut by a plane including the first straight line, which is a straight line including the axis of the exhaust purification unit provided in the second device according to modification 2-2, is observed from the cut surface side. It is a diagram. A second device 102b according to Modified Example 2-2 illustrated in FIG. 7 protrudes toward the exhaust purification unit 11 in a region closer to the first straight line L1 than the slit 21s in the inner wall surface of the third portion 23. It has the same configuration as the first device 101 illustrated in FIG. 2 except that the third section 23 further includes an inner wind direction adjusting member 23di that is a cylindrical member.

より詳しくは、図7の(a)に例示する変形例2-2に係る第2装置102bは、直管型の筒状の部材によって構成される内側風向調整部材23diを第3部23が更に備える。一方、図7の(b)に例示する変形例2-2に係る第2装置102bは、排気浄化ユニット11の前端面に近付くほど横断面が小さくなるコンバージェント型であって排気浄化ユニット11の前端面に近付くほど側壁の傾斜角が第1直線L1に平行な角度に近付く筒状の部材によって構成される内側風向調整部材23diを第3部23が更に備える。換言すれば、図7の(b)に例示する第2装置102bが備えるコンバージェント型の内側風向調整部材23diは、第1直線L1を含む平面による断面において、排気浄化ユニット11の前端面に近付くにつれて第1直線L1に対する傾斜角が小さくなる曲線である。 More specifically, in a second device 102b according to Modified Example 2-2 illustrated in FIG. Prepare. On the other hand, a second device 102b according to Modification 2-2 illustrated in FIG. The third portion 23 further includes an inner wind direction adjusting member 23di formed of a tubular member in which the inclination angle of the side wall approaches the angle parallel to the first straight line L1 as it approaches the front end surface. In other words, the convergent type inner wind direction adjusting member 23di provided in the second device 102b illustrated in FIG. It is a curve whose inclination angle with respect to the first straight line L1 decreases as it increases.

上記のような構成を有する第2装置102bにおいては、スリット21sを介して第1空間から第3空間へと流れ込む排気のうち第1直線L1へと向かう排気は、内側風向調整部材23diに接触し、排気浄化ユニット11の前端面へ向かう向きに偏向される(太い実線によって描かれた矢印を参照)。その結果、第2装置102bによれば、スリット21sを介して第1空間から第3空間へと流れ込む排気の流れの向きを第1直線L1に平行であり且つ排気浄化ユニット11の前端面へ向かう向きに近付けて、排気浄化ユニット11の前端面へと排気を効率的に導くことができる。 In the second device 102b configured as described above, of the exhaust that flows from the first space to the third space through the slit 21s, the exhaust that travels toward the first straight line L1 contacts the inner wind direction adjusting member 23di. , is deflected towards the front end face of the exhaust purification unit 11 (see the arrow drawn by the thick solid line). As a result, according to the second device 102b, the direction of the flow of the exhaust gas flowing from the first space to the third space through the slit 21s is parallel to the first straight line L1 and toward the front end surface of the exhaust purification unit 11. By aligning the direction, the exhaust gas can be efficiently guided to the front end surface of the exhaust purification unit 11. - 特許庁

〈変形例2-3〉
ところで、上述した内側風向調整部材23diの排気浄化ユニット11の前端面側の先端は塞がっていてもよい。換言すれば、内側風向調整部材23diは、第3部23の内壁面のスリット21sよりも第1直線L1側の領域において排気浄化ユニット11側に向かって突出する有底筒状の部材によって構成された突起の側面によって構成されていてもよい。
<Modification 2-3>
By the way, the tip of the above-described inner wind direction adjusting member 23di on the front end surface side of the exhaust purification unit 11 may be closed. In other words, the inner wind direction adjusting member 23di is formed of a bottomed cylindrical member that protrudes toward the exhaust purification unit 11 in a region closer to the first straight line L1 than the slit 21s in the inner wall surface of the third portion 23. It may be constituted by the side surface of the protrusion.

そこで、変形例2-3に係る第2装置は、上述した変形例2-2に係る第2装置であって、第3部の内壁面の上記スリットよりも第1直線側の領域において排気浄化ユニット側に向かって突出する突起を第3部が更に備え、当該突起の側面によって内側風向調整部材が構成されている、排気浄化装置である。即ち、変形例2-3に係る第2装置が備える風向調整手段は、第3部の内壁面の上記スリットよりも第1直線側の領域において排気浄化ユニット側に向かって突出する突起の側面によって構成された内側風向調整部材を含む。 Therefore, the second device according to Modified Example 2-3 is the second device according to Modified Example 2-2 described above, in which exhaust purification is performed in a region on the first straight line side of the slit on the inner wall surface of the third portion. In the exhaust purification device, the third part further includes a projection projecting toward the unit side, and the inner airflow direction adjusting member is configured by the side surface of the projection. That is, the wind direction adjusting means provided in the second device according to the modification 2-3 is adjusted by the side surface of the projection projecting toward the exhaust gas purification unit in the area on the first straight line side from the slit of the inner wall surface of the third part. Including a configured inner wind directing member.

図8は、変形例2-3に係る第2装置が備える排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を含む平面により切断した第2装置を切断面側から観察した状態を例示する模式図である。図8の(a)に例示する変形例2-3に係る第2装置102cは、第3部23の内壁面のスリット21sよりも第1直線L1側の領域において排気浄化ユニット11側に向かって突出する突起23pの側面によって内側風向調整部材23diが構成されている点を除き、図7の(b)に例示した変形例2-2に係る第2装置102bと同様の構成を有する。 FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a state in which the second device cut by a plane including the first straight line, which is a straight line including the axis of the exhaust purification unit provided in the second device according to modification 2-3, is observed from the cut surface side. It is a diagram. The second device 102c according to the modified example 2-3 illustrated in (a) of FIG. It has the same configuration as the second device 102b according to Modification 2-2 illustrated in FIG.

上記のような構成を有する変形例2-3に係る第2装置102cにおいても、上述した第2装置102bと同様に、スリット21sを介して第1空間から第3空間へと流れ込む排気のうち第1直線L1へと向かう排気は、突起23pの側面である内側風向調整部材23diに接触し、排気浄化ユニット11の前端面へ向かう向きに偏向される。その結果、第2装置102cによっても、スリット21sを介して第1空間から第3空間へと流れ込む排気の流れの向きを第1直線L1に平行であり且つ排気浄化ユニット11の前端面へ向かう向きに近付けて、排気浄化ユニット11の前端面へと排気を効率的に導くことができる。 In the second device 102c according to Modified Example 2-3 having the configuration described above, as in the above-described second device 102b, out of the exhaust gas flowing from the first space to the third space through the slit 21s, Exhaust air directed toward one straight line L1 contacts the inner wind direction adjusting member 23di, which is the side surface of the projection 23p, and is deflected toward the front end surface of the exhaust purification unit 11. As shown in FIG. As a result, even with the second device 102c, the direction of the flow of the exhaust gas flowing from the first space to the third space through the slit 21s is parallel to the first straight line L1 and directed toward the front end surface of the exhaust purification unit 11. , the exhaust gas can be efficiently guided to the front end surface of the exhaust purification unit 11 .

尚、上記のような構成を有する変形例2-3に係る第2装置においても、前述した変形例2-1に係る第2装置と同様に、第3空間のスリットよりも第1直線側の領域に開口するように形成された開口部を第3部が更に備え、開口部を介して第2空間と第3空間とを連通する排気の流路である第4空間を画定する部材である第4部を更に備えていてもよい。図8の(b)は、このような構成を有する変形例2-3に係る第2装置が備える排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を含む平面により切断した第2装置を切断面側から観察した状態を例示する模式図である。 In addition, in the second device according to the modified example 2-3 having the configuration as described above, as in the second device according to the modified example 2-1 described above, the slit of the third space is located on the first straight line side. The third part further includes an opening formed to open to the region, and is a member that defines a fourth space that is an exhaust flow path that communicates the second space and the third space via the opening. A fourth part may also be provided. FIG. 8B shows the second device cut by a plane including the first straight line, which is a straight line including the axis of the exhaust purification unit provided in the second device according to Modification 2-3 having such a configuration. It is a schematic diagram which illustrates the state observed from the surface side.

図8の(b)に例示する変形例2-3に係る第2装置102cにおいては、第3空間のスリット21sよりも第1直線L1側の領域において排気浄化ユニット11側に向かって突出する突起23pを備え、突起23pの頂面において開口部23aが開口しており、開口部23aを介して第2空間と第3空間とを連通する排気の流路である第4空間が第4部24によって画定されている。このような構成を有する変形例2-3に係る第2装置102cにおいては、突起23pの側面によって構成される内側風向調整部材23diと第4部24との併用により、スリット21sを介して第1空間から第3空間へと流れ込む排気の流れの向きを第1直線L1に平行であり且つ排気浄化ユニット11の前端面へ向かう向きにより効果的に近付けて、排気浄化ユニット11の前端面へと排気を更に効率的に導くことができる(太い実線によって描かれた矢印を参照)。 In the second device 102c according to the modified example 2-3 illustrated in FIG. 8B, a projection protruding toward the exhaust purification unit 11 side in the region on the first straight line L1 side of the slit 21s of the third space An opening 23a opens on the top surface of the protrusion 23p. is defined by In the second device 102c according to Modified Example 2-3 having such a configuration, the fourth portion 24 and the inner airflow direction adjusting member 23di formed by the side surface of the projection 23p are used together to allow the first airflow to pass through the slit 21s. The direction of the flow of exhaust gas flowing from the space into the third space is parallel to the first straight line L1 and is effectively brought closer to the front end face of the exhaust gas purification unit 11, so that the exhaust gas is discharged to the front end face of the exhaust gas purification unit 11. can be derived more efficiently (see arrows drawn by thick solid lines).

〈変形例2-4〉
ところで、上述したように、環状の流路である第1空間から第3空間へと流れ込む排気の旋回に伴う遠心力の作用により、排気浄化ユニットの前端面へと供給される排気の少なくとも一部は、第3空間を画定する側壁に沿って下流側へと流れる傾向がある。更に、これらのような傾向は、内燃機関の回転速度が高いほど(即ち、内燃機関から排出される排気の流速が高いほど)強くなる傾向がある。
<Modification 2-4>
By the way, as described above, at least part of the exhaust gas supplied to the front end surface of the exhaust purification unit is caused by the action of the centrifugal force caused by the swirl of the exhaust gas flowing from the first space, which is an annular flow path, into the third space. tend to flow downstream along the sidewalls that define the third space. Furthermore, these tendencies tend to become stronger as the rotational speed of the internal combustion engine increases (that is, as the flow velocity of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine increases).

従って、排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりを均一化する観点からは、第1空間から第3空間へと流れ込む排気の旋回を抑制して、当該排気の流れの向きを第1直線L1に平行であり且つ排気浄化ユニット11の前端面へ向かう向きに近付けることが好ましい。 Therefore, from the viewpoint of uniforming the contact of the exhaust gas with the front end surface of the exhaust purification unit, it is necessary to suppress the swirl of the exhaust gas flowing from the first space to the third space, and direct the direction of the flow of the exhaust gas to the first straight line L1. is parallel to and approaches the front end surface of the exhaust purification unit 11 .

そこで、変形例2-4に係る第2装置は、上述した変形例2-1乃至変形例2-3に係る第2装置を始めとする第2装置であって、少なくとも上記スリットの下流側に隣接する領域に設けられた複数のフィンを更に備える、排気浄化装置である。更に、上記フィンは、上記スリットから第3空間へ流れ込む排気に接触して当該排気の向きを第1直線に平行であり且つ排気浄化ユニットへ向かう向きに近付けるように構成されている。即ち、変形例2-4に係る第2装置が備える風向調整手段は、少なくとも上記スリットの下流側に隣接する領域に設けられ且つ上記スリットから第3空間へ流れ込む排気に接触して当該排気の向きを第1直線に平行であり且つ排気浄化ユニットへ向かう向きに近付けるように構成された複数のフィンを含む。 Therefore, the second device according to Modification 2-4 is a second device including the second devices according to Modifications 2-1 to 2-3 described above, and is provided at least downstream of the slit. The exhaust purification device further includes a plurality of fins provided in adjacent regions. Further, the fins are configured to come into contact with the exhaust gas flowing into the third space from the slits so that the direction of the exhaust gas approaches the direction parallel to the first straight line and toward the exhaust purification unit. That is, the wind direction adjusting means provided in the second device according to the modified example 2-4 is provided at least in a region adjacent to the downstream side of the slit and is in contact with the exhaust flowing into the third space from the slit to adjust the direction of the exhaust. parallel to the first straight line and oriented toward the exhaust purification unit.

上記フィンの構成は、スリットから第3空間へ流れ込む排気に接触して当該排気の向きを第1直線に平行であり且つ排気浄化ユニットへ向かう向きに近付けることが可能である限り、特に限定されない。上記フィンの具体的な構成(例えば、個数、個々のフィンの大きさ、及びフィンが配設される領域等)は、例えば、想定される内燃機関の回転速度(排気の流量)、第1空間の環状の形状の半径、及びスリットの幅等に応じて適宜定めることができる。 The configuration of the fins is not particularly limited as long as it is possible to contact the exhaust gas flowing into the third space from the slits and make the direction of the exhaust gas parallel to the first straight line and closer to the direction toward the exhaust purification unit. The specific configuration of the fins (for example, the number, the size of each fin, the area where the fins are arranged, etc.) is, for example, the assumed rotation speed of the internal combustion engine (exhaust flow rate), the first space can be determined as appropriate according to the radius of the annular shape of , the width of the slit, and the like.

例えば、スリットから第3空間へ流れ込む排気に接触する上記フィンの面は、第1直線に平行な平面であってもよい。換言すれば、上記フィンは、第1直線に平行な平板状の部材によって構成されていてもよい。或いは、スリットから第3空間へ流れ込む排気に接触する上記フィンの面は、第1直線に対して傾斜している平面であってもよい。換言すれば、上記フィンは、第1直線に対して所定の角度をなす平板状の部材によって構成されていてもよい。この場合、スリットから第3空間へ流れ込む排気に接触する上記フィンの面は、上記フィンを構成する平板状の部材の2つの主面のうち排気浄化ユニットの前端面に対向する側の面である。 For example, the surface of the fin that contacts the exhaust gas flowing into the third space from the slit may be a plane parallel to the first straight line. In other words, the fins may be configured by flat plate-like members parallel to the first straight line. Alternatively, the surface of the fin that contacts the exhaust gas flowing into the third space from the slit may be a flat surface that is inclined with respect to the first straight line. In other words, the fins may be composed of flat plate-shaped members forming a predetermined angle with respect to the first straight line. In this case, the surface of the fin that comes into contact with the exhaust gas flowing into the third space from the slit is the surface facing the front end surface of the exhaust purification unit, out of the two main surfaces of the flat plate member that constitutes the fin. .

或いは、スリットから第3空間へ流れ込む排気に接触する上記フィンの面は、上流側から下流側へ進むにつれて第1直線に対する傾斜角が小さくなるように構成された曲面であってもよい。この場合、スリットから第3空間へ流れ込む排気に接触する上記フィンの面は、上記フィンを構成する平板状の部材の2つの主面のうち排気浄化ユニットの前端面に対向する側の凹面である。 Alternatively, the surfaces of the fins that come into contact with the exhaust flowing into the third space from the slits may be curved surfaces configured so that the angle of inclination with respect to the first straight line decreases as the fins progress from the upstream side to the downstream side. In this case, the surface of the fin that comes into contact with the exhaust gas flowing into the third space from the slit is the concave surface on the side facing the front end surface of the exhaust purification unit, of the two main surfaces of the flat plate member that constitutes the fin. .

図9は、変形例2-4に係る第2装置が備える排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を含む平面により切断した第2装置を切断面側から観察した状態を例示する模式図である。図10は、図9に例示する変形例2-4に係る第2装置の切断面を所定の仰角にて排気浄化ユニット側から観察した状態を例示する模式図である。図11は、図9及び図10に例示する変形例2-4に係る第2装置を第1直線に平行な方向において第1部側から観察した状態を例示する模式図である。尚、図11においては、変形例2-4に係る第2装置の構成についての理解を容易にすることを目的として、本来であれば外部からは観察されないスリットが太い実線によって示されている。 FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a state in which the second device cut by a plane including the first straight line, which is a straight line including the axis of the exhaust purification unit provided in the second device according to modification 2-4, is observed from the cut surface side. It is a diagram. FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a state in which the cross-section of the second device according to modification 2-4 illustrated in FIG. 9 is observed from the side of the exhaust purification unit at a predetermined elevation angle. FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a state of the second device according to the modified example 2-4 illustrated in FIGS. 9 and 10 viewed from the first section side in a direction parallel to the first straight line. In FIG. 11, for the purpose of facilitating the understanding of the configuration of the second device according to Modification 2-4, slits that are normally invisible from the outside are indicated by thick solid lines.

図9乃至図11に例示する変形例2-4に係る第2装置102dは、スリット21sの内部及びスリット21sの下流側に隣接する領域に設けられた複数のフィン23fを更に備える点を除き、図8の(a)に例示した変形例2-3に係る第2装置102cと同様の構成を有する。フィン23fは、スリット21sから第3空間へ流れ込む排気に接触して当該排気の向きを第1直線L1に平行であり且つ排気浄化ユニット11へ向かう向きに近付けるように構成されている。 Except that the second device 102d according to the modified example 2-4 illustrated in FIGS. It has the same configuration as the second device 102c according to Modification 2-3 illustrated in FIG. 8(a). The fins 23f are configured to make contact with the exhaust gas flowing into the third space from the slits 21s so that the direction of the exhaust gas is parallel to the first straight line L1 and closer to the direction toward the exhaust purification unit 11 .

より詳しくは、図9乃至図11に例示する第2装置102dが備えるフィン23fは、30°の間隔を空けて第1直線L1に対して軸対称に配設された第1直線L1に平行な12枚の平板状の部材によって構成されている。即ち、第2装置102dにおいては、スリット21sから第3空間へ流れ込む排気に接触するフィン23fの面は、第1直線L1に平行な平面である。 More specifically, the fins 23f included in the second device 102d illustrated in FIGS. 9 to 11 are parallel to the first straight line L1 and arranged axially symmetrically with respect to the first straight line L1 at intervals of 30°. It is composed of 12 flat plate-shaped members. That is, in the second device 102d, the surface of the fin 23f that contacts the exhaust gas flowing into the third space from the slit 21s is a plane parallel to the first straight line L1.

上記のような構成を有する第2装置102dにおいては、環状の流路である第1空間から第3空間へと流れ込む排気の旋回がフィン23fとの接触により抑制され、旋回に伴う遠心力の作用により第3空間を画定する側壁に沿って下流側へと排気が流れる傾向を低減することができる。その結果、スリット21sを介して第1空間から第3空間へと流れ込む排気の流れの向きを第1直線L1に平行であり且つ排気浄化ユニット11の前端面へ向かう向きにより効果的に近付けて、排気浄化ユニット11の前端面へと排気を更に効率的に導くことができる(太い実線によって描かれた矢印を参照)。 In the second device 102d configured as described above, the swirl of exhaust gas flowing from the first space, which is an annular flow path, into the third space is suppressed by contact with the fins 23f, and the centrifugal force accompanying the swirl is applied. can reduce the tendency of the exhaust to flow downstream along the sidewalls that define the third space. As a result, the direction of the flow of the exhaust gas flowing from the first space to the third space through the slit 21s is effectively brought closer to the direction parallel to the first straight line L1 and toward the front end surface of the exhaust purification unit 11, Exhaust gas can be guided more efficiently to the front end surface of the exhaust purification unit 11 (see the arrow drawn by the thick solid line).

〈変形例2-5〉
ところで、上述したように、排気浄化ユニットの前端面へと供給される排気は、上記スリットを経由して環状の流路である第1空間から第3空間へと流れ込む。従って、排気浄化ユニットの前端面へと供給される排気の少なくとも一部は、例えば第3空間を画定する側壁によるコアンダ効果及び/又は環状の流路である第1空間から第3空間へと流れ込む排気の旋回に伴う遠心力等の作用により、排気浄化ユニットの前端面へと供給される排気の少なくとも一部は、第3空間を画定する側壁に沿って下流側へと流れる傾向がある。更に、これらのような傾向は、内燃機関の回転速度が高いほど(即ち、内燃機関から排出される排気の流速が高いほど)強くなる傾向がある。
<Modification 2-5>
By the way, as described above, the exhaust gas supplied to the front end surface of the exhaust purification unit flows from the first space, which is an annular flow path, into the third space via the slit. Therefore, at least part of the exhaust gas supplied to the front end face of the exhaust purification unit flows into the third space from the first space, which is, for example, the Coanda effect due to the side wall defining the third space and/or the annular flow path. At least part of the exhaust gas supplied to the front end surface of the exhaust purification unit tends to flow downstream along the side wall that defines the third space due to the action of centrifugal force or the like that accompanies swirling of the exhaust gas. Furthermore, these tendencies tend to become stronger as the rotational speed of the internal combustion engine increases (that is, as the flow velocity of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine increases).

従って、排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりを均一化する観点からは、第3空間における排気の流れ方向及び/又は流速分布を変化させることが可能な手段を更に設けて、排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりをより積極的に均一化することが好ましい。 Therefore, from the viewpoint of making the exhaust air hit the front end face of the exhaust purification unit evenly, means for changing the flow direction and/or the flow velocity distribution of the exhaust gas in the third space is further provided. It is preferable to positively uniformize the impact of the exhaust gas on the front end surface of the .

そこで、変形例2-5に係る第2装置は、上述した変形例2-1乃至変形例2-4に係る第2装置を始めとする第2装置であって、第3部の内壁面の上記スリットよりも第1直線の反対側の領域において排気浄化ユニット側に向かって突設された筒状の部材である外側風向調整部材を第3部が更に備える、排気浄化装置である。換言すれば、第3部が備える外側風向調整部材は、第3空間を画定する内壁面の環状のスリットよりも外側の領域において排気浄化ユニット11の前端面に向かって突出する筒状の部材である。即ち、変形例2-5に係る第2装置が備える風向調整手段は、第3部の内壁面の上記スリットよりも第1直線の反対側の領域において排気浄化ユニット側に向かって突設された筒状の部材である外側風向調整部材を含む。 Therefore, the second device according to Modification 2-5 is a second device including the second devices according to Modifications 2-1 to 2-4 described above, and the inner wall surface of the third part In the exhaust purification device, the third section further includes an outer wind direction adjusting member, which is a cylindrical member projecting toward the exhaust purification unit in a region on the opposite side of the first straight line from the slit. In other words, the outer wind direction adjusting member included in the third section is a cylindrical member that protrudes toward the front end surface of the exhaust purification unit 11 in a region outside the annular slit of the inner wall surface that defines the third space. be. That is, the airflow direction adjusting means provided in the second device according to the modification 2-5 protrudes toward the exhaust gas purification unit in a region on the opposite side of the first straight line from the slit of the inner wall surface of the third portion. It includes an outer wind direction adjusting member, which is a tubular member.

外側風向調整部材の構成は、第3部の内壁面のスリットよりも第1直線の反対側の領域において排気浄化ユニット側に向かって突設された筒状の部材である限り、特に限定されない。外側風向調整部材は、コンバージェント型であっても、ダイバージェント型であっても、直管型(ストレート型)であってもよい。更に、外側風向調整部材は、コンバージェント型の部分、ダイバージェント型の部分及び直管型の部分からなる群より選ばれる2つ以上の部分の組み合わせによって構成されていてもよい。 The configuration of the outer wind direction adjusting member is not particularly limited as long as it is a cylindrical member protruding toward the exhaust purification unit in a region on the opposite side of the first straight line from the slit in the inner wall surface of the third portion. The outer wind direction adjusting member may be of a convergent type, a divergent type, or a straight tube type. Furthermore, the outer wind direction adjusting member may be configured by a combination of two or more portions selected from the group consisting of a convergent type portion, a divergent type portion and a straight tube type portion.

但し、排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりを均一化する観点からは、上記スリットを経由して環状の流路である第1空間から第3空間へと流れ込んだ排気が、排気浄化ユニットの前端面における特定の領域(例えば、中央領域)に集中したり上記スリットの形状に対応する環状の形状を有する領域に集中したりするのではなく、排気浄化ユニットの前端面の全体に出来る限り均一に供給されることが好ましい。 However, from the viewpoint of making the exhaust air hit the front end surface of the exhaust gas purification unit evenly, the exhaust gas that has flowed from the first space, which is an annular flow path, into the third space via the slit is Instead of concentrating on a specific region (for example, the central region) on the front end face of the exhaust gas purification unit or concentrating on a region having an annular shape corresponding to the shape of the slit, the entire front end face of the exhaust gas purification unit A uniform supply is preferred.

従って、好ましくは、外側風向調整部材の少なくとも排気浄化ユニット側の端部近傍の部分は、排気浄化ユニットの前端面に近付くほど横断面が大きくなるダイバージェント型の部材によって構成されている。より好ましくは、外側風向調整部材は、排気浄化ユニット側の端部近傍の部分がダイバージェント型の部材によって構成されており且つその他の部分が直管型の部材によって構成されている所謂「裾広がり型」の部材によって構成されている。 Therefore, preferably, at least a portion of the outer wind direction adjusting member near the end on the side of the exhaust gas purification unit is formed of a divergent type member whose cross section increases as it approaches the front end surface of the exhaust gas cleaning unit. More preferably, the outer wind direction adjusting member has a divergent type member in the vicinity of the end on the side of the exhaust gas purification unit, and the other portion is formed by a straight tube type member, which is so-called "broadening at the bottom". It is made up of “mold” members.

図12は、変形例2-5に係る第2装置が備える排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を含む平面により切断した第2装置を切断面側から観察した状態を例示する模式図である。図12に例示する変形例2-5に係る第2装置102eは、第3部23の内壁面のスリット21sよりも第1直線L1の反対側の領域において排気浄化ユニット11側に向かって突設された筒状の部材である外側風向調整部材23doを第3部23が更に備える点を除き、図8の(a)に例示した第2装置102cと同様の構成を有する。 FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a state in which the second device cut by a plane including the first straight line, which is a straight line including the axis of the exhaust purification unit provided in the second device according to modification 2-5, is observed from the cut surface side. It is a diagram. A second device 102e according to Modified Example 2-5 illustrated in FIG. 12 protrudes toward the exhaust purification unit 11 in a region on the opposite side of the first straight line L1 from the slit 21s in the inner wall surface of the third portion 23. It has the same configuration as the second device 102c illustrated in FIG. 8(a), except that the third section 23 further includes an outer wind direction adjusting member 23do, which is a tubular member that is closed.

より詳しくは、図12に例示する変形例2-5に係る第2装置102eが備える外側風向調整部材23doは、排気浄化ユニット11側の端部近傍の部分がダイバージェント型の部材によって構成されており且つその他の部分が直管型の部材によって構成されている裾広がり型の部材によって構成されている。 More specifically, the outer wind direction adjusting member 23do provided in the second device 102e according to the modified example 2-5 illustrated in FIG. The cage and other parts are constructed by a flared-bottom type member constructed by a straight pipe type member.

上記のような構成を有する第2装置102eにおいては、スリット21sを介して第1空間から第3空間へと流れ込む排気のうち第3空間を画定する第3部23の側壁に沿って下流側へと流れようとする排気は、先ず、外側風向調整部材23doの基端側(図における上側)の直管型の部分に接触し、排気浄化ユニット11の前端面へ向かう向き(第1直線L1に平行な向き)へと偏向される。当該排気は、次に、外側風向調整部材23doの先端側(図における下側)のダイバージェント型の部分に接触し、排気浄化ユニットの前端面の全体に均一に広がるように偏向される(太い実線によって描かれた矢印を参照)。その結果、第2装置102eによれば、スリット21sを介して第1空間から第3空間へと流れ込む排気の流れの向きを第1直線L1に平行であり且つ排気浄化ユニット11の前端面へ向かう向きにより効果的に近付けて、排気浄化ユニット11の前端面へと排気を更に効率的に導くことができる。 In the second device 102e configured as described above, the exhaust gas flowing from the first space to the third space through the slit 21s flows downstream along the side wall of the third portion 23 that defines the third space. The exhaust gas that is about to flow first contacts the straight pipe portion on the base end side (upper side in the drawing) of the outer airflow direction adjusting member 23do, and moves toward the front end surface of the exhaust purification unit 11 (in the first straight line L1 parallel orientation). The exhaust then contacts the divergent-type portion on the tip side (lower side in the drawing) of the outer wind direction adjusting member 23do, and is deflected (thick (see arrows drawn by solid lines). As a result, according to the second device 102e, the flow direction of the exhaust gas flowing from the first space to the third space through the slit 21s is parallel to the first straight line L1 and directed to the front end surface of the exhaust purification unit 11. By effectively approximating the direction, the exhaust gas can be guided to the front end surface of the exhaust purification unit 11 more efficiently.

〈効果〉
以上、種々の変形例を示しつつ本発明の第2実施形態に係る排気浄化装置(第2装置)について詳細に説明してきた。上記説明から明らかであるように、第2装置によれば、第3空間における排気の流れ方向及び/又は流速分布を風向調整手段によって変化させることにより、排気浄化ユニットの前端面への排気の当たりをより積極的に均一化することができる。
<effect>
The exhaust purification device (second device) according to the second embodiment of the present invention has been described in detail above while showing various modifications. As is clear from the above description, according to the second device, by changing the flow direction and/or the flow velocity distribution of the exhaust gas in the third space by the wind direction adjusting means, it is possible to prevent the exhaust gas from hitting the front end surface of the exhaust purification unit. can be more aggressively homogenized.

《第3実施形態》
以下、本発明の第3実施形態に係る排気浄化装置(以降、「第3装置」と称呼される場合がある。)について説明する。
<<Third Embodiment>>
Hereinafter, an exhaust purification device (hereinafter sometimes referred to as "third device") according to a third embodiment of the present invention will be described.

本明細書の冒頭において述べたように、環境保護の観点からは、排気浄化触媒の温度を活性化温度へと迅速に到達させて、所期の排気浄化機能を迅速に発揮させ始めることが好ましい。一方、例えば全負荷状態(WOT)等の高負荷状態においては、高温の排気により排気浄化触媒及び/又はフィルタ等の排気浄化ユニットが過度に加熱されて、例えば排気浄化ユニットの劣化が早まる等の問題に繋がる虞がある。また、省エネルギの観点からは、内燃機関からの排熱エネルギを回収して、例えば、寒冷時における内燃機関の暖機時間を短縮したり、キャビンスペース等の暖房効率を改善したりすることが好ましい。 As described at the beginning of this specification, from the viewpoint of environmental protection, it is preferable to quickly bring the temperature of the exhaust gas purification catalyst to the activation temperature so that the desired exhaust gas purification function can be rapidly exhibited. . On the other hand, in a high load state such as a full load state (WOT), an exhaust purification unit such as an exhaust purification catalyst and/or a filter is excessively heated by high-temperature exhaust, for example, the deterioration of the exhaust purification unit is accelerated. It is likely to lead to problems. From the viewpoint of energy saving, it is possible to recover exhaust heat energy from the internal combustion engine, for example, to shorten the warm-up time of the internal combustion engine in cold weather, and to improve the heating efficiency of the cabin space and the like. preferable.

〈構成〉
そこで、第3装置は、上述した第1装置及び種々の変形例を含む第2装置を始めとする本発明装置であって、内燃機関の冷媒の流路である第5空間を画定する部材である第5部を排気供給部が更に備える、排気浄化装置である。第5部は、少なくとも第1空間に流れる排気と第5空間に流れる冷媒との間における熱交換が可能であるように構成されている。
<composition>
Therefore, the third device is a device of the present invention including the above-described first device and the second device including various modifications, and is a member that defines the fifth space that is the flow path of the coolant of the internal combustion engine. An exhaust purification device, wherein the exhaust supply further comprises a fifth part. The fifth part is configured to allow heat exchange between at least the exhaust gas flowing in the first space and the refrigerant flowing in the fifth space.

上記冷媒は、典型的には所謂「冷却水」であるが、内燃機関を冷却するための冷媒である限り、特に限定されない。例えば、内燃機関が油冷式の冷却機構を備える場合における冷媒は油である。また、第5部の構成は、少なくとも第1空間に流れる排気と第5空間に流れる冷媒との間における熱交換が可能である限り、特に限定されない。典型的には、第5部は、少なくとも第1空間を画定する第1部の隔壁に冷媒が接触するように冷媒の流路を画定する部材である。この場合、第1部の隔壁を介して第1空間に流れる排気と第5空間に流れる冷媒との間における熱交換が行われる。 The coolant is typically so-called "cooling water", but is not particularly limited as long as it is a coolant for cooling the internal combustion engine. For example, when the internal combustion engine has an oil-cooled cooling mechanism, the coolant is oil. Also, the configuration of the fifth section is not particularly limited as long as heat exchange is possible between at least the exhaust gas flowing in the first space and the refrigerant flowing in the fifth space. Typically, the fifth part is a member that defines a flow path for the coolant so that the coolant contacts at least the partition wall of the first part that defines the first space. In this case, heat exchange is performed between the exhaust gas flowing into the first space through the partition wall of the first part and the refrigerant flowing into the fifth space.

尚、排気と冷媒との間の熱交換は、必ずしも第1空間に流れる排気と冷媒との熱交換に限定されるものではなく、例えば、第2空間及び/又は第3空間に流れる排気と冷媒との熱交換も可能であるように第5部が構成されていてもよい。 The heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant is not necessarily limited to the heat exchange between the exhaust gas flowing in the first space and the refrigerant. The fifth part may be configured so that heat exchange with is also possible.

〈効果〉
以上のように、第3装置は、第5部によって画定される第5空間に流れる冷媒と少なくとも第1空間に流れる排気との間における熱交換が可能であるように構成された第5部を備える。従って、例えば高負荷状態における極めて高温の排気によって排気浄化ユニットが過度に加熱される虞がある場合においても、上記熱交換によって排気の温度を下げ、例えば排気浄化ユニットの劣化が早まる等の問題を低減することができる。また、第5部を所謂「ヒートコレクタ」として利用することにより、内燃機関からの排熱エネルギを回収して、例えば、寒冷時における内燃機関の暖機時間を短縮したり、キャビンスペース等の暖房効率を改善したりすることができる。
<effect>
As described above, the third device includes the fifth section configured to allow heat exchange between the refrigerant flowing in the fifth space defined by the fifth section and the exhaust gas flowing in at least the first space. Prepare. Therefore, even if the exhaust purification unit is likely to be excessively heated by extremely high-temperature exhaust gas under a high load condition, the heat exchange reduces the temperature of the exhaust gas, thereby preventing problems such as accelerated deterioration of the exhaust purification unit. can be reduced. In addition, by using the fifth part as a so-called "heat collector", exhaust heat energy from the internal combustion engine is recovered, for example, shortening the warm-up time of the internal combustion engine in cold weather, heating the cabin space, etc. You can improve efficiency.

以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態及び変形例につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及び変形例に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。 Although several embodiments and variations having specific configurations have been described above for the purpose of illustrating the present invention, sometimes with reference to the accompanying drawings, the scope of the present invention is not limited to these exemplary embodiments. It should not be construed as being limited to the embodiments and modifications, and it goes without saying that modifications can be made as appropriate within the scope of the claims and the matters described in the specification.

10…排気浄化部、11…排気浄化ユニット、12…ケース、13…保持部材、20…排気供給部、21…第1部、21s…スリット、22…第2部、22f…フランジ、23…第3部、23a…開口部、23di…内側風向調整部材、23do…外側風向調整部材、23f…フィン、23p…突起、24…第4部、101,102a,102b,102c,102d,102e…排気浄化装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Exhaust gas purification part 11... Exhaust gas purification unit 12... Case 13... Holding member 20... Exhaust gas supply part 21... First part 21s... Slit 22... Second part 22f... Flange 23... Second Part 3, 23a... opening, 23di... inner airflow direction adjusting member, 23do... outer airflow direction adjusting member, 23f... fin, 23p... projection, 24... fourth part, 101, 102a, 102b, 102c, 102d, 102e... exhaust purification Device.

Claims (12)

内燃機関から排出される排気を浄化する柱状の部材である排気浄化ユニット及び前記排気浄化ユニットを内包する筒状の部材であるケースを備える排気浄化部と、
前記ケースの上流側の端部に接続されて前記排気浄化ユニットへ前記排気を供給する流路を画定する排気供給部と、
を備える排気浄化装置であって、
前記排気供給部は、
前記排気浄化ユニットの軸を含む直線である第1直線を取り囲む環状の流路である第1空間を画定する部材である第1部と、
前記第1部の上流側の端部に接続されて前記第1空間へ前記排気を供給する単一の流路である第2空間を画定する部材である第2部と、
前記ケースの上流側の前記端部と前記第1部との間に配設されて前記ケースの上流側の前記端部を塞ぐと共に前記第1空間から前記排気浄化ユニットへ前記排気を供給する流路である第3空間を画定する部材である第3部と、
を備え、
前記第1部の前記第3部側には前記第1空間に沿って延在し且つ前記第1空間と前記第3空間とを連通するスリットが形成されており、
前記スリットは前記第1直線を中心とする円形の形状を有し、
前記第1部は、前記第1空間の横断面積が上流側から下流側へ進むにつれて小さくなるように構成されている、
排気浄化装置。
an exhaust purification unit comprising a columnar member for purifying exhaust gas emitted from an internal combustion engine, and a case that is a cylindrical member that encloses the exhaust purification unit;
an exhaust gas supply unit connected to an upstream end of the case and defining a flow path for supplying the exhaust gas to the exhaust purification unit;
An exhaust purification device comprising
The exhaust gas supply unit
a first part that is a member that defines a first space that is an annular flow path that surrounds a first straight line that is a straight line that includes the axis of the exhaust gas purification unit;
a second part that is a member that is connected to an upstream end of the first part and defines a second space that is a single flow path that supplies the exhaust gas to the first space;
A flow disposed between the upstream end of the case and the first portion to block the upstream end of the case and supply the exhaust gas from the first space to the exhaust purification unit. a third part that is a member that defines a third space that is a passage;
with
A slit extending along the first space and communicating the first space and the third space is formed on the third portion side of the first portion,
The slit has a circular shape centered on the first straight line,
The first part is configured such that the cross-sectional area of the first space decreases as it progresses from the upstream side to the downstream side.
Exhaust purification device.
請求項1に記載された排気浄化装置であって、
前記スリットは、前記第1部の前記第3部側であり且つ前記第1直線側である位置に形成されている、
排気浄化装置。
The exhaust purification device according to claim 1,
The slit is formed at a position on the third part side of the first part and on the first straight line side,
Exhaust purification device.
請求項1又は請求項2に記載された排気浄化装置であって、
前記第1部は、前記第1空間の横断面の面積重心と前記第1直線との距離Rに対する前記第1空間の横断面積Aの比率であるA/R比が上流側から下流側へ進むにつれて小さくなるように構成されている、
排気浄化装置。
The exhaust purification device according to claim 1 or claim 2,
In the first part, the A/R ratio, which is the ratio of the cross-sectional area A of the first space to the distance R between the area center of gravity of the cross-section of the first space and the first straight line, progresses from the upstream side to the downstream side. configured to decrease as
Exhaust purification device.
請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載された排気浄化装置であって、
前記第3空間における前記排気の流れ方向及び/又は流速分布を変化させるように構成された部材及び/又は機構である風向調整手段を更に備える、
排気浄化装置。
An exhaust purification device according to any one of claims 1 to 3,
Further comprising wind direction adjusting means, which is a member and/or mechanism configured to change the flow direction and/or flow velocity distribution of the exhaust gas in the third space,
Exhaust purification device.
請求項4に記載された排気浄化装置であって、
前記第3部は、前記第3空間の前記スリットよりも前記第1直線側の領域に開口するように形成された開口部を更に備え、
前記排気供給部は、前記開口部を介して前記第2空間と前記第3空間とを連通する前記排気の流路である第4空間を画定する部材である第4部を更に備える、
排気浄化装置。
An exhaust purification device according to claim 4,
The third part further comprises an opening formed to open in a region on the first straight line side of the slit in the third space,
The exhaust gas supply unit further includes a fourth part that is a member that defines a fourth space that is a channel of the exhaust gas that communicates the second space and the third space through the opening,
Exhaust purification device.
請求項5に記載された排気浄化装置であって、
前記第4部は、前記第4空間に流れる前記排気の流量を増減するように構成された流量調整機構を更に備える、
排気浄化装置。
An exhaust purification device according to claim 5,
The fourth part further comprises a flow rate adjustment mechanism configured to increase or decrease the flow rate of the exhaust gas flowing into the fourth space,
Exhaust purification device.
請求項4乃至請求項6の何れか1項に記載された排気浄化装置であって、
前記第3部は、前記第3部の内壁面の前記スリットよりも前記第1直線側の領域において前記排気浄化ユニット側に向かって突設された筒状の部材である内側風向調整部材を更に備える、
排気浄化装置。
The exhaust purification device according to any one of claims 4 to 6,
The third part further includes an inner wind direction adjusting member, which is a cylindrical member projecting toward the exhaust purification unit in a region on the first straight line side of the slit in the inner wall surface of the third part. prepare
Exhaust purification device.
請求項7に記載された排気浄化装置であって、
前記第3部は、前記第3部の内壁面の前記スリットよりも前記第1直線側の領域において前記排気浄化ユニット側に向かって突出する突起を更に備え、
前記内側風向調整部材は、前記突起の側面によって構成されている、
排気浄化装置。
An exhaust purification device according to claim 7,
The third part further includes a projection projecting toward the exhaust purification unit in a region on the first straight line side of the slit in the inner wall surface of the third part,
The inner wind direction adjusting member is configured by a side surface of the protrusion,
Exhaust purification device.
請求項4乃至請求項8の何れか1項に記載された排気浄化装置であって、
前記第3部は、少なくとも前記スリットの下流側に隣接する領域に設けられた複数のフィンを更に備え、
前記フィンは、前記スリットから前記第3空間へ流れ込む前記排気に接触して前記排気の向きを前記第1直線に平行であり且つ前記排気浄化ユニットへ向かう向きに近付けるように構成されている、
排気浄化装置。
The exhaust purification device according to any one of claims 4 to 8,
The third part further comprises a plurality of fins provided at least in a region adjacent to the downstream side of the slit,
The fins are configured to come into contact with the exhaust gas flowing into the third space from the slits so that the direction of the exhaust gas approaches the direction parallel to the first straight line and toward the exhaust purification unit.
Exhaust purification device.
請求項9に記載された排気浄化装置であって、
前記スリットから前記第3空間へ流れ込む前記排気に接触する前記フィンの面は、前記第1直線に平行な平面、前記第1直線に対して傾斜している平面、又は上流側から下流側へ進むにつれて前記第1直線に対する傾斜角が小さくなるように構成された曲面の何れかである、
排気浄化装置。
An exhaust purification device according to claim 9,
The surface of the fin that contacts the exhaust gas flowing into the third space from the slit is a plane parallel to the first straight line, a plane inclined with respect to the first straight line, or progresses from the upstream side to the downstream side. Any curved surface configured so that the inclination angle with respect to the first straight line decreases as the
Exhaust purification device.
請求項4乃至請求項10の何れか1項に記載された排気浄化装置であって、
前記第3部は、前記第3部の内壁面の前記スリットよりも前記第1直線の反対側の領域において前記排気浄化ユニット側に向かって突設された筒状の部材である外側風向調整部材を更に備える、
排気浄化装置。
An exhaust purification device according to any one of claims 4 to 10,
The third part is an outer wind direction adjusting member that is a cylindrical member protruding toward the exhaust purification unit in a region on the inner wall surface of the third part opposite to the first straight line from the slit. further comprising
Exhaust purification device.
請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載された排気浄化装置であって、
前記排気供給部は、前記内燃機関の冷媒の流路である第5空間を画定する部材である第5部を更に備え、
前記第5部は、少なくとも前記第1空間に流れる前記排気と前記第5空間に流れる前記冷媒との間における熱交換が可能であるように構成されている、
排気浄化装置。
An exhaust purification device according to any one of claims 1 to 11,
The exhaust gas supply unit further includes a fifth part that is a member that defines a fifth space that is a coolant flow path of the internal combustion engine,
The fifth part is configured to allow heat exchange between at least the exhaust gas flowing in the first space and the refrigerant flowing in the fifth space.
Exhaust purification device.
JP2019237978A 2019-12-27 2019-12-27 Exhaust purification device Active JP7232750B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019237978A JP7232750B2 (en) 2019-12-27 2019-12-27 Exhaust purification device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019237978A JP7232750B2 (en) 2019-12-27 2019-12-27 Exhaust purification device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021105390A JP2021105390A (en) 2021-07-26
JP7232750B2 true JP7232750B2 (en) 2023-03-03

Family

ID=76918699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019237978A Active JP7232750B2 (en) 2019-12-27 2019-12-27 Exhaust purification device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7232750B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004143968A (en) 2002-10-22 2004-05-20 Honda Motor Co Ltd Exhaust system structure of engine
JP2012082742A (en) 2010-10-12 2012-04-26 Suzuki Motor Corp Exhaust emission control device
JP2015117623A (en) 2013-12-18 2015-06-25 日野自動車株式会社 Exhaust emission control device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004143968A (en) 2002-10-22 2004-05-20 Honda Motor Co Ltd Exhaust system structure of engine
JP2012082742A (en) 2010-10-12 2012-04-26 Suzuki Motor Corp Exhaust emission control device
JP2015117623A (en) 2013-12-18 2015-06-25 日野自動車株式会社 Exhaust emission control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021105390A (en) 2021-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10940451B2 (en) Exhaust treatment device
US20210213401A1 (en) Dosing and mixing arrangement for use in exhaust aftertreatment
KR101758217B1 (en) Reducing agent mixing apparatus having liquid drop preventing function
US7316109B2 (en) Lobed exhaust diffuser apparatus, system, and method
US8341948B2 (en) Apparatus and method for cooling an exhaust gas
KR101718208B1 (en) Exhaust gas purification assembly and exhaust line comprising such an assembly
EP2182189A1 (en) Exhaust system for internal combustion engine
US11193412B2 (en) Automotive exhaust aftertreatment system
US10792626B1 (en) Systems and methods for mixing exhaust gases and reductant in an aftertreatment system
US11767783B2 (en) System for mixing a liquid spray into a gaseous flow and exhaust aftertreatment device comprising same
US20090094966A1 (en) Aftertreatment device
JP2018044528A (en) Engine exhaust emission control device
KR101758220B1 (en) Reducing agent mixing apparatus having impacter
JP7232750B2 (en) Exhaust purification device
JP5566283B2 (en) Joint of turbocharger to oxidation catalyst of exhaust line of internal combustion engine
CN109958512A (en) Exhaust-gas treatment system for engine
US10344646B2 (en) Exhaust gas burner assembly
KR101744797B1 (en) Apparatus for mixing reducing agent
CN114060128A (en) Air inlet end cone assembly and tail gas aftertreatment package
CN112771258B (en) Device for mixing a liquid reducing agent into the exhaust gas of an internal combustion engine, and motor vehicle
KR100897269B1 (en) Exhaust gas recirculation of vehicle
RU2721389C1 (en) Device and system for distribution of additive into exhaust
JP7350171B2 (en) Exhaust purification device
JP2019120197A (en) Mixing device
LU101586B1 (en) Mixing Device for Exhaust Aftertreatment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220316

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221214

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230202

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230215

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230220

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7232750

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150