JPH09264125A - Exhaust bypass system - Google Patents

Exhaust bypass system

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Publication number
JPH09264125A
JPH09264125A JP8076867A JP7686796A JPH09264125A JP H09264125 A JPH09264125 A JP H09264125A JP 8076867 A JP8076867 A JP 8076867A JP 7686796 A JP7686796 A JP 7686796A JP H09264125 A JPH09264125 A JP H09264125A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flap
exhaust gas
pair
bypass system
exhaust
Prior art date
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Abandoned
Application number
JP8076867A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Masuda
昌明 桝田
Yukio Miyairi
由紀夫 宮入
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.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP8076867A priority Critical patent/JPH09264125A/en
Publication of JPH09264125A publication Critical patent/JPH09264125A/en
Abandoned legal-status Critical Current

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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the deterioration of pre-catalyst elements or the like by collecting exhaust gas in the small number of pre-catalyst elements or the like, shortening the time of the pre-catalyst elements or the like for reaching ignition temperatures, causing high-temperature exhaust gas through a main flow passage by using a valve and preventing the long-time exposure of the pre-catalyst elements or the like to the high-temperature exhaust gas. SOLUTION: A bypass flow passage 16 is connected to a plurality of main flow passages 12a and 12b and a pre-catalyst element, an adsorbing element or a honeycomb heater 24 is disposed in the bypass flow passage. The flow of exhaust gas is changed by valves 22a and 22b such as butterfly valves or the like. Low-temperature exhaust gas is passed into the bypass flow passage and high-temperature exhaust gas is passed into the main flow passage.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は、自動車エンジン
等の内燃機関からの排気ガスを排出するための排気バイ
パスシステムに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust bypass system for discharging exhaust gas from an internal combustion engine such as an automobile engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】 自動車エンジンの排気システムには、
排気ガスに含有する一酸化炭素(CO)、炭化水素(H
C)、窒素酸化物(NOx)等の汚染物質を浄化するた
めの三元触媒がメイン触媒要素として用いられている。
三元触媒は、排気ガスが一定の温度、即ち、いわゆる着
火温度以上に加熱されているときには、効率的に汚染物
質を浄化する。従って、エンジンが暖機された後は、メ
イン触媒要素が排気ガス中の汚染物質を浄化するが、エ
ンジンが暖機される前は、例えば、エンジン始動直後な
どの低温の排気ガスに対しては、浄化性能が限られる。
そこで、低温の排気ガス中の汚染物質をも浄化するため
に、エンジンのエキゾースト・マニホールドの直後に、
プレ触媒要素を配置することが提案されている(特開平
7−766号公報)。プレ触媒要素は、体積及び熱容量
が小さいハニカム構造体等の担体に触媒組成物を担持さ
せたものである。ハニカム構造体は、熱容量が小さいの
で、短時間に加熱され、メイン触媒要素よりも早く着火
温度に達する。
2. Description of the Related Art Exhaust systems for automobile engines include
Carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (H) contained in exhaust gas
A three-way catalyst for purifying contaminants such as C) and nitrogen oxides (NO x ) is used as a main catalyst element.
The three-way catalyst efficiently purifies pollutants when the exhaust gas is heated to a constant temperature, that is, the so-called ignition temperature or higher. Therefore, after the engine is warmed up, the main catalytic element purifies pollutants in the exhaust gas, but before the engine is warmed up, for example, for low temperature exhaust gas immediately after the engine is started. , Purification performance is limited.
Therefore, in order to purify pollutants in low-temperature exhaust gas, immediately after the engine exhaust manifold,
It has been proposed to arrange a precatalyst element (Japanese Patent Laid-Open No. 7-766). The pre-catalyst element is obtained by supporting the catalyst composition on a carrier such as a honeycomb structure having a small volume and a small heat capacity. Since the honeycomb structure has a small heat capacity, it is heated in a short time and reaches the ignition temperature earlier than the main catalyst element.

【0003】 一方、エキゾースト・マニホールドは、
エンジンの複数のシリンダーからの排気ガスを集合させ
るものであるが、その過程において、各シリンダーが互
いに干渉して排気ガスが逆流したり、排気ガスの流れが
悪くなるときがある。このような排気干渉が生じると、
シリンダーの排気側の圧力、即ち、背圧が上昇し、排気
ガスの流れに対する抵抗が上昇し、エンジン出力が低下
する。そこで、エキゾースト・マニホールドにおいて、
全てのシリンダーの排気ガスを1段階で一つの流路に集
合させるのではなく、二つの流路に集合させるデュアル
タイプのエキゾースト・マニホールドが使われるように
なっている。
On the other hand, the exhaust manifold is
The exhaust gas from a plurality of cylinders of the engine is collected. In the process, the cylinders may interfere with each other so that the exhaust gas flows backward or the flow of the exhaust gas becomes poor. When such exhaust interference occurs,
The pressure on the exhaust side of the cylinder, that is, the back pressure, increases, the resistance to the flow of exhaust gas increases, and the engine output decreases. So, in the exhaust manifold,
Instead of collecting exhaust gas from all cylinders in one flow path in one stage, a dual type exhaust manifold is used that collects in two flow paths.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】 図9は、エンジン3
0に接続された従来の排気システムを示す。一対のエキ
ゾースト・マニホールド40a、40bが使われてい
る。即ち、外側の一対のシリンダー32a、32dがエ
キゾースト・マニホールド40aに接続して、内側の一
対のシリンダー32b、32cがエキゾースト・マニホ
ールド40bに接続している。そして、エキゾースト・
マニホールド40a、40bは、それぞれ、メイン流路
12a、12bに接続し、各々のメイン流路12a、1
2bにプレ触媒要素24a、24bが配置されていた。
しかし、この配置では、各々のメイン流路12a、12
bにプレ触媒要素が必要になるので、プレ触媒要素全体
の熱容量が大きくなり、着火温度に達するまでの時間が
かかった。また、プレ触媒要素が常に排気ガスに晒され
ることになり、高速運転、高負荷運転のときなどエンジ
ンの出力が上昇したときには、プレ触媒要素24a、2
4bの流動抵抗のため、背圧が上昇し、エンジン出力が
低下した。更に、エンジンの出力が上昇したときには、
プレ触媒要素24a、24bが高温の排気ガスに晒さ
れ、劣化しかねない。
FIG. 9 shows the engine 3
1 shows a conventional exhaust system connected to zero. A pair of exhaust manifolds 40a, 40b are used. That is, the pair of outer cylinders 32a and 32d are connected to the exhaust manifold 40a, and the pair of inner cylinders 32b and 32c are connected to the exhaust manifold 40b. And the exhaust
The manifolds 40a and 40b are connected to the main channels 12a and 12b, respectively, and are connected to the respective main channels 12a and 1b.
2a had precatalyst elements 24a, 24b arranged.
However, in this arrangement, each main flow path 12a, 12
Since the pre-catalyst element is required for b, the heat capacity of the whole pre-catalyst element becomes large, and it took time to reach the ignition temperature. Further, the pre-catalyst element is always exposed to the exhaust gas, and when the output of the engine increases, such as during high-speed operation or high-load operation, the pre-catalyst element 24a, 2
Due to the flow resistance of 4b, the back pressure increased and the engine output decreased. Furthermore, when the output of the engine rises,
The pre-catalyst elements 24a, 24b are exposed to the hot exhaust gas and may deteriorate.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】 そこで、本発明では、
バイパス流路にプレ触媒要素等を配置することとし、好
ましくは、排気ガスの流れをバルブでメイン流路とバイ
パス流路とで切り換えることとした。即ち、本発明によ
れば、複数のメイン流路と、当該メイン流路の少なくと
も二つに接続するバイパス流路と、当該バイパス流路に
配置された、プレ触媒要素、吸着要素又はハニカムヒー
ターと、当該プレ触媒要素、当該吸着要素又は当該ハニ
カムヒーターよりも下流に配置されたメイン触媒要素と
を有する、内燃機関の排気バイパスシステムが提供され
る。本発明において、当該バイパス流路に、当該プレ触
媒要素が配置されていることが好ましい。また、当該メ
イン触媒要素が、当該メイン流路に配置されていること
が好ましい。また、排気ガスの流れを当該バイパス流路
に切り換えるためのバルブが配置されていることが好ま
しい。更に、当該バルブが、当該メイン流路の各々に配
置されていることが好ましい。更にまた、当該排気バイ
パスシステムは、当該バルブの開閉を制御するための中
央演算処理装置と、当該中央演算処理装置に信号を出力
するためのセンサとを有し、当該センサは、当該メイン
流路に配置されていることが好ましい。
Therefore, in the present invention,
A pre-catalyst element or the like is arranged in the bypass flow passage, and preferably, the flow of exhaust gas is switched between the main flow passage and the bypass flow passage by a valve. That is, according to the present invention, a plurality of main channels, a bypass channel connected to at least two of the main channels, and a pre-catalyst element, an adsorption element or a honeycomb heater arranged in the bypass channel. An exhaust bypass system for an internal combustion engine is provided, which comprises: the pre-catalyst element, the adsorption element, or a main catalyst element disposed downstream of the honeycomb heater. In the present invention, it is preferable that the pre-catalyst element is arranged in the bypass channel. Further, it is preferable that the main catalyst element is arranged in the main flow path. Further, it is preferable that a valve for switching the flow of the exhaust gas to the bypass flow passage is arranged. Further, it is preferable that the valve is arranged in each of the main flow paths. Furthermore, the exhaust bypass system has a central processing unit for controlling opening and closing of the valve, and a sensor for outputting a signal to the central processing unit, and the sensor is the main flow path. Are preferably arranged in

【0006】 更にまた、当該バルブが、バタフライ弁
であることが好ましい。更に、当該バタフライ弁は、排
気ガスの流れを遮るために、回動できるフラップ部を有
し、当該フラップ部が、窒化珪素、炭化珪素、サイアロ
ンなどのセラミックスから構成されていることが好まし
い。更にまた、当該バタフライ弁は、ダクトと、フラッ
プ部材と、一対のスリーブとを有し、当該ダクトは、内
部空間を形成するための壁部と、当該壁部に連続する一
対の軸受け部とを有し、当該軸受け部の各々には、当該
内部空間に連通する軸受け孔が形成され、当該フラップ
部材は、フラップ部と、当該フラップ部の回動軸方向に
伸びる一対の軸部とを有し、当該フラップ部が当該ダク
トの当該内部空間で回動可能になるように、当該フラッ
プ部材の一対の当該軸部が、それぞれ、当該ダクトの一
対の当該軸受け孔に挿入されて固定され、当該フラップ
部材が、窒化珪素、炭化珪素、サイアロンなどのセラミ
ックスで実質的に構成され、当該フラップ部と一対の当
該軸部とが一体的に形成され、一対の当該スリーブは、
それぞれ、当該ダクトの当該軸受け部と当該フラップ部
材の一対の当該軸部との間に配置されていることが好ま
しい。
Furthermore, it is preferable that the valve is a butterfly valve. Further, it is preferable that the butterfly valve has a flap portion that can be rotated in order to block the flow of exhaust gas, and the flap portion is made of ceramics such as silicon nitride, silicon carbide, and sialon. Furthermore, the butterfly valve includes a duct, a flap member, and a pair of sleeves, and the duct includes a wall portion that forms an internal space and a pair of bearing portions that are continuous with the wall portion. A bearing hole communicating with the internal space is formed in each of the bearing portions, and the flap member includes a flap portion and a pair of shaft portions extending in a rotation axis direction of the flap portion. , The pair of shaft portions of the flap member are inserted into and fixed to the pair of bearing holes of the duct, respectively, so that the flap portion can rotate in the internal space of the duct. The member is substantially composed of ceramics such as silicon nitride, silicon carbide, and sialon, the flap portion and the pair of shaft portions are integrally formed, and the pair of sleeves are
It is preferable that they are respectively arranged between the bearing portion of the duct and the pair of shaft portions of the flap member.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】 図1では、4気筒エンジン30
のエキゾースト・マニホールド40a、40bに本発明
の排気バイパスシステム10が接続する。ただし、本発
明の排気バイパスシステムは、エキゾースト・マニホー
ルドを含んでいてもよい。外側の一対のシリンダー32
a、32dがエキゾースト・マニホールド40aに接続
し、内側の一対のシリンダー32b、32cがエキゾー
スト・マニホールド40bに接続している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In FIG. 1, a four-cylinder engine 30 is provided.
The exhaust bypass system 10 of the present invention is connected to the exhaust manifolds 40a and 40b. However, the exhaust bypass system of the present invention may include an exhaust manifold. A pair of outer cylinders 32
a and 32d are connected to the exhaust manifold 40a, and a pair of inner cylinders 32b and 32c are connected to the exhaust manifold 40b.

【0008】 本発明では、バイパス流路16は、プレ
触媒要素、吸着要素又はハニカムヒーター24を配置す
るために設けられたものであり、バイパス流路16の合
流点15より下流にプレ触媒要素、吸着要素又はハニカ
ムヒーター24が配置されている。バイパス流路16
に、プレ触媒要素24が配置されていることが好まし
い。この場合において、プレヒータとして作用するハニ
カムヒーター、吸着要素等が更に配置されていてもよ
い。以下、バイパス流路16にプレ触媒要素24が配置
されている場合を中心に説明する。各々のメイン流路1
2a、12bには、排気ガスの流れをメイン流路12
a、12bとバイパス流路16との間で切り換えるため
のバルブ22a、22bが配置されている。バルブ22
a、22bとしては、バタフライ弁が好適に用いられ
る。
In the present invention, the bypass channel 16 is provided for disposing the pre-catalyst element, the adsorption element or the honeycomb heater 24, and the pre-catalyst element is provided downstream of the confluence 15 of the bypass channel 16. An adsorption element or honeycomb heater 24 is arranged. Bypass channel 16
It is preferable that the pre-catalyst element 24 is arranged in the first place. In this case, a honeycomb heater acting as a preheater, an adsorption element, etc. may be further arranged. Hereinafter, the case where the pre-catalyst element 24 is arranged in the bypass channel 16 will be mainly described. Each main channel 1
2a, 12b, the flow of exhaust gas to the main flow path 12
Valves 22a and 22b for switching between a and 12b and the bypass channel 16 are arranged. Valve 22
Butterfly valves are preferably used as a and 22b.

【0009】 バルブ22a、22bは、図1に示すよ
うに、分岐点14a、14bの下流におけるメイン流路
12a、12bに配置されることが好ましく、以下、こ
の配置の場合における排気ガスの流れを説明する。バル
ブ22a、22bが閉じたときには、エキゾースト・マ
ニホールド40aを通過した排気ガスは、分岐点14a
よりバイパス流路16に流れ、また、エキゾースト・マ
ニホールド40bを通過した排気ガスは、分岐点14b
よりバイパス流路16に流れる。これらの排気ガスは、
バイパス流路16の合流点15で合流し、バイパス流路
16に配置されたプレ触媒要素24を通過する。一方、
バルブ22a、22bが開いたときには、排気ガスは主
にメイン流路12a、12bに流れ、若干の排気ガスは
バイパス流路16にも流れる。分岐点14a、14bに
おける流体の流れは、分岐点14a、14bにおける配
管の構造に依存するが、この配管構造は、一般には、流
体がメイン流路12a、12bに沿って円滑に流れるよ
うに形成されている。
As shown in FIG. 1, the valves 22a and 22b are preferably arranged in the main flow passages 12a and 12b downstream of the branch points 14a and 14b, and the flow of exhaust gas in the case of this arrangement will be described below. explain. When the valves 22a and 22b are closed, the exhaust gas that has passed through the exhaust manifold 40a is discharged at the branch point 14a.
The exhaust gas flowing from the bypass passage 16 to the bypass manifold 16 passes through the branch point 14b.
It flows into the bypass flow path 16 more. These exhaust gases are
The bypass passage 16 joins at the joining point 15 and passes through the pre-catalyst element 24 arranged in the bypass passage 16. on the other hand,
When the valves 22a and 22b are opened, the exhaust gas mainly flows into the main flow passages 12a and 12b, and some exhaust gas also flows into the bypass flow passage 16. The flow of the fluid at the branch points 14a and 14b depends on the structure of the piping at the branch points 14a and 14b, but this piping structure is generally formed so that the fluid flows smoothly along the main flow paths 12a and 12b. Has been done.

【0010】 本発明では、メイン流路12a、12b
と、バイパス流路16が合流する態様については制限が
ない。図1では、メイン流路12a、12b及びバイパ
ス流路16が合流点18で同時に合流して、メイン流路
13が更に下流に伸びている。しかし、メイン流路12
a、12bがまず合流し、その下流で更にバイパス流路
が合流してもよい。また、メイン触媒要素26は、プレ
触媒要素24の下流に配置されていればよく、図1に示
すように、メイン流路13、メイン触媒要素26が配置
されていることが好ましい。ただし、メイン触媒要素2
6は、それぞれのメイン流路12a、12bに設けられ
てもよい。メイン触媒要素26を通過した排気ガスは、
一般には、排気ガスを消音するためのマフラー(図示さ
れていない。)を通過し、テールパイプを経て大気に放
出される。
In the present invention, the main flow paths 12a, 12b
There is no limitation on the manner in which the bypass flow paths 16 merge. In FIG. 1, the main flow paths 12a and 12b and the bypass flow path 16 join together at a meeting point 18, and the main flow path 13 extends further downstream. However, the main flow path 12
It is also possible that a and 12b first merge and then the bypass flow channel further merges downstream thereof. Further, the main catalyst element 26 may be arranged downstream of the pre-catalyst element 24, and as shown in FIG. 1, it is preferable that the main flow path 13 and the main catalyst element 26 are arranged. However, the main catalyst element 2
6 may be provided in each of the main flow paths 12a and 12b. The exhaust gas that has passed through the main catalyst element 26 is
Generally, the exhaust gas passes through a muffler (not shown) for silencing the exhaust gas, and is released to the atmosphere through a tail pipe.

【0011】 本発明では、排気ガスが低温である場
合、排気ガスが一定の値以上の炭化水素、窒素酸化物等
を含有する場合には、バルブ22a、22bが閉じて、
エキゾースト・マニホールド40a、40bを通過した
排気ガスは、バイパス流路16に流入し、プレ触媒要素
24を通過し、次いで、メイン触媒要素26を通過す
る。これに対して、排気ガスが高温である場合、排気ガ
スが一定の値以下の炭化水素、窒素酸化物等を含有する
場合には、バルブ22a、22bが開き、エキゾースト
・マニホールド40a、40bを通過した排気ガスは、
それぞれ、メイン流路12a、12bに流入し、次い
で、メイン触媒要素26を通過する。ただし、上記した
ように、若干の排気ガスは、バイパス通路16にも流入
することになる。
In the present invention, when the exhaust gas has a low temperature, and when the exhaust gas contains hydrocarbons, nitrogen oxides, etc. having a certain value or more, the valves 22a and 22b are closed,
The exhaust gas that has passed through the exhaust manifolds 40 a and 40 b flows into the bypass passage 16, passes through the pre-catalyst element 24, and then passes through the main catalyst element 26. On the other hand, when the exhaust gas has a high temperature, and when the exhaust gas contains hydrocarbons, nitrogen oxides, etc. below a certain value, the valves 22a and 22b are opened to pass through the exhaust manifolds 40a and 40b. The exhaust gas
They flow into the main channels 12a and 12b, respectively, and then pass through the main catalyst element 26. However, as described above, some exhaust gas also flows into the bypass passage 16.

【0012】 従って、エンジンの始動直後などでは、
プレ触媒要素の数が従来より少なくなるので、プレ触媒
要素全体の熱容量が小さくなり、プレ触媒要素が着火温
度に達する時間が短くなる。また、排気ガスが少数のプ
レ触媒要素に集中することからも、プレ触媒要素が着火
温度に達する時間が短くなる。一方、高温の排気ガス
は、バイパス流路ではなく、メイン流路を流すことがで
きるので、プレ触媒要素は高温の排気ガスに長時間晒さ
れず、劣化を防止することができる。
Therefore, immediately after the engine is started,
Since the number of pre-catalyst elements is smaller than in the conventional case, the heat capacity of the whole pre-catalyst element is reduced, and the time for the pre-catalyst element to reach the ignition temperature is shortened. Further, since the exhaust gas is concentrated on a small number of precatalyst elements, the time required for the precatalyst elements to reach the ignition temperature is shortened. On the other hand, since the high temperature exhaust gas can flow through the main flow path instead of the bypass flow path, the pre-catalyst element is not exposed to the high temperature exhaust gas for a long time, and thus deterioration can be prevented.

【0013】 プレ触媒要素24は、好ましくは、自動
車の床下ではなく、スペースが限定されているエンジン
ルームの内部に配置されるものである。プレ触媒要素2
4は、速やかに昇温することが求められるので、プレ触
媒要素までの排気管が長くなってその熱容量が増加する
ことを極力防止するためである。従って、プレ触媒要素
全体の体積が減少すること自体が技術的効果を奏すると
いえる。なお、メイン触媒要素26、後述するハニカム
ヒーター、吸着要素等は、必ずしもエンジンルームに配
置される必要はない。
The precatalyst element 24 is preferably located inside the engine room, where space is limited, rather than under the floor of the vehicle. Pre-catalyst element 2
The reason for No. 4 is to prevent the increase of the heat capacity of the exhaust pipe to the pre-catalyst element due to the lengthening of the exhaust pipe as much as possible because the temperature is required to be raised quickly. Therefore, it can be said that the reduction of the volume of the entire precatalyst element itself has a technical effect. The main catalyst element 26, the honeycomb heater, which will be described later, the adsorption element, and the like need not necessarily be arranged in the engine room.

【0014】 以下、図1に示す要素、部材と実質的に
同一なものは同一の引用番号を示し、適宜、説明を省略
する。図2では、6気筒エンジン30のマニホールド4
0a、40bに本発明の排気バイパスシステム10が接
続する。シリンダー32a、32b、32cがエキゾー
スト・マニホールド40aに接続し、シリンダー32
d、32e、32fがエキゾースト・マニホールド40
bに接続している。
Hereinafter, elements and members substantially the same as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. In FIG. 2, the manifold 4 of the 6-cylinder engine 30 is shown.
The exhaust bypass system 10 of the present invention is connected to 0a and 40b. The cylinders 32a, 32b, 32c are connected to the exhaust manifold 40a, and the cylinder 32
Exhaust manifold 40 d, 32e, 32f
b.

【0015】 図2では、メイン流路12a、12bの
各々にメイン触媒要素26a、26bが配置されてい
る。エキゾースト・マニホールド40a、40bは、そ
れぞれ、メイン流路12a、12bに接続し、メイン流
路12a、12bは、分岐点14a、14bを介して、
共にバイパス流路16に接続している。バイパス流路1
6は合流点15で合流し、合流点15の下流にプレ触媒
要素24が配置されている。バイパス流路16は、分岐
点17で二つに別れ、それぞれ、合流点18a、18b
でメイン流路12a、12bに再合流する。そして、合
流点18a、18bの下流には、それぞれ、メイン触媒
要素26a、26bが配置されている。
In FIG. 2, main catalyst elements 26a, 26b are arranged in each of the main flow paths 12a, 12b. The exhaust manifolds 40a and 40b are connected to the main flow paths 12a and 12b, respectively, and the main flow paths 12a and 12b are connected via branch points 14a and 14b, respectively.
Both are connected to the bypass channel 16. Bypass channel 1
6 merge at a merge point 15, and a pre-catalyst element 24 is arranged downstream of the merge point 15. The bypass channel 16 is divided into two at a branch point 17, and merge points 18a and 18b, respectively.
To rejoin the main channels 12a and 12b. The main catalyst elements 26a and 26b are arranged downstream of the confluence points 18a and 18b, respectively.

【0016】 図3では、プレ触媒要素24の下流であ
ってメイン触媒要素26の上流に、ハニカムヒーター又
は吸着要素25が配置されている実施態様を示す。図3
では、エンジン30、エキゾースト・マニホールド40
a、40b、及び、分岐点14a、14bから合流点1
5を経てプレ触媒要素24に至るバイパス流路16につ
いては、図1と同様である。図3では、図1と異なっ
て、メイン流路12a及びメイン流路12bが合流点1
8cで合流してメイン流路13を形成し、次いで、合流
点18dでバイパス流路16が合流する。合流点18d
の下流には、更に、ハニカムヒーター又は吸着要素25
が配置され、この下流にメイン触媒要素26が配置され
る。
FIG. 3 shows an embodiment in which a honeycomb heater or adsorption element 25 is arranged downstream of the pre-catalyst element 24 and upstream of the main catalyst element 26. FIG.
Then, engine 30, exhaust manifold 40
a, 40b, and junctions 1 from junctions 14a and 14b
The bypass flow passage 16 from 5 to the pre-catalyst element 24 is the same as in FIG. In FIG. 3, unlike the case of FIG. 1, the main flow path 12a and the main flow path 12b have a confluence point 1
The main flow path 13 is formed by joining at 8c, and then the bypass flow path 16 is joined at a joining point 18d. Confluence point 18d
Further downstream of the honeycomb heater or adsorption element 25
Is disposed, and the main catalyst element 26 is disposed downstream of this.

【0017】 ハニカムヒーターは、排気ガス等の流体
を加熱するためのものであり、エンジン始動直後の低温
の排気ガスをメイン触媒要素の着火温度以上に加熱する
ことを目的とする。ハニカムヒーターとしては、多数の
貫通孔が形成されたハニカム構造体に電極等の電力を印
加するための装置が固定されたものが好適に用いられ
る。ハニカムヒーターが、メイン触媒要素26と共に同
一のハウジングに固定されていることが好ましい。吸着
要素は、流体に含有する炭化水素、窒素酸化物(N
x)等のガス、又は、微粒子等を吸着するものであ
る。一般には、着火温度以下等の低温では、上記ガス等
を吸着し、着火温度以上等の高温では、吸着したガス等
を排出する性質を有する。また、吸着要素としては、ハ
ニカム構造体の貫通孔を形成する隔壁の表面に、ゼオラ
イト等の吸着体が担持されたものが好適に用いられる。
本発明では、ハニカムヒーター及び吸着要素の両者が用
いられてもよい。ハニカムヒーター、吸着要素等は自動
車の床下に配置されてもよい。
The honeycomb heater is for heating a fluid such as exhaust gas, and its purpose is to heat the low-temperature exhaust gas immediately after the engine is started to the ignition temperature of the main catalyst element or higher. As the honeycomb heater, a honeycomb heater having a device for applying electric power such as electrodes fixed to a honeycomb structure having a large number of through holes is preferably used. The honeycomb heater is preferably fixed together with the main catalyst element 26 in the same housing. The adsorbing element is a hydrocarbon, nitrogen oxide (N
It adsorbs gas such as O x ) or fine particles. Generally, it has a property of adsorbing the above-mentioned gas or the like at a low temperature such as an ignition temperature or lower and discharging the adsorbed gas or the like at a high temperature such as an ignition temperature or higher. Further, as the adsorption element, an adsorption element in which an adsorption element such as zeolite is carried on the surface of the partition wall forming the through hole of the honeycomb structure is preferably used.
Both honeycomb heaters and adsorption elements may be used in the present invention. The honeycomb heater, the adsorption element, etc. may be arranged under the floor of the automobile.

【0018】 本発明は、デュアルタイプのエキゾース
ト・マニホールドに好適に用いることができるが、デュ
アルタイプではないエキゾースト・マニホールドにも適
用できる。図4では、各々のシリンダー32a、32
b、32c、32dに対応して、メイン流路12a、1
2b、12c、12dが設けられ、各々のメイン流路1
2a、12b、12c、12dにメイン触媒要素26
a、26b、26c、26dが配置されている。これに
伴って、各々のメイン流路12a、12b、12c、1
2dにバタフライ弁22a、22b、22c、22d及
びセンサ23a、23b、23c、23dが設けられて
いる。バタフライ弁22a、22b、22c、22dが
閉じている場合には、シリンダー32a、32b、32
c、32dからの排気ガスは、分岐点14a、14b、
14c、14dより、バイパス通路16に流入し、合流
点15を経て、プレ触媒要素24を通過し、更に、ハニ
カムヒーター又は吸着要素25を通過する。
The present invention can be suitably used for a dual type exhaust manifold, but can also be applied to a non-dual type exhaust manifold. In FIG. 4, each cylinder 32a, 32
b, 32c, 32d corresponding to the main flow paths 12a, 1
2b, 12c, 12d are provided, and each main flow path 1
Main catalyst element 26 on 2a, 12b, 12c, 12d
a, 26b, 26c and 26d are arranged. Along with this, each of the main flow paths 12a, 12b, 12c, 1
2d is provided with butterfly valves 22a, 22b, 22c, 22d and sensors 23a, 23b, 23c, 23d. When the butterfly valves 22a, 22b, 22c, 22d are closed, the cylinders 32a, 32b, 32
Exhaust gas from c and 32d is divided into branch points 14a and 14b,
From 14c and 14d, it flows into the bypass passage 16, passes through the confluence point 15, passes through the pre-catalyst element 24, and further passes through the honeycomb heater or the adsorption element 25.

【0019】 バイパス流路16は、分岐点17を経
て、合流点19a、19b、19cでメイン流路12
a、12b、12cに合流する。図4で、バイパス流路
16は、メイン流路12dに合流していない。排気ガス
がバイパス流路を通過する場合には、低温の排気ガス等
のエンジンが低出力のときなどなので、全ての面流路に
接続する必要がないからである。ただし、バイパス流路
16が全てのメイン流路に合流してもよい。図4で、ハ
ニカムヒーター又は吸着要素25は、メイン流路ではな
く、メイン流路に合流する前のバイパス流路に配置され
ている。ハニカムヒーター及び吸着要素は、低温の排気
ガス等に用いられるものであるから、かかる配置であっ
てもよい。また、2本以上のメイン流路がある場合に
は、排気ガスが一つのプレ触媒要素を通過するように、
全てのメイン流路がバイパス流路に接続することが好ま
しい。しかし、バイパス流路に接続しないメイン流路が
あってもよい。例えば、3本のメイン流路がある場合に
おいて、2本のメイン流路がプレ触媒要素が配置された
バイパス流路に接続し、1本のメイン流路に更にプレ触
媒要素が配置されてもよい。この場合においても、3本
のメイン流路全てにプレ触媒要素が配置される場合より
は、プレ触媒要素全体の体積が減少する。
The bypass flow path 16 passes through a branch point 17 and then joins the main flow path 12 at confluence points 19 a, 19 b, and 19 c.
Merge into a, 12b, and 12c. In FIG. 4, the bypass flow passage 16 does not join the main flow passage 12d. This is because when the exhaust gas passes through the bypass passage, it is not necessary to connect to all the surface passages because the engine such as low-temperature exhaust gas has a low output. However, the bypass flow passage 16 may be joined to all the main flow passages. In FIG. 4, the honeycomb heater or the adsorption element 25 is arranged not in the main channel but in the bypass channel before joining the main channel. Since the honeycomb heater and the adsorption element are used for low-temperature exhaust gas and the like, such arrangement may be adopted. In addition, when there are two or more main flow paths, the exhaust gas passes through one pre-catalyst element,
It is preferable that all the main channels are connected to the bypass channels. However, there may be a main flow path that is not connected to the bypass flow path. For example, when there are three main flow paths, two main flow paths are connected to a bypass flow path in which the pre-catalyst element is arranged, and one pre-catalyst element is further arranged in one main flow path. Good. Also in this case, the volume of the entire pre-catalyst element is reduced as compared with the case where the pre-catalyst element is arranged in all the three main flow paths.

【0020】 本発明では、バルブ22a、22bの開
閉は、センサ23a、23b等及び図示されていない中
央演算処理装置で制御されることが好ましい。図1で
は、センサ22a、22bは、メイン流路12a、12
bにおいて、分岐点14a、14bの若干上流に配置さ
れている。好ましくは、分岐点14a、14bの若干上
流に限られず、更に、メイン流路12a、12bにおい
て、分岐点14a、14bの若干下流にも配置される。
センサとしては、温度センサ、酸素センサ、炭化水素セ
ンサ、NOxセンサ等が適宜用いられ、温度センサが好
ましく用いられる。これらのセンサは、温度、酸素濃
度、炭化水素濃度、窒素酸化物濃度等に対応した信号、
一般的には、電気信号を出力するものであり、従来のセ
ンサを用いることができる。
In the present invention, the opening and closing of the valves 22a and 22b are preferably controlled by the sensors 23a and 23b and the like and a central processing unit (not shown). In FIG. 1, the sensors 22a and 22b are connected to the main channels 12a and 12b.
In b, it is arranged slightly upstream of the branch points 14a and 14b. Preferably, it is not limited to being slightly upstream of the branch points 14a and 14b, and it is also disposed slightly downstream of the branch points 14a and 14b in the main flow paths 12a and 12b.
The sensor, temperature sensor, oxygen sensor, a hydrocarbon sensor, NO x sensor or the like is used appropriately, the temperature sensor is preferably used. These sensors provide signals corresponding to temperature, oxygen concentration, hydrocarbon concentration, nitrogen oxide concentration, etc.
Generally, it outputs an electric signal, and a conventional sensor can be used.

【0021】 中央演算処理装置としては、例えば、エ
ンジンの点火タイミング等を制御するための中央演算処
理装置又は空燃比を調整するために燃料量を調整するた
めの中央演算処理装置が、同時に、バルブの開閉を制御
してもよい。例えば、温度センサの場合には、排気ガス
の温度に対応する電気信号が中央演算処理装置に入力す
るように接続され、一定以下の温度に相当する電気信号
が中央演算処理装置に入力された場合に、中央演算処理
装置が、バルブを閉じる旨の信号、特に電気信号を出力
するように調整する。一方、温度センサより一定以上の
温度に相当する電気信号が中央演算処理装置に入力され
た場合に、中央演算処理装置が、バルブを開く旨の信
号、特に電気信号を出力するように調整する。
As the central processing unit, for example, a central processing unit for controlling the ignition timing or the like of the engine or a central processing unit for adjusting the fuel amount for adjusting the air-fuel ratio is used at the same time as the valve. You may control opening and closing. For example, in the case of a temperature sensor, when an electric signal corresponding to the temperature of the exhaust gas is connected to the central processing unit, and an electric signal corresponding to a temperature below a certain level is input to the central processing unit. First, the central processing unit adjusts so as to output a signal for closing the valve, particularly an electric signal. On the other hand, when an electric signal corresponding to a certain temperature or more is input from the temperature sensor to the central processing unit, the central processing unit adjusts so as to output a signal for opening the valve, particularly an electric signal.

【0022】 同様に、炭化水素センサ、NOxセンサ
等の場合では、これらの汚染物質の濃度に対応する電気
信号を中央演算処理装置に入力するように接続され、こ
れらの濃度がある一定値以上になったときに相当する電
気信号が中央演算処理装置に入力された場合に、中央演
算処理装置が、バルブを閉じる旨の信号、特に電気信号
を出力するように調整する。一方、炭化水素センサ、N
xセンサよりこれらの汚染物質の濃度がある一定値以
下になったときに相当する電気信号が中央演算処理装置
に入力された場合に、中央演算処理装置が、バルブを開
く旨の信号、特に電気信号を出力するように調整する。
Similarly, in the case of a hydrocarbon sensor, a NO x sensor, etc., an electric signal corresponding to the concentration of these pollutants is connected so as to be input to the central processing unit, and these concentrations are equal to or higher than a certain value. When a corresponding electric signal is input to the central processing unit when the above condition occurs, the central processing unit adjusts so as to output a signal for closing the valve, particularly an electric signal. Meanwhile, hydrocarbon sensor, N
When an electric signal corresponding to when the concentration of these pollutants falls below a certain value from the O x sensor is input to the central processing unit, the central processing unit outputs a signal to open the valve, Adjust to output an electrical signal.

【0023】 プレ触媒要素及びメイン触媒要素は、何
れも、多数の貫通孔を形成するための隔壁を有するハニ
カム構造体と、このハニカム構造体の隔壁の表面に被覆
された触媒組成物とを有することが好ましい。排気ガス
は、ハニカム構造体の流入端面から貫通孔に流入し、貫
通孔を通過し、ハニカム構造体の流出端面から流出す
る。プレ触媒要素のハニカム構造体の体積は、800c
3以下であることが好ましく、600cm3以下である
ことが更に好ましく、500cm3以下であることが更
になお好ましい。エンジンルームでは、スペースが限ら
れているからである。また、プレ触媒要素のハニカム構
造体の熱容量は、室温から300℃の範囲では、1cm
3当たり0.5J/K以下であることが好ましく、0.
4J/K以下であることが更に好ましい。熱容量が小さ
いと、プレ触媒要素が速やかに昇温するからである。
Each of the pre-catalyst element and the main catalyst element has a honeycomb structure having partition walls for forming a large number of through holes, and a catalyst composition coated on the surfaces of the partition walls of the honeycomb structure. It is preferable. The exhaust gas flows into the through hole from the inflow end surface of the honeycomb structure, passes through the through hole, and flows out from the outflow end surface of the honeycomb structure. The volume of the honeycomb structure of the pre-catalyst element is 800c.
It is preferably m 3 or less, more preferably 600 cm 3 or less, still more preferably 500 cm 3 or less. This is because space is limited in the engine room. The heat capacity of the honeycomb structure of the pre-catalyst element is 1 cm in the range of room temperature to 300 ° C.
It is preferably 0.5 J / K or less per 3 and 0.
It is more preferably 4 J / K or less. This is because if the heat capacity is small, the temperature of the precatalyst element will rise rapidly.

【0024】 これに対して、メイン触媒要素のハニカ
ム構造体の体積は、プレ触媒要素の体積より大きいこと
が好ましいが、プレ触媒要素と同程度の体積であっても
よい。メイン触媒要素のハニカム構造体の体積として
は、例えば、400〜1000cm3程度のものが好ま
しく用いられる。メイン触媒要素のハニカム構造体の熱
容量については、特に制限はない。メイン触媒要素とし
ては、例えば、特願平8−7082号に記載されている
ものを好適に用いることができる。ハニカム構造体の貫
通孔の水平断面形状は特に限定されないが、耐熱衝撃性
に鑑み、四角形や三角形の形状に比べて、六角形やそれ
以上の多角形、コルゲート形等の伸縮に対してフレキシ
ブルな形状が好ましい。
On the other hand, the volume of the honeycomb structure of the main catalyst element is preferably larger than the volume of the pre-catalyst element, but may be about the same as the volume of the pre-catalyst element. The volume of the honeycomb structure of the main catalyst element is, for example, preferably about 400 to 1000 cm 3 . The heat capacity of the honeycomb structure of the main catalyst element is not particularly limited. As the main catalyst element, for example, those described in Japanese Patent Application No. 8-7082 can be preferably used. The horizontal cross-sectional shape of the through-hole of the honeycomb structure is not particularly limited, but in view of thermal shock resistance, it is more flexible than hexagonal or more polygonal, corrugated, etc. The shape is preferred.

【0025】 ハニカム構造体のセル密度、即ち、貫通
孔の密度についても特に限定されないが、熱伝導効率、
触媒浄化効率等の点で、100〜600セル/インチ2
が好ましく、200〜500セル/インチ2 が更に好ま
しい。セル数が600セル/インチ2 を超えると、流体
の圧力損失が大きくなる。ハニカム構造体としては、圧
延した薄板(フォイル)に波型をつけて巻き上げるフォ
イル型、および粉末冶金押出し法による押出し型の両者
を用いることができるが、耐久性の点で押出し型が好ま
しい。ハニカム構造体の材質としては、セラミックスで
あってもよいし、金属であってもよい。セラミックスの
ときには、コーディエライト等が好適に用いられる。
The cell density of the honeycomb structure, that is, the density of the through holes is not particularly limited, but the heat conduction efficiency,
In terms of catalyst purification efficiency, etc., 100 to 600 cells / inch 2
Is preferable, and 200 to 500 cells / inch 2 is more preferable. When the number of cells exceeds 600 cells / inch 2 , the pressure loss of fluid increases. As the honeycomb structure, both a foil type in which a rolled thin plate (foil) is wound with a corrugated shape and an extrusion type by a powder metallurgy extrusion method can be used, but an extrusion type is preferable in terms of durability. The material of the honeycomb structure may be ceramics or metal. In the case of ceramics, cordierite or the like is preferably used.

【0026】 触媒組成物には、貴金属等の活性成分が
含有し、これにより、排気ガス中の窒素酸化物、一酸化
炭素、炭化水素等の汚染物質を酸化又は還元することに
より、除去することができる。触媒組成物は、大きな表
面積を有する担体と、担体に担持される触媒活性物質と
を含有する。ここで、担体としては、例えばγ−Al2
3 系、TiO2 系、SiO2 −Al23 系等やペロ
ブスカイト系の紛状物、粒状物が代表的なものとして挙
げられる。触媒活性物質としては、例えば白金(P
t)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)などの貴
金属、Cu、Ni、Cr、Coなどの卑金属等を挙げる
ことができる。10〜100gの白金(Pt)及びパラ
ジウム(Pd)が1立方フィートのγ−Al23 系担
体に担持された触媒組成物10〜100gが好ましい。
The catalyst composition contains an active component such as a noble metal, and thereby removes by oxidizing or reducing pollutants such as nitrogen oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons in the exhaust gas. You can The catalyst composition contains a carrier having a large surface area and a catalytically active substance supported on the carrier. Here, as the carrier, for example, γ-Al 2
Typical examples include O 3 type, TiO 2 type, SiO 2 —Al 2 O 3 type and the like, and perovskite type powder and particles. Examples of the catalytically active substance include platinum (P
t), noble metals such as palladium (Pd) and rhodium (Rh), base metals such as Cu, Ni, Cr and Co. 10 to 100 g of the catalyst composition in which 10 to 100 g of platinum (Pt) and palladium (Pd) are supported on 1 cubic foot of γ-Al 2 O 3 -based carrier is preferable.

【0027】 ハニカムヒーターとしては、上記ハニカ
ム構造体であって金属質であり、かつ、抵抗を調節する
ためのスリットが形成されたものと、ハニカム構造体に
電力を供給するための電極とを有するものが好ましい。
ハニカムヒーターは、ハニカム構造体の周面に形成され
る溝に挿入される保持部材を介して、ハウジングに固定
されることが更に好ましい。ハニカムヒーター及び保持
部材としては、例えば、特願平8−70221号に記載
されているものを好適に用いることができる。なお、こ
のような保持部材は、プレ触媒要素、メイン触媒要素、
吸着要素にも用いることができる。金属質のハニカム構
造体としては、通電により発熱する金属であれば任意の
材質が使用できる。自動車排気ガス等の高温に晒される
ため、耐熱性、耐酸化性の点から、Fe−Cr−Al系
の合金が好ましく、特に少量のボロンが添加されている
ものが好ましい。ハニカム構造体は、その周面で、電力
を供給するための電極が少なくとも1個接続されること
が好ましく、例えば、導電性の連結部材が、ハニカム構
造体と電極との導通を確保する。なお、ここでいう電極
とは、当該ヒーターに電圧をかけるための端子の総称を
意味し、アース等の端子を含む。吸着要素としては、例
えば、特開平7−232084号公報、特開平8−10
566号公報、特開平8−10613号公報に記載され
ているものを好適に用いることができる。
The honeycomb heater has the above-mentioned honeycomb structure and is made of metal and has slits for adjusting resistance, and an electrode for supplying electric power to the honeycomb structure. Those are preferable.
More preferably, the honeycomb heater is fixed to the housing via a holding member that is inserted into a groove formed on the peripheral surface of the honeycomb structure. As the honeycomb heater and the holding member, for example, those described in Japanese Patent Application No. 8-70221 can be preferably used. Incidentally, such a holding member includes a pre-catalyst element, a main catalyst element,
It can also be used as an adsorption element. As the metallic honeycomb structure, any material can be used as long as it is a metal that generates heat when energized. Since it is exposed to high temperatures such as automobile exhaust gas, Fe-Cr-Al alloys are preferable from the viewpoints of heat resistance and oxidation resistance, and those containing a small amount of boron are particularly preferable. It is preferable that at least one electrode for supplying electric power is connected to the peripheral surface of the honeycomb structure, and for example, a conductive connecting member secures conduction between the honeycomb structure and the electrode. The term "electrode" as used herein means a generic term for terminals for applying a voltage to the heater, and includes terminals such as ground. Examples of the adsorption element include, for example, JP-A-7-232084 and JP-A-8-10.
Those described in Japanese Patent Laid-Open No. 566 and Japanese Patent Laid-Open No. 10613/1996 can be preferably used.

【0028】 バルブとしては、バタフライ弁を好適に
用いることができる。バタフライ弁は、流体の流路を切
り換えるために用いられるものであり、一般には、流体
の流路を形成するダクトと、ダクトの内部に回動可能に
固定されるフラップとを有する。フラップが流体の流れ
とほぼ平行に配置されるときには、流体はダクトを流れ
ることができる。一方、フラップが流体の流れと交わる
方向に配置されるときには、流体はダクトを通過するこ
とができない。この二つの状態は、フラップの回動によ
り制御される。バタフライ弁としては、セラミック製フ
ラップを有するものが好ましい。セラミックスは、耐熱
性が高いので、高温におけるフラップの熱変形を防止す
ることができる。また、セラミックスは、耐磨耗性が高
いので、フラップの磨耗を回避できる。更に、セラミッ
クスは一般の金属より熱膨張率が低く、また、磨耗を防
止できるので、フラップを閉鎖したときのシール機能を
良好に保つことができる。
A butterfly valve can be preferably used as the valve. The butterfly valve is used for switching the flow passage of the fluid, and generally has a duct that forms the flow passage of the fluid and a flap that is rotatably fixed inside the duct. Fluid can flow through the duct when the flaps are positioned substantially parallel to the fluid flow. On the other hand, the fluid cannot pass through the duct when the flaps are arranged in a direction that intersects the fluid flow. These two states are controlled by the rotation of the flap. The butterfly valve preferably has a ceramic flap. Since ceramics has high heat resistance, thermal deformation of the flap at high temperatures can be prevented. Further, since ceramics have high abrasion resistance, abrasion of the flaps can be avoided. Further, ceramics have a lower coefficient of thermal expansion than general metals and can prevent wear, so that a good sealing function can be maintained when the flap is closed.

【0029】 バタフライ弁としては、特願平6−32
2254号に記載するように、フラップ部と、フラップ
部を回動させるための軸として作用するピンとを別個に
製造し、このピンをフラップ部に固定したものでもよ
い。一方、特願平7−285985号に記載するよう
に、セラミック製フラップと、セラミック製軸部とを射
出成形、鋳込み成形等により一体的にフラップ部材とし
て形成したものでもよい。フラップ部と一対の軸部とを
一体的に形成したので、フラップ部と軸部との結合部に
おける耐久性が向上する。
As a butterfly valve, Japanese Patent Application No. 6-32
As described in No. 2254, the flap portion and the pin acting as a shaft for rotating the flap portion may be separately manufactured, and the pin may be fixed to the flap portion. On the other hand, as described in Japanese Patent Application No. 7-285985, a ceramic flap and a ceramic shaft portion may be integrally formed as a flap member by injection molding, casting molding or the like. Since the flap portion and the pair of shaft portions are integrally formed, the durability of the joint portion between the flap portion and the shaft portion is improved.

【0030】 図5及び図6は、後者のバタフライ弁1
00の説明図である。ダクト及びスリーブがセラミック
製であってもよいし、金属製であってもよい。図5及び
図6では、フラップ部材120がダクト110を閉鎖し
ている状態を示す。フラップ部材120の軸部124
a、124bが、スリーブ130、140と共にダクト
110の軸受け部114a、114bに回動可能に挿入
されて固定されている。ダクト110、フラップ部材1
20及び一対のスリーブ130、140がハウジング1
52、154に収納されている。フラップ部材120の
フラップ部122が、ダクト110の内部空間11を回
動することができ、これにより、ダクト110を閉じた
り、開いたりする。図5(a)で、フラップ部材120
の想像線は、フラップ部材120がダクト110を開い
ている状態を示す。
5 and 6 show the latter butterfly valve 1
It is explanatory drawing of 00. The duct and sleeve may be made of ceramic or metal. 5 and 6 show the state where the flap member 120 closes the duct 110. Shaft 124 of flap member 120
a and 124b are rotatably inserted and fixed to the bearing portions 114a and 114b of the duct 110 together with the sleeves 130 and 140. Duct 110, flap member 1
20 and the pair of sleeves 130 and 140 are the housing 1
52 and 154. The flap portion 122 of the flap member 120 can rotate the internal space 11 of the duct 110, thereby closing or opening the duct 110. In FIG. 5A, the flap member 120
The phantom line indicates that the flap member 120 opens the duct 110.

【0031】 図7及び図8は、それぞれ、図5及び図
6に用いられるダクト110及びフラップ部材120の
説明図である。図7で、ダクト110は、内部空間11
1を形成する壁部112と、軸受け孔113a、113
bを形成する軸受け部114a、114bを有する。軸
受け部114a、114bは壁部112に連続し、軸受
け孔113a、113bは内部空間111に連通する。
一対の軸受け孔113a、113bは、軸を共有し、こ
の軸方向は、壁部112の軸長手方向と直角に交わる。
壁部112の内周面は、フラップ部材120のほぼ円盤
形状のフラップ部122が内部空間111で回動するた
めに、ほぼ円筒形状を有することが好ましい。軸受け部
114a、114bの内周面113a、113bは、そ
れぞれスリーブ130、140の外周面130s、14
0sに対応して、ほぼ円筒形状を有する。図5及び図6
の実施態様では、フラップ部材120の回動に伴って、
軸受け部114a、114bの内周面113a、113
bと、スリーブ130、140の外周面130s、14
0sとが摺動する。更に、スリーブ130、140の内
周面133、143とフラップ部材120の軸部124
a、124bの外周面で摺動することができることが好
ましい。2対の摺動面を有することにより、フラップ部
材120が回動する際の摩擦を更に低減するためであ
る。
7 and 8 are explanatory views of the duct 110 and the flap member 120 used in FIGS. 5 and 6, respectively. In FIG. 7, the duct 110 is the internal space 11
1 forming the wall 112 and the bearing holes 113a, 113
It has the bearing parts 114a and 114b which form b. The bearing portions 114a and 114b are continuous with the wall portion 112, and the bearing holes 113a and 113b are in communication with the internal space 111.
The pair of bearing holes 113a and 113b share an axis, and the axial direction intersects the axial direction of the wall portion 112 at a right angle.
It is preferable that the inner peripheral surface of the wall portion 112 has a substantially cylindrical shape because the substantially disk-shaped flap portion 122 of the flap member 120 rotates in the internal space 111. The inner peripheral surfaces 113a and 113b of the bearing portions 114a and 114b are respectively the outer peripheral surfaces 130s and 14 of the sleeves 130 and 140.
Corresponding to 0s, it has a substantially cylindrical shape. 5 and 6
In the above embodiment, as the flap member 120 rotates,
Inner peripheral surfaces 113a, 113 of the bearings 114a, 114b
b and the outer peripheral surfaces 130s, 14 of the sleeves 130, 140
0s slides. Further, the inner peripheral surfaces 133 and 143 of the sleeves 130 and 140 and the shaft portion 124 of the flap member 120 are included.
It is preferable that the outer peripheral surfaces of a and 124b can slide. This is because by having two pairs of sliding surfaces, friction when the flap member 120 rotates is further reduced.

【0032】 ダクト110は、互いにほぼ平行の一対
の側面110s、110tを有していて、壁部112又
は軸受け部114a、114bには、ダクト110の一
方の側面110sから軸受け孔113a、113bに連
通する溝116a、116bが形成されている。溝11
6a、116bは、壁部112の軸長手方向と平行に形
成されている。フラップ部材120の軸部124a、1
24bが、それぞれ、溝116a、116bを順次通る
ことによりダクト110の軸受け部114a、114b
に挿入することができる。即ち、図7(c)、(d)
で、溝116a、116bの幅116cは、フラップ部
材120の軸部124a、124bの外径以上であるこ
とが好ましい。図7では、溝116a、116bの幅1
16cは、軸受け孔113a、113bの直径に形成さ
れている。
The duct 110 has a pair of side surfaces 110s and 110t substantially parallel to each other. The wall portion 112 or the bearing portions 114a and 114b communicates with the bearing holes 113a and 113b from one side surface 110s of the duct 110. Grooves 116a and 116b are formed. Groove 11
6a and 116b are formed parallel to the axial direction of the wall 112. Shafts 124a of flap member 120, 1
24b pass through the grooves 116a and 116b, respectively, so that the bearing portions 114a and 114b of the duct 110 are
Can be inserted. That is, FIG. 7 (c), (d)
The width 116c of the grooves 116a and 116b is preferably greater than or equal to the outer diameter of the shaft portions 124a and 124b of the flap member 120. In FIG. 7, the width 1 of the grooves 116a and 116b
16c is formed in the diameter of the bearing holes 113a and 113b.

【0033】 図8で、フラップ部材120は、ほぼ円
盤形状を有するフラップ部122と、ほぼ円柱形状を有
する一対の軸部124a、124bと、フラップ部12
2と一対の軸部124a、124bとを接続する一対の
接続部127a、128a、127b、128bとを有
する。フラップ部材120の回動軸は、フラップ部12
2の中心を貫き、軸部124a、124bの軸と共通す
る。フラップ部122は、互いに平行である一対の側面
122s、122tを有する。フラップ部122の周面
122uは、側面122s、122tの垂線方向に対
し、回動方向に20度傾いた円筒面を有する。例えば、
図5のように、フラップ部122がダクト110の内部
空間111を閉鎖した時には、フラップ部122は壁部
112の軸長手方向と約20度で交わることになる。こ
の角度が10〜30度であることが好ましい。軸部12
4aは、レバー162を固定するための切り欠き部12
6を有している。レバー162が動くのに従って、フラ
ップ部122が回動する。
In FIG. 8, the flap member 120 includes a flap portion 122 having a substantially disc shape, a pair of shaft portions 124 a and 124 b having a substantially columnar shape, and the flap portion 12.
2 and a pair of connecting portions 127a, 128a, 127b, 128b for connecting the pair of shaft portions 124a, 124b. The rotation axis of the flap member 120 is the flap portion 12
It passes through the center of 2 and is common to the axes of the shaft portions 124a and 124b. The flap part 122 has a pair of side surfaces 122s and 122t which are parallel to each other. A peripheral surface 122u of the flap portion 122 has a cylindrical surface inclined by 20 degrees in the rotation direction with respect to the perpendicular direction of the side surfaces 122s and 122t. For example,
As shown in FIG. 5, when the flap portion 122 closes the internal space 111 of the duct 110, the flap portion 122 intersects the axial longitudinal direction of the wall portion 112 at about 20 degrees. This angle is preferably 10 to 30 degrees. Shaft 12
4a is a notch portion 12 for fixing the lever 162.
6. As the lever 162 moves, the flap portion 122 rotates.

【0034】 図8で、接続部はフラップ部材120の
回動軸を共有する回転体の形状を有していることが好ま
しく、接続部はこの回動軸に沿って当該フラップ部の中
心の方向に向かって先細りになっている部分、即ち、円
錐形状部127a、127bと、円錐形状部127a、
127bの底面に連続するフランジ128a、128b
とを有する。フランジ128a、128bと軸部124
a、124bとは、フラップ部122の周面122uの
近傍で接続することが好ましい。軸部124a、124
bとフラップ部122とは、接続部127a、127
b、128a、128bで接続するので、フラップ部材
120の回動トルクにより接続部に発生する応力集中を
低減することができる。
In FIG. 8, it is preferable that the connecting portion has a shape of a rotating body that shares the rotation axis of the flap member 120, and the connecting portion extends along the rotation axis toward the center of the flap portion. The tapered portions toward the end, that is, the conical portions 127a and 127b, and the conical portion 127a,
Flange 128a, 128b continuous to the bottom surface of 127b
And Flange 128a, 128b and shaft portion 124
It is preferable that the a and 124b are connected in the vicinity of the peripheral surface 122u of the flap portion 122. Shafts 124a, 124
b and the flap part 122, the connection parts 127a, 127
Since the connection is made by b, 128a, and 128b, it is possible to reduce the stress concentration generated in the connection portion by the rotating torque of the flap member 120.

【0035】 フランジ部128a、128bの端面1
29a、129bは、それぞれスリーブ130、140
の端面131、141に気密に接触することが好まし
く、これにより、フラップ部122が閉鎖している場合
に、流体がフランジ部128a、128bの端面129
a、129bとスリーブ130、140の端面131、
141との隙間より漏れることを防止することができ
る。フランジ部128a、128bの周面129c、1
29dは、それぞれ、スリーブ130、140の外周面
130s、140sと面一であることが好ましい。しか
し、フランジ部128a、128bの周面129c、1
29dは、それぞれ、スリーブ130、140の外周面
130s、140sより回動軸の径方向に大きくても良
いし、小さくても良い。
End face 1 of the flange portions 128a and 128b
29a and 129b are sleeves 130 and 140, respectively.
Airtightly contact the end faces 131, 141 of the flanges 128a, 128b so that when the flap 122 is closed, the fluid will end face 129 of the flanges 128a, 128b.
a, 129b and the end faces 131 of the sleeves 130, 140,
It is possible to prevent leakage from the gap with 141. Peripheral surfaces 129c, 1 of the flange portions 128a, 128b
29d is preferably flush with the outer peripheral surfaces 130s and 140s of the sleeves 130 and 140, respectively. However, the peripheral surfaces 129c and 1c of the flange portions 128a and 128b are
29d may be larger or smaller than the outer peripheral surfaces 130s and 140s of the sleeves 130 and 140 in the radial direction of the rotating shaft.

【0036】 一対のスリーブ130、140は、フラ
ップ部材120の回動軸を共有する回転体形状を有して
いて、フラップ部材120の一対の軸部124a、12
4bが回動するのに従って、回動することが好ましい。
スリーブ130は、円筒形状を有していて、一方の端面
131から他方の端面132に貫通する貫通孔133が
形成されている。フラップ部材120の軸部124aは
スリーブ130の貫通孔133に嵌入して、軸部124
aの切り欠き部126がスリーブ130の端面132よ
り突出する。
The pair of sleeves 130 and 140 have a shape of a rotating body that shares the rotation axis of the flap member 120, and the pair of shaft portions 124 a and 12 of the flap member 120.
It is preferable to rotate as 4b rotates.
The sleeve 130 has a cylindrical shape, and has a through hole 133 penetrating from one end surface 131 to the other end surface 132. The shaft portion 124 a of the flap member 120 is fitted into the through hole 133 of the sleeve 130, and the shaft portion 124 a
The notch 126 of a projects from the end surface 132 of the sleeve 130.

【0037】 スリーブ140は、一対の端面141、
142を有する形状をしていて、端面141には、フラ
ップ部材120の軸部124bを嵌入するための凹部1
43が形成されている。軸部124bの端面124cと
凹部143の間には隙間が形成されていてもよい。スリ
ーブ140の端面142は、頂点144を形成するよう
にテーパされている。端面142は、頂点144を中心
にR面取りされている曲面であって、スリーブ140
が、フラップ部材120と共に頂点144で回動し易く
なっている。
The sleeve 140 includes a pair of end surfaces 141,
The end surface 141 has a shape having 142, and the recess 1 for fitting the shaft portion 124b of the flap member 120 into the end surface 141.
43 are formed. A gap may be formed between the end surface 124c of the shaft portion 124b and the recess 143. The end surface 142 of the sleeve 140 is tapered to form the apex 144. The end surface 142 is a curved surface that is chamfered around the apex 144, and the sleeve 140
However, it is easy to rotate together with the flap member 120 at the apex 144.

【0038】 図5で、フラップ部122がダクト11
0を開いているときにフラップ部122の回動を拘束す
るためのストッパー151が設けられていることが好ま
しい。バタフライ弁が振動するときに、フラップ部12
2の振動を防止して、フラップ部材120の軸部124
aの切り欠き部126とレバー162との磨耗を防止で
きる。図5及び図6で、ダクト110、フラップ部材1
20、スリーブ130及びスリーブ140は、ハウジン
グ152、154が形成する内部空間に収納されてい
る。ただし、フラップ部材120の軸部124aの端部
は、ハウジング152、154の外部に突出する。ハウ
ジング152、154は、何れも流体の流路を形成する
壁部153、155を有し、かかる流路はダクト110
の内部空間111に連通する。ハウジング152、15
4は、何れも流体の流路を形成する壁部を有していて、
この流体の流路は、ダクト110の内部空間111に連
通する。ハウジング152は、スリーブ140、ダクト
110の軸受け部114bの端面等を支持する底部15
2aを有する。
In FIG. 5, the flap portion 122 has the duct 11
It is preferable to provide a stopper 151 for restraining the rotation of the flap portion 122 when the 0 is opened. When the butterfly valve vibrates, the flap portion 12
2 to prevent the vibration of the shaft member 124 of the flap member 120.
It is possible to prevent wear of the notch 126 of a and the lever 162. 5 and 6, the duct 110 and the flap member 1 are shown.
20, the sleeve 130, and the sleeve 140 are housed in the internal space formed by the housings 152 and 154. However, the end of the shaft portion 124a of the flap member 120 projects to the outside of the housings 152 and 154. Each of the housings 152 and 154 has wall portions 153 and 155 that form a fluid passage, and the passage is formed by the duct 110.
Communicates with the internal space 111. Housings 152, 15
4 has a wall portion that forms a fluid flow path,
This fluid flow path communicates with the internal space 111 of the duct 110. The housing 152 has a bottom portion 15 that supports the sleeve 140, the end surface of the bearing portion 114b of the duct 110, and the like.
2a.

【0039】 o−リング等の気密部材172が、ハウ
ジング152とダクト110の側面110tに挟まれて
固定され、o−リング等の気密部材174が、ハウジン
グ154とダクト110の側面110sに挟まれて固定
され、これにより、流体が漏れることを防止する。気密
部材172は、ダクト110の側面110tにおける内
部空間111の外側に配置され、側面110tにおける
内部空間111の直径より僅かに大きいことが好まし
い。気密部材174は、ダクト110の側面110sに
おける溝116a、116bの外側に配置され、側面1
10sにおける溝116a、116bの外側に配置され
ることが好ましい。
An airtight member 172 such as an o-ring is sandwiched and fixed between the housing 152 and the side surface 110 t of the duct 110, and an airtight member 174 such as an o-ring is sandwiched between the housing 154 and the side surface 110 s of the duct 110. It is fixed, which prevents fluid from leaking. The airtight member 172 is arranged outside the internal space 111 on the side surface 110t of the duct 110, and is preferably slightly larger than the diameter of the internal space 111 on the side surface 110t. The airtight member 174 is arranged outside the grooves 116a and 116b in the side surface 110s of the duct 110, and the side surface 1
It is preferably arranged outside the grooves 116a and 116b in 10s.

【0040】 レバー162には、フラップ部材120
の軸部124aの切り欠き部126を嵌入するための凹
部162aが形成されている。レバー162には、シー
ト158をレバーの外表面と面一に固定するための凹部
162bが形成されている。凹部162bは、レバー1
62に対して凹部162aの反対側に形成されている。
レバー162は、取っ手163を有していて、取っ手1
63はアクチュエータ184の連結棒185に連結す
る。取っ手163には、ジョイントピン178を貫通す
るための貫通孔が形成されている。ジョイントピン17
8が取っ手163の貫通孔及びジョイント176を貫通
して取っ手163及び連結棒185を固定する。
The lever 162 includes a flap member 120.
A recess 162a for fitting the notch 126 of the shaft portion 124a is formed. The lever 162 has a recess 162b for fixing the seat 158 flush with the outer surface of the lever. The recess 162b is formed by the lever 1
It is formed on the side opposite to the recess 162 a with respect to 62.
The lever 162 has a handle 163, and the handle 1
63 is connected to the connecting rod 185 of the actuator 184. A through hole for penetrating the joint pin 178 is formed in the handle 163. Joint pin 17
8 penetrates the through hole of the handle 163 and the joint 176 to fix the handle 163 and the connecting rod 185.

【0041】 薄い円環形状を有する気密部材160
が、レバー162の凹部162aの回りの端面162c
と、スリーブ130の端面132との間に挟まれて固定
されている。気密部材160により、スリーブ130の
内周面133と軸部124aの外周面との間からの流体
の漏洩をより一層防止することができる。また、気密部
材160が、スリーブ130の外周面130sとダクト
110の軸受け部114aの内周面113aとの間、即
ち、摺動面を覆うことが好ましく、これにより摺動面よ
り流体が漏れることをより一層防止することができる。
レバー保持部材164は、ボルト、ネジ等の締結具であ
ってもよく、ナット166及びキャップ156を貫通し
て、レバー保持部材164の頂点164aが、レバー1
62に固定されたシート158に当接し、レバー162
を回動可能にフラップ部材120の軸部124aの切り
欠き部126に固定する。レバー保持部材164は、フ
ラップ部材120の回動軸を共有する。
Airtight member 160 having a thin annular shape
Is the end surface 162c around the recess 162a of the lever 162.
And the end surface 132 of the sleeve 130 are sandwiched and fixed. The airtight member 160 can further prevent leakage of fluid from between the inner peripheral surface 133 of the sleeve 130 and the outer peripheral surface of the shaft portion 124a. Further, it is preferable that the airtight member 160 covers the outer peripheral surface 130s of the sleeve 130 and the inner peripheral surface 113a of the bearing portion 114a of the duct 110, that is, the sliding surface, so that the fluid leaks from the sliding surface. Can be further prevented.
The lever holding member 164 may be a fastener such as a bolt or a screw, and penetrates the nut 166 and the cap 156 so that the apex 164 a of the lever holding member 164 is the lever 1.
The seat 162 is fixed to the seat 158, and the lever 162
Is rotatably fixed to the notch 126 of the shaft portion 124a of the flap member 120. The lever holding member 164 shares the rotation axis of the flap member 120.

【0042】 アクチュエータ184の連結棒185は
並進運動をすることができ、レバー162が並進運動を
回動運動に変換する。ブラケット182がアクチュエー
タ184及びハウジング152を固定する。キャップ1
56は、レバー162の取っ手163が動き得るよう
に、レバー162を覆う。キャップ156のフランジ部
157と、ハウジング152のフランジ部153とは、
ボルト等の締結具で固定されている。
The connecting rod 185 of the actuator 184 is capable of translational movement, and the lever 162 converts the translational movement into rotational movement. Bracket 182 secures actuator 184 and housing 152. Cap 1
56 covers the lever 162 so that the handle 163 of the lever 162 can move. The flange portion 157 of the cap 156 and the flange portion 153 of the housing 152 are
It is fixed with fasteners such as bolts.

【0043】 バタフライ弁の製造方法としては、フラ
ップ部材120の一対の軸部124a、124bをダク
ト110の溝116a、116bに順次通して、ダクト
110の軸受け部114a、114bに挿入する。フラ
ップ部材120の一対の軸部の長さが異なる場合には、
長い軸部124aを溝116aを通してから軸受け部1
14aに挿入し、次いで、短い軸部124bを溝116
bを通してから軸受け部114bに挿入する。その後、
ダクト110の両端面から軸受け孔113a、113b
にそれぞれスリーブ130、140を挿入し、同時に、
フラップ部材120の軸部124a、124bをそれぞ
れスリーブ130、140に嵌入する。そして、ダクト
110、フラップ部材120、スリーブ130、140
をハウジング152、154に収納し、レバー162を
取り付けて、アクチュエータ184に連結する。
As a method of manufacturing the butterfly valve, the pair of shaft portions 124a and 124b of the flap member 120 are sequentially passed through the grooves 116a and 116b of the duct 110 and inserted into the bearing portions 114a and 114b of the duct 110. When the pair of shaft portions of the flap member 120 have different lengths,
After passing the long shaft portion 124a through the groove 116a, the bearing portion 1
14a, and then the short shank 124b is inserted into the groove 116.
After passing through b, the bearing portion 114b is inserted. afterwards,
Bearing holes 113a and 113b from both end surfaces of the duct 110
Insert the sleeves 130 and 140 into the
The shaft portions 124a and 124b of the flap member 120 are fitted into the sleeves 130 and 140, respectively. Then, the duct 110, the flap member 120, the sleeves 130, 140
Is housed in the housings 152 and 154, the lever 162 is attached, and the actuator 162 is connected.

【0044】 フラップ部材120のフラップ部122
と一対の軸部124a、124bとが一体的に形成され
ていて、好ましくは、フラップ部122と一対の軸部1
24a、124bと一対の軸受け部127a、127
b、128a、128bが一体的に形成されている。即
ち、好ましくは、フラップ部材120全体が一体的に形
成されている。一体的に形成されているとは、所望形状
のセラミック成形体を焼結することにより得られる場合
を包含する。例えば、フラップ部と、一対の軸部と、一
対の接続部を有するセラミック成形体をセラミック粉末
を含有する原料より成形し、成形体を白加工し、焼結す
る。セラミック粉末としては、例えば、窒化珪素、炭化
珪素が用いられる。
The flap portion 122 of the flap member 120
And the pair of shaft portions 124a and 124b are integrally formed, and preferably, the flap portion 122 and the pair of shaft portions 1 are formed.
24a, 124b and a pair of bearings 127a, 127
b, 128a, 128b are integrally formed. That is, preferably, the entire flap member 120 is integrally formed. The term “integrally formed” includes a case obtained by sintering a ceramic molded body having a desired shape. For example, a ceramic molded body having a flap portion, a pair of shaft portions, and a pair of connecting portions is molded from a raw material containing ceramic powder, and the molded body is white-processed and sintered. As the ceramic powder, for example, silicon nitride or silicon carbide is used.

【0045】 成形工程では、射出成形、鋳込み成形又
はプレス成形及び機械加工により成形する。射出成形で
は、セラミック粉末と樹脂、ワックス等の有機バインダ
ーとを含有する成形材料をインラインスクリュー型等の
成型機で成形し、次いで、有機バインダーを除去するた
めに加圧下又は大気圧下で脱脂し、成形体を得る。鋳込
み成形では、セラミック粉末と少量の有機バインダーと
解膠剤と溶媒とを含有するスラリーを固形鋳込み、加圧
鋳込み等により成形し、次いで、乾燥、有機バインダー
除去を行い、成形体を得る。
In the molding step, injection molding, cast molding or press molding and machining are performed. In injection molding, a molding material containing a ceramic powder and an organic binder such as resin or wax is molded by a molding machine such as an in-line screw type, and then degreased under pressure or atmospheric pressure to remove the organic binder. , A molded body is obtained. In the cast molding, a slurry containing a ceramic powder, a small amount of an organic binder, a peptizer and a solvent is solid-cast, molded by pressure casting, etc., then dried and the organic binder is removed to obtain a molded product.

【0046】 プレス成形及び機械加工では、セラミッ
ク粉末と少量の有機バインダーとを含有する顆粒粉末を
低圧でプレス成形し、加熱して有機バインダーを除去
し、マシニングセンター等でセラミック静翼を削りだ
し、成形体を得る。マシニングセンターを用いた機械加
工では、湿式、乾式の何れでもよく、湿式の場合は、成
形体の強度を付与するため、仮焼するのが好ましい。乾
式の場合は、マシニングセンターを用いた機械加工の後
に、有機バインダーを除去してもよい。焼結では、セラ
ミック粉末に応じた雰囲気、温度を選定すればよい。通
常は、窒化珪素では、窒素雰囲気中で約1700℃に保
持すればよく、炭化珪素では、アルゴン雰囲気中で約2
000℃に保持すればよい。また、焼結後に仕上げ加工
をする場合がある。
In the press molding and machining, a granular powder containing a ceramic powder and a small amount of an organic binder is press molded at low pressure, the organic binder is removed by heating, and a ceramic stationary blade is shaving with a machining center or the like, and molded. Get the body. The mechanical processing using a machining center may be either wet or dry. In the case of wet processing, calcination is preferable in order to impart strength to the molded product. In the case of the dry type, the organic binder may be removed after machining using a machining center. For sintering, the atmosphere and temperature may be selected according to the ceramic powder. Usually, for silicon nitride, it may be maintained at about 1700 ° C. in a nitrogen atmosphere, and for silicon carbide, it may be maintained at about 2700 in an argon atmosphere.
It may be maintained at 000 ° C. In addition, finishing may be performed after sintering.

【0047】[0047]

【発明の効果】 本発明では、プレ触媒要素、吸着要
素、ハニカムヒーターの数が少なくても足りるので、プ
レ触媒要素等の全体の熱容量が小さくなり、プレ触媒要
素等が着火温度に達する時間が短くなる。また、エンジ
ン始動時などでは、排気ガスが少数のプレ触媒要素等に
集中することからも、プレ触媒要素等が着火温度に達す
る時間が短くなる。また、バルブを用いることにより、
高温の排気ガスは、バイパス流路ではなく、メイン流路
を流すことができるので、プレ触媒要素等は高温の排気
ガスに長時間晒されず、劣化を防止することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION In the present invention, the number of pre-catalyst elements, adsorption elements, and honeycomb heaters is sufficient, so the total heat capacity of the pre-catalyst elements and the like becomes small, and the time for the pre-catalyst elements and the like to reach the ignition temperature is It gets shorter. In addition, since the exhaust gas concentrates on a small number of pre-catalyst elements and the like when the engine is started, the time for the pre-catalyst elements and the like to reach the ignition temperature is shortened. Also, by using a valve,
Since the high-temperature exhaust gas can flow through the main flow path instead of the bypass flow path, the pre-catalyst element and the like are not exposed to the high-temperature exhaust gas for a long time, and deterioration can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 エンジン及び本発明の排気バイパスシステム
の一実施態様の説明図である。
FIG. 1 is an illustration of an embodiment of an engine and an exhaust bypass system of the present invention.

【図2】 エンジン及び本発明の排気バイパスシステム
の他の実施態様の説明図である。
FIG. 2 is an illustration of another embodiment of the engine and exhaust bypass system of the present invention.

【図3】 エンジン及び本発明の排気バイパスシステム
の他の実施態様の説明図である。
FIG. 3 is an illustration of an engine and another embodiment of the exhaust bypass system of the present invention.

【図4】 エンジン及び本発明の排気バイパスシステム
の他の実施態様の説明図である。
FIG. 4 is an illustration of an engine and another embodiment of the exhaust bypass system of the present invention.

【図5】 本発明に用いうるバタフライ弁の説明図であ
る。(a)一部を切欠いた正面図である。(b)A−
A’線に沿って切断した断面図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a butterfly valve that can be used in the present invention. (A) It is the front view which notched one part. (B) A-
It is sectional drawing cut | disconnected along the A'line.

【図6】 バタフライ弁の左側面の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the left side surface of the butterfly valve.

【図7】 バタフライ弁に用いられるダクトの説明図で
ある。(a)B−B’線に沿って切断した断面図であ
る。(b)正面図である。(c)C−C’線に沿って切
断した断面図である。(d)D−D’線に沿って切断し
た断面図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a duct used for a butterfly valve. (A) It is sectional drawing cut | disconnected along the BB 'line. (B) It is a front view. (C) It is sectional drawing cut | disconnected along CC 'line. (D) It is sectional drawing cut | disconnected along the DD 'line.

【図8】 バタフライ弁に用いられるフラップ部材の説
明図である。(a)E方向からみた説明図である。
(b)平面図である。(c)側面図である。(d)正面
図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a flap member used in a butterfly valve. (A) It is explanatory drawing seen from the E direction.
(B) It is a top view. (C) It is a side view. (D) It is a front view.

【図9】 エンジン及び従来の排気バイパスシステムの
一実施態様の説明図である。
FIG. 9 is an illustration of an embodiment of an engine and a conventional exhaust bypass system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・排気バイパスシステム、12a、12b、12
c、12d・・・メイン流路、13・・・メイン流路、14
a、14b、14c、14d・・・分岐点、15・・・合流
点、16・・・バイパス流路、17・・・分岐点、18、18
a、18b、18c、18d・・・合流点、19a、19
b、19c・・・合流点、22a、22b、22c、22
d・・・バタフライ弁、23a、23b、23c、23d・
・・センサ、24、24a、24b・・・プレ触媒要素、吸
着要素又はハニカムヒーター、25・・・ハニカムヒータ
ー又は吸着要素、26、26a、26b、26c、26
d・・・メイン触媒要素、30・・・エンジン、32a、32
b、32c、32d、32e、32f・・・シリンダ、4
0a、40b・・・エキゾースト・マニホールド、100・
・・バタフライ弁、110・・・ダクト、110s、110
t・・・ダクトの側面、111・・・内部空間、112・・・壁
部、113a、113b・・・軸受け孔、114a、11
4b・・・軸受け部、116a、116b・・・溝、116c
・・・溝の幅、120・・・フラップ部材、122・・・フラッ
プ部、124a、124b・・・軸部、126・・・切り欠き
部、127a、127b・・・円錐形状部、128a、1
28b・・・フランジ部、129a、129b・・・フランジ
部の端面、129c、129d・・・フランジ部の周面、
130・・・スリーブ、131、132・・・端面、140・・
・スリーブ、141、142・・・端面、143・・・凹部、
144・・・頂点、151・・・ストッパー、152、154
・・・ハウジング、156・・・キャップ、158・・・シー
ト、160・・・気密部材、162・・・レバー、164・・・
レバー保持器、166・・・ナット、172、174・・・気
密部材、176・・・ジョイント、178・・・ジョイントピ
ン、180・・・ジョイントリング、182・・・ブラケッ
ト、184・・・アクチュエータ、185・・・連結棒、18
6・・・調節器
10 ... Exhaust gas bypass system, 12a, 12b, 12
c, 12d ... Main flow path, 13 ... Main flow path, 14
a, 14b, 14c, 14d ... Branching point, 15 ... Confluence point, 16 ... Bypass flow path, 17 ... Branching point, 18,18
a, 18b, 18c, 18d ... Confluence point, 19a, 19
b, 19c ... Confluence point, 22a, 22b, 22c, 22
d ... Butterfly valve, 23a, 23b, 23c, 23d
..Sensor, 24, 24a, 24b ... Pre-catalyst element, adsorption element or honeycomb heater, 25 ... Honeycomb heater or adsorption element, 26, 26a, 26b, 26c, 26
d ... Main catalyst element, 30 ... Engine, 32a, 32
b, 32c, 32d, 32e, 32f ... Cylinder, 4
0a, 40b ... Exhaust manifold, 100.
..Butterfly valves, 110 ... Ducts, 110s, 110
t ... Side surface of duct, 111 ... Internal space, 112 ... Wall portion, 113a, 113b ... Bearing holes, 114a, 11
4b ... Bearing portion, 116a, 116b ... Groove, 116c
... Width of groove, 120 ... Flap member, 122 ... Flap part, 124a, 124b ... Shaft part, 126 ... Notch part 127a, 127b ... Conical shape part, 128a, 1
28b ... Flange portion, 129a, 129b ... Flange portion end surface, 129c, 129d ... Flange portion peripheral surface,
130 ... Sleeve, 131, 132 ... End face, 140 ...
-Sleeve, 141, 142 ... End face, 143 ... Recessed portion,
144 ... Apex, 151 ... Stopper, 152, 154
... Housing, 156 ... Cap, 158 ... Sheet, 160 ... Airtight member, 162 ... Lever, 164 ...
Lever holder, 166 ... Nut, 172, 174 ... Airtight member, 176 ... Joint, 178 ... Joint pin, 180 ... Joint ring, 182 ... Bracket, 184 ... Actuator 185 ... Connecting rod, 18
6 ... Regulator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01D 53/87 F01N 9/00 A F01N 3/08 F02D 9/04 E 3/24 F16K 1/22 A C 7/08 E 9/00 B01D 53/34 A F02D 9/04 116H F16K 1/22 53/36 B ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location B01D 53/87 F01N 9/00 A F01N 3/08 F02D 9/04 E 3/24 F16K 1/22 AC 7/08 E 9/00 B01D 53/34 A F02D 9/04 116H F16K 1/22 53/36 B

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のメイン流路と、当該メイン流路の
少なくとも二つに接続するバイパス流路と、当該バイパ
ス流路に配置された、プレ触媒要素、吸着要素又はハニ
カムヒーターと、当該プレ触媒要素、当該吸着要素又は
当該ハニカムヒーターよりも下流に配置されたメイン触
媒要素とを有する、内燃機関の排気バイパスシステム。
1. A plurality of main flow paths, a bypass flow path connected to at least two of the main flow paths, a pre-catalyst element, an adsorption element or a honeycomb heater disposed in the bypass flow path, An exhaust gas bypass system for an internal combustion engine, comprising: a catalyst element, the adsorption element, or a main catalyst element disposed downstream of the honeycomb heater.
【請求項2】 当該バイパス流路に、当該プレ触媒要素
が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の排
気バイパスシステム。
2. The exhaust bypass system according to claim 1, wherein the pre-catalyst element is arranged in the bypass flow passage.
【請求項3】 当該メイン触媒要素が、当該メイン流路
に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記
載の排気バイパスシステム。
3. The exhaust bypass system according to claim 1, wherein the main catalyst element is arranged in the main flow path.
【請求項4】 排気ガスの流れを当該バイパス流路に切
り換えるためのバルブが配置されていることを特徴とす
る請求項1、2又は3に記載の排気バイパスシステム。
4. The exhaust bypass system according to claim 1, wherein a valve for switching the flow of exhaust gas to the bypass flow passage is arranged.
【請求項5】 当該バルブが、当該メイン流路の各々に
配置されていることを特徴とする請求項4に記載の排気
バイパスシステム。
5. The exhaust bypass system according to claim 4, wherein the valve is disposed in each of the main flow paths.
【請求項6】 当該排気バイパスシステムは、当該バル
ブの開閉を制御するための中央演算処理装置と、当該中
央演算処理装置に信号を出力するためのセンサとを有
し、当該センサは、当該メイン流路に配置されているこ
とを特徴とする請求項4又は5に記載の排気バイパスシ
ステム。
6. The exhaust bypass system includes a central processing unit for controlling opening and closing of the valve, and a sensor for outputting a signal to the central processing unit, the sensor being the main unit. The exhaust bypass system according to claim 4 or 5, wherein the exhaust bypass system is arranged in a flow path.
【請求項7】 当該バルブが、バタフライ弁であること
を特徴とする請求項4、5又は6に記載の排気バイパス
システム。
7. The exhaust bypass system according to claim 4, 5 or 6, wherein the valve is a butterfly valve.
【請求項8】 当該バタフライ弁は、排気ガスの流れを
遮るために、回動できるフラップ部を有し、当該フラッ
プ部が、窒化珪素、炭化珪素、サイアロンなどのセラミ
ックスから構成されていることを特徴とする請求項7に
記載の排気バイパスシステム。
8. The butterfly valve has a flap part that can rotate to block the flow of exhaust gas, and the flap part is made of ceramics such as silicon nitride, silicon carbide, and sialon. The exhaust bypass system of claim 7, wherein the exhaust bypass system comprises:
【請求項9】 当該バタフライ弁は、ダクトと、フラッ
プ部材と、一対のスリーブとを有し、 当該ダクトは、内部空間を形成するための壁部と、当該
壁部に連続する一対の軸受け部とを有し、当該軸受け部
の各々には、当該内部空間に連通する軸受け孔が形成さ
れ、 当該フラップ部材は、フラップ部と、当該フラップ部の
回動軸方向に伸びる一対の軸部とを有し、当該フラップ
部が当該ダクトの当該内部空間で回動可能になるよう
に、当該フラップ部材の一対の当該軸部が、それぞれ、
当該ダクトの一対の当該軸受け孔に挿入されて固定さ
れ、当該フラップ部材が、窒化珪素、炭化珪素、サイア
ロンなどのセラミックスで実質的に構成され、当該フラ
ップ部と一対の当該軸部とが一体的に形成され、 一対の当該スリーブは、それぞれ、当該ダクトの当該軸
受け部と当該フラップ部材の一対の当該軸部との間に配
置されていることを特徴とする請求項7に記載の排気バ
イパスシステム。
9. The butterfly valve includes a duct, a flap member, and a pair of sleeves, and the duct includes a wall portion for forming an internal space, and a pair of bearing portions continuous with the wall portion. And a bearing hole communicating with the internal space is formed in each of the bearing portions, and the flap member includes a flap portion and a pair of shaft portions extending in a rotation axis direction of the flap portion. And a pair of the shaft portions of the flap member are respectively provided so that the flap portion can rotate in the internal space of the duct.
The flap member is inserted into and fixed to the pair of bearing holes of the duct, and the flap member is substantially made of ceramics such as silicon nitride, silicon carbide, and sialon, and the flap portion and the pair of shaft portions are integrally formed. The exhaust bypass system according to claim 7, wherein the pair of sleeves are arranged between the bearing portion of the duct and the pair of shaft portions of the flap member, respectively. .
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003293749A (en) * 2002-03-29 2003-10-15 Kanesaka Gijutsu Kenkyusho:Kk Exhaust emission control device for multicylinder diesel engine
JP2007046556A (en) * 2005-08-11 2007-02-22 Nissan Motor Co Ltd Exhaust system for internal combustion engine
CN101943046A (en) * 2009-07-06 2011-01-12 Dr.Ing.h.c.F.保时捷股份公司 Exhaust system for an internal combustion engine

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