JPH0673320U - エンジン排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、排気圧力損失が小さく、エンジン
の性能や耐久性に悪影響がなく、効率よく排気ガス浄化
ができるエンジン排気ガス浄化装置を提供する事を目的
としている。 【構成】 三元触媒を用いたエンジン排気ガス浄化装置
において、ディフューザー１、２の翼を排気ガスの流れ
方向に折り曲げ、その折り曲げ線は翼の展開形状での中
心線または中心線に平行に折り曲げ、触媒入口の排気管
２０の内径をＤ、展開時の翼半径をＲ、翼の固定平面部
の寸法をＬ、翼の板厚寸法をｔ、翼の折り曲げ角度を
α、翼の枚数をＮとすると、 ０．４５×Ｄ≦Ｒ≦０．５５×Ｄ・・・（１） −０．０５×Ｄ≦Ｌ≦０．０５×Ｄ・・・（２） ０．０１×Ｄ≦ｔ≦０．０３×Ｄ・・・（３） ５０°≦α≦７０°・・・（４） または１１０°≦α≦１３０° ２≦Ｎ≦６・・・（５） であるよう構成している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、三元触媒を用い、触媒容器の入口側又は出口側にディフューザー装 置を設けたエンジン排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ガスエンジン、ガソリンエンジン等の排気ガス浄化装置としては、例えば図１ ３〜図１５に示すように三元触媒を使用した技術は知られている。

【０００３】 また、上記の技術でエンジンＥの燃焼により発生した排気ガスは排気マニホー ルドを経由して三元触媒コンバータ３に導入され、理論空燃比の雰囲気では次の ような反応を起こして浄化される。

【０００４】 ２ＣＯ＋Ｏ2 →２ＣＯ2 ＣＨ4 ＋Ｏ2 →ＣＯ2 ＋２Ｈ2 …酸化反応 ＣＯ＋ＮＯ→１／２Ｎ2 ＋ＣＯ2 ＣＯ＋ＮＯ→１／２Ｎ2 ＋２ＣＯ2 …還元反応 図１７は三元触媒の浄化特性を空燃比（横軸）を変化させて計測したもので、 ＮＯX 、ＣＯ、ＨＣのいずれもが浄化率が高いゾーンをウインドと呼ばれている が、理論空燃比を中心としたごく狭い範囲である。

【０００５】 また、図１８は酸素センサの特性で、理論空燃比の前後で起電力がステップ状に 変化する特性を有し、この特性を利用して空燃比のリッチ、リーンを判定し、制 御盤６から電磁弁８に信号を送り、空燃比の制御を行っている。

【０００６】 図１９は空燃比の変化と触媒前後での排気ガス浄化の状態を例示するもので、 理論空燃比の付近が良い事が分かる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、排気管から触媒コンバータに導入された排気ガスは、たとえば 図１６で示すように拡張部で拡張されるが、図２０に示すように中央部の濃度が 大きく、図２１の例では濃度分布のバラツキが大きい。

【０００８】 濃度分布のバラツキは酸素センサの出力に悪い影響を与えて空燃比制御の精度 を下げることになる。

【０００９】 また、本出願人による実開昭６３−１２８２２０号公報や、実開昭６１−１２ ８３２４号公報が有るが、いずれも本願の課題に関するものでない。

【００１０】 したがって、本考案は、排気圧力損失が小さく、エンジンの性能や耐久性に悪 影響がなく、効率よく排気ガス浄化ができるエンジン排気ガス浄化装置を提供す る事を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案によれば、三元触媒を用い、触媒容器の入口側又は出口側にディフュー ザー装置を設けたエンジン排気ガス浄化装置において、そのディフューザー装置 の翼を排気ガスの流れ方向に折り曲げ、その折り曲げ線は翼の展開形状での中心 線または中心線に平行に折り曲げ、触媒入口の排気管の内径をＤ、展開時の翼半 径をＲ、翼の固定平面部の寸法をＬ、翼の板厚寸法をｔ、翼の折り曲げ角度をα 、翼の枚数をＮとすると、 ０．４５×Ｄ≦Ｒ≦０．５５×Ｄ・・・（１） −０．０５×Ｄ≦Ｌ≦０．０５×Ｄ・・・（２） ０．０１×Ｄ≦ｔ≦０．０３×Ｄ・・・（３） ５０°≦α≦７０°・・・（４） または１１０°≦α≦１３０° ２≦Ｎ≦６・・・（５） であるよう構成している。

【００１２】

【作用】

上記のように構成されたエンジン排気ガス浄化装置において、触媒の入口側に 設置されたディフューザーにより触媒内の排気ガスの流れが均一化され、触媒の 有効利用率が向上する。

【００１３】 また、触媒の出口に設置されたディフューザにより、触媒通過後の排気ガスの濃 度分布が平均化して、酸素センサーの検出精度を上げて、三元触媒のウインド内 に精度良く空燃比を制御できる。

【００１４】 そして、排気損失抵抗の上昇を抑えて上記の作用をさせるようディフューザー は下記の通り構成されている。すなわち、ディフューザーの展開時の翼半径Ｒは 、触媒入口の排気管内径Ｄ×０．４５以下では排気ガスの通過断面積が狭くて抵 抗が上昇し、Ｒが０．５５×Ｄ以上では触媒入口の配管の内径が１．１Ｄ以上と なり、排気管より太くなり、排気管に摘合するＪＩＳフランジの場合ボルトと配 管が干渉するので不具合である。

【００１５】 また、翼の固定平面部の寸法Ｌは−０．０５Ｄ以下または０．０５Ｄ以上では 排気ガスの通過断面積が不足して抵抗が増加する。

【００１６】 さらに、翼の折り曲げ角度αは５０°以下では傾きがきつすぎて抵抗が増加し 、７０°以上では傾きが不足して拡散が十分に行われず、流れも均一にならない 。

【００１７】 そして、翼の折り曲げ角度は、１１０°以下、または１３０°以上では上記と 同様の問題が有る。

【００１８】 また、翼の枚数は２以下では排気ガスの流れに片寄りが出て正確な制御が出来 ず、６以上では固定平面部Ｌの数が多くなって排気ガスの通過断面積が不足して 損失抵抗が増加するので不具合である。

【００１９】 翼の板厚ｔは０．０１Ｄ以下では強度不足であり、０．０３以上では翼端に渦 が出るので不具合である。

【００２０】

【実施例】

以下、図面を参照して、本考案の実施例を説明する。

【００２１】 図において、同じ機能を有する部材には同じ符号を付して説明を省略する。

【００２２】 図１において、図示しないエンジンの排気管２０には触媒コンバーター３が介 装されている。その触媒コンバーター３の両端部は拡張部３ａと縮小部３ｂとが 形成され、図２および図３をも参照して、拡張部３ａ側は触媒入り口ディフュー ザー１を介してフランジ２４で排気管２０に連結されている。

【００２３】 また、縮小部３ｂ側は触媒出口ディフューザー２を介してフランジ２４で排気 管２０に連結されている。

【００２４】 そして、図４〜図６において、ディフューザー１、２は展開時の翼１ａ、２ａ の半径Ｒは排気管の内径Ｄに対し０．４５Ｄ〜０．５５Ｄの範囲である０．５Ｄ に形成され、翼の固定平坦部Ｌの寸法は−０．０５Ｄ〜０．０５Ｄの範囲である ０．０３Ｄに形成され、翼１ａ、２ａの曲げ角αは５０°〜７０°または１１０ °〜１３０°の範囲である６０°に曲げられている。

【００２５】 また、翼１ａ、２ａの数はそれぞれ４枚で２〜６の範囲内に有り、板厚も０．０ ２Ｄとなっている。

【００２６】 以下、作用について説明する。

【００２７】 図７はＮＯX 濃度の計測位置、すなわち図１のＡ点、Ｂ点、Ｃ点における負荷 の変化による濃度分布を示し、ディフューザーなしの図２０に示すＮＯX の濃度 分布に比べ、拡散効果により位置によるバラ付きが改善されていることが解る。

【００２８】 また、図８はＣＯ濃度のＡ点、Ｂ点、Ｃ点における濃度分布を示し、ディフュ ーザーなしの図２１の濃度分布と比較して大幅に改善されていることが解る。

【００２９】 これは、触媒入口ディフューザー１による拡散により触媒の中の均一化された 流れと、触媒出口ディフューザー２による濃度分布の平均化で、酸素センサによ る検出精度の向上とによるものである。

【００３０】 図９、図１０は本考案の別の実施例を示し、ディフューザーの翼の数を３枚に したもので、作用は第１の実施例と同様である。

【００３１】 そして、３枚の翼の場合、展開形状が図１１は切欠部Ｄを設けた例を示し、図 １２は切欠部のない例を示している。図１１は、図１２に比しガスの通過断面積 が大きくなり、損失抵抗が少ないが加工は図１２のほうが容易である。

【００３２】 なお、実施例において、翼を排気ガスの流れ方向に折り曲げているが、設置に あたって裏返し方向に組付けても同一効果が期待される。

【００３３】 又設置は触媒の入口側のみ、あるいは出口側のみ、あるいは両方であってもか まわない。

【００３４】 又本実施例では排気管の継手フランジ部に挟み込む様な構造になっており、既 存の浄化装置への追加設置が容易に行えるが、本形状をした翼を、排気拡張管部 又は排気縮小管部に溶接又はその他の方法で設置してもかまわない。

【００３５】 又本実施例では翼の配置は等間隔に配置されているが、不当間隔であってもか まわない。

【００３６】

【考案の効果】

本考案は、以上説明したように構成されているので、触媒内の排気ガスの流れ が均一化され、触媒通過後の排気ガスの濃度が平均化されているので酸素センサ の検出精度が向上し、排気損失圧力が小さいのでエンジンの性能や耐久性を損な うことなく、大気汚染を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す触媒コンバータの側面
図。

【図２】図１のＸ部の拡大図。

【図３】図１のＹ部の拡大図。

【図４】図１のディフューザーの正面図。

【図５】図４の側面図。

【図６】図４のディフューザーの展開図。

【図７】ＮＯX 濃度の位置による分布と負荷との関係を
示す図。

【図８】ＣＯ濃度の位置による分布と負荷との関係を示
す図。

【図９】本考案の別の実施例のディフューザーを示す
図。

【図１０】図９のＺ矢視図。

【図１１】図１０のディフューザーの展開図。

【図１２】図１０のディフューザーの別の展開図。

【図１３】従来の技術の第１の例を示す構成図。

【図１４】従来の技術の第２の例を示す構成図。

【図１５】従来の技術の第３の例を示す構成図。

【図１６】従来の触媒コンバーターの例を示す側面図。

【図１７】従来の排気ガス浄化率と空燃比との関係を示
す図。

【図１８】従来の酸素センサ出力と空燃比との関係を示
す図。

【図１９】従来の空燃比と触媒浄化との関係を示す図。

【図２０】従来のＮＯX 濃度の位置による分布と負荷と
の関係を示す図。

【図２１】従来のＣＯ濃度の位置による分布と負荷との
関係を示す図。

【符号の説明】

１…触媒入口ディフューザー ２…触媒出口ディフューザー ３…触媒コンバーター ４…メイン酸素センサ ５…サブ酸素センサ ６…排気ガス制御盤 ７…スロットル弁 ８…電磁弁 ９…バイパス １１…回転制御盤 １４…キャブレター １５…エアクリーナ １６…サイレンサー ２０…排気管

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 三元触媒を用い、触媒容器の入口側又は
   出口側にディフューザー装置を設けたエンジン排気ガス
   浄化装置において、そのディフューザー装置の翼を排気
   ガスの流れ方向に折り曲げ、その折り曲げ線は翼の展開
   形状での中心線または中心線に平行に折り曲げ、触媒入
   口の排気管の内径をＤ、展開時の翼半径をＲ、翼の固定
   平面部の寸法をＬ、翼の板厚寸法をｔ、翼の折り曲げ角
   度をα、翼の枚数をＮとすると、 ０．４５×Ｄ≦Ｒ≦０．５５×Ｄ・・・（１） −０．０５×Ｄ≦Ｌ≦０．０５×Ｄ・・・（２） ０．０１×Ｄ≦ｔ≦０．０３×Ｄ・・・（３） ５０°≦α≦７０°・・・（４） または１１０°≦α≦１３０° ２≦Ｎ≦６・・・（５） であるよう構成したことを特徴とするエンジン排気ガス
   浄化装置。