JPH11173145A - 排気管集合装置 - Google Patents

排気管集合装置

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JPH11173145A
JPH11173145A JP34140097A JP34140097A JPH11173145A JP H11173145 A JPH11173145 A JP H11173145A JP 34140097 A JP34140097 A JP 34140097A JP 34140097 A JP34140097 A JP 34140097A JP H11173145 A JPH11173145 A JP H11173145A
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JP
Japan
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exhaust gas
exhaust
catalyst
exhaust pipe
chamber
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Withdrawn
Application number
JP34140097A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenzo Kubo
肩三 久保
Tetsuya Tamechika
哲也 為近
Noboru Kawakami
昇 川上
Tetsuya Morimoto
哲也 森本
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.)
Mitsubishi Motors Corp
Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11173145A publication Critical patent/JPH11173145A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/008Mounting or arrangement of exhaust sensors in or on exhaust apparatus

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒の温度均一性が高まるとともに、O2
ンサによる酸素濃度の測定を精度良く行うことができる
ような排気管集合装置を提供する。 【解決手段】 触媒の上流側に設ける排ガス導入チャン
バ12と、このチャンバ12に接続されかつチャンバ1
2の円筒部20の内周壁20aにこの円筒部20の周方
向に間隔を存して複数箇所に開口する複数の排気管13
とを有する排気管集合装置10であって、各排気管13
は、チャンバ12の内部に一定方向の排ガス旋回流Fが
生じるように、各排気管13の中心軸Bを円筒部20の
中心Aに対し同一旋回方向に偏るよう指向させて設けて
いる。また、旋回流Fの中心領域CにO2 センサの感応
部が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、エンジン、特に
内燃機関において、触媒を備えた排気系を構成する排気
管集合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関(以下、エンジンと呼ぶ)の排
気系において、触媒の低温活性を早めるために、触媒の
搭載位置を極力燃焼室に近付けることが行われている。
例えば図6に示す従来の排気管集合装置1の場合、排気
多岐管(エキゾーストマニホールド)2の下流側に、触
媒3を収容した排ガス導入チャンバ4を接続し、燃焼室
5から排出される高温の排出ガスが触媒3に到達するま
での時間を短縮化している。排気多岐管2は、気筒数に
応じた本数(例えば4本)の排気管6を備えており、こ
れらの排気管6を触媒3の上流側に開口させている。
【0003】このエンジンにおいて、各気筒の燃焼室5
から排出された高温ガスは、各気筒の排気管6を経て排
ガス導入チャンバ4に導入され、触媒3を通ることによ
り、所定の触媒作用がなされる。触媒3の上流側には、
排出ガス中の酸素濃度を検出ためにO2 センサ7が設け
られており、検出された排出ガス中のO2 濃度に基いて
燃料噴射系の混合気制御を行うようにしている。O2
ンサ7は排気管6の開口部6aの近傍に設けられてお
り、O2 センサ7の感応部7aが触媒3側に突き出てい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】触媒の耐久性は、触媒
に作用する温度によって大きく左右されるため、触媒に
触れるガスの温度が高過ぎることは、触媒の寿命を縮め
る結果となる。特に、触媒の一部に局部的に温度の高い
部位を生じることは、触媒全体の機能を劣化させること
になる。
【0005】触媒の機能を確保するには、触媒に導入さ
れる前の各排気管の排出ガスが十分混合されていること
が望まれるが、図6に示す従来の排気管集合装置1のよ
うに各排気管6の開口部6aが触媒3の端面に対向して
いるものでは、排出ガスが触媒3の上流で積極的に混ざ
り合わないため、触媒内の流量分布に偏りが生じること
になる。このことは触媒3の温度均一性を悪くする原因
となり、しかも排気管6の開口部6aから吐出された高
温の排出ガスがダイレクトに触媒3に当たることなどに
より、触媒3の一部に高温部が発生することがある。
【0006】また図6に示す従来例の場合、排ガス導入
チャンバ4内に設けたO2 センサ7は、その感応部7a
に排出ガスが当たりにくい向きとなっており、しかもチ
ャンバ4内における排出ガスの滞留時間が短いため、排
出ガス中の酸素成分を正確に測定できないことがあっ
た。
【0007】従ってこの発明の第1の目的は、触媒上流
側の高温の排出ガスを十分混合させることができ、触媒
の機能を確保できるような排気管集合装置を提供するこ
とにある。また第2の目的は、O2 センサによる酸素濃
度の測定を精度良く行うことができるような排気管集合
装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記第1の目的を果たす
ための本発明の排気管集合装置は、請求項1に記載した
ように、触媒の上流側に設ける円筒部を有する排ガス導
入チャンバと、前記排ガス導入チャンバの円筒部に接続
されかつ該円筒部の内周壁に該円筒部の周方向に間隔を
存して複数箇所に開口する複数の排気管とを有し、これ
ら排気管は、前記排ガス導入チャンバの内部に一定方向
の排ガス旋回流が生じるように、各排気管の中心軸が前
記排ガス導入チャンバの円筒部の中心に対し同一旋回方
向に偏るよう指向させている。
【0009】このように構成された本発明の排気管集合
装置において、各気筒の排気管から触媒上流の排ガス導
入チャンバに導入された高温の排出ガスは、該チャンバ
内で一定方向の旋回流を生じたのち、触媒に導入され
る。
【0010】前記第2の目的を果たすための本発明の排
気管集合装置は、請求項2に記載したように構成され、
排ガス導入チャンバ内において旋回流を生じる排出ガス
中の酸素濃度は、排ガス旋回流のほぼ中央に位置するO
2 センサの感応部によって検出される。
【0011】好ましくは、各排気管の中心軸が排ガス導
入チャンバ内において少し触媒側を向くように、各排気
管の中心軸を排ガス導入チャンバの軸線方向と直角な線
分に対して角度をつけることにより、互いに向かい合う
排気管相互の干渉を低減させるようにしてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態につい
て、図1から図4を参照して説明する。本発明に係る排
気管集合装置10は、触媒11の上流側に設ける排ガス
導入チャンバ12と、エンジンの気筒数に応じた本数の
排気管13と、排ガス導入チャンバ12に装着されたO
2 センサ14などを備えている。
【0013】触媒11は、両端が開口する筒状のハウジ
ング16に収容されている。ハウジング16の外側はカ
バー17で覆われている。図示例の場合、ハウジング1
6の一端側(排出ガスの入口側)に、排ガス導入チャン
バ12が連続して設けられている。排ガス導入チャンバ
12と触媒のハウジング16は、板金プレス等によって
互いに一体に成形されていてもよいし、あるいは、互い
に別体に成形した排ガス導入チャンバ12とハウジング
16を、溶接等の適宜の固定手段によって接続してもよ
い。ハウジング16の他端側に排ガス出口18が形成さ
れている。
【0014】排ガス導入チャンバ12は、円筒状に成形
された円筒部20と、円筒部20の一端側を塞ぐ端壁2
1と、円筒部20の他端側、すなわち触媒11側に連続
するテーパ部22とを含んでいる。テーパ部22は触媒
11に向かって末広がり形状(ほぼ円錐台の形状)とな
っている。
【0015】図1に示すように、各排気管13の一端側
開口部13aは、排ガス導入チャンバ12の円筒部20
の内周壁20aにおいて、それぞれ円筒部20の周方向
に互いに間隔をおいてチャンバ12の中央に向かって開
口している。この明細書で言うチャンバ12の中央と
は、円筒部20の中心Aを含む領域を意味する。円筒部
20は必ずしも真円である必要はなく、要するにその中
心Aまわりに下記旋回流Fを生じさせることのできる形
状であればよい。
【0016】これら複数の排気管13は、その開口部1
3aからチャンバ12内に導入された排出ガスが図1に
おいて反時計回り方向の旋回流Fを生じるように、各排
気管13の中心軸Bが円筒部20の中心Aに対し同一旋
回方向に偏った側を指向させて設けている。
【0017】またこの実施形態の場合、図2に示すよう
に、各排気管13の中心軸Bが排ガス導入チャンバ12
内において少し触媒11側を向くように、チャンバ12
の軸線Dと直角な線分Lに対して排気管13の中心軸B
を、ある程度の角度θ(例えば10〜12°程度)をつ
けて傾斜させている。こうすることにより、互いに向か
い合う排気管13どうしの干渉を低減させることができ
る。
【0018】各排気管13の他端13bには、各排気管
13をシリンダヘッド(図示せず)に固定するためにフ
ランジ状の取付板25が設けられている。この排気管1
3の他端13bは各気筒の燃焼室に接続されている。こ
れら排気管13と取付板25は排気多岐管(エキゾース
トマニホールド)26を構成する。各排気管13は、排
ガス導入チャンバ12の周方向の所定位置からシリンダ
ヘッド側の取付板19に向かわせるために、適度な曲率
の湾曲部13cを有する形状となっている。この排気多
岐管26は鋳造品でもよいし、板金の成形品であっても
よい。なお本実施形態の場合は、パイプ状の板金の成形
品として形成されている。
【0019】排ガス導入チャンバ12の端壁21の中央
部に設けたセンサ取付部30にO2センサ14が装着さ
れている。O2 センサ14はこのチャンバ12に導入さ
れた排出ガスの酸素濃度を検出するためのものであり、
2 センサ14の感応部31は、チャンバ12内におい
て各排気管13の中心軸Bの延長線で囲まれる旋回流中
心領域C(図1に示す)に位置している。
【0020】このように構成された排気管集合装置10
は、各排気管13の開口部13aの近傍における中心軸
Bがチャンバ12の円筒部20の中心Aに対して同一旋
回方向に偏った側を指向しているため、エンジンの稼働
中に各排気管13から排ガス導入チャンバ12に導入さ
れる高温の排出ガスは、このチャンバ12内で円筒部2
0の中心Aまわりに旋回流Fを生じてから触媒11に導
入される。
【0021】また、チャンバ12内において排出ガスが
旋回しつつ、その酸素濃度がO2 センサ14によって検
出される。O2 センサ14の感応部31は旋回流中心領
域Cに設けられており、しかも旋回中の排出ガスがO2
センサ14の感応部31に対して交差する方向に流れる
ので、排出ガスが感応部31に十分に接触することがで
きることにより、酸素濃度が高精度に検出される。
【0022】なお、この発明を実施するに当たって、こ
の発明を構成するチャンバや触媒、排気管あるいはO2
センサ等を始めとして、各構成要素を適宜に変形して実
施できることは言うまでもない。たとえば、図5に示す
排気多岐管26′のように、下半部と上半部を互いに別
体の板金製とし、各々の排気多岐管と一体に排ガス導入
チャンバ12を形成してもよく、また、必ずしも各排気
多岐管を各々別々にチャンバ12に接続する必要はな
い。
【0023】
【発明の効果】請求項1に記載した本発明の排気管集合
装置によれば、触媒に導入される排出ガスを触媒の直前
において旋回流によって十分混合させることができ、触
媒内での流量分布や温度分布が均一化に近付くととも
に、触媒に局部的な高温箇所が生じることを回避できる
ことにより触媒作用と耐久性が確保される。そして触媒
の上流における排ガス滞留時間が比較的長くなり、触媒
の低温活性を早めることもできる。また請求項2に記載
した発明によれば、O2 センサによる酸素感度の測定を
精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の排気管集合装置を一部
断面で示す平面図。
【図2】 図1に示された排気管集合装置を一部断面で
示す正面図。
【図3】 図1に示された排気管集合装置の平面図。
【図4】 図3中のIV−IV線に沿う断面図。
【図5】 本発明の他の実施形態を示す排気管集合装置
の平面図。
【図6】 従来の排気管集合装置を一部断面で示す正面
図。
【符号の説明】 10…排気管集合装置 11…触媒 12…排ガス導入チャンバ 13…排気管 14…O2 センサ 20…円筒部 20a…内周壁
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 35/00 368 F02D 35/00 368B (72)発明者 川上 昇 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 森本 哲也 東京都大田区下丸子四丁目21番1号 三菱 自動車エンジニアリング株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】触媒の上流側に設ける円筒部を有する排ガ
    ス導入チャンバと、 前記排ガス導入チャンバの円筒部に接続されかつ該円筒
    部の内周壁に該円筒部の周方向に間隔を存して複数箇所
    に開口する複数の排気管とを有し、 これら排気管は、 前記排ガス導入チャンバの内部に一定方向の排ガス旋回
    流が生じるように、 各排気管の中心軸が前記排ガス導入チャンバの円筒部の
    中心に対し同一旋回方向に偏るよう指向させて設けたこ
    とを特徴とする排気管集合装置。
  2. 【請求項2】前記排ガス導入チャンバ内における旋回流
    の中心領域にO2 センサの感応部を配置したことを特徴
    とする請求項1記載の排気管集合装置。
JP34140097A 1997-12-11 1997-12-11 排気管集合装置 Withdrawn JPH11173145A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100733654B1 (ko) 2005-12-29 2007-06-29 지엠대우오토앤테크놀로지주식회사 와류 유동 방식의 촉매 컨버터
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Effective date: 20050301