JP2008163917A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関における排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
自動車等の内燃機関から排出される排気ガスを浄化する装置として、触媒が担持された触媒担体を備える排気ガス浄化装置が知られている。 As an apparatus for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile, an exhaust gas purifying apparatus having a catalyst carrier on which a catalyst is supported is known.
そして、このような排気ガス浄化装置を用いて排気ガスの浄化効率を高めるためには、触媒の上流端面に対し排気ガスの流速分布を一様にして、排気ガスを触媒担体に均一に流すことが重要である。 In order to increase the exhaust gas purification efficiency using such an exhaust gas purification device, the exhaust gas flow rate is made to flow uniformly through the catalyst carrier by making the flow velocity distribution of the exhaust gas uniform with respect to the upstream end face of the catalyst. is important.
ところで、排気ガス浄化装置の上流側にターボ過給機が配設される場合、ターボ過給機のタービン旋回に起因して排気ガスが螺旋流となり、曲がり管(エルボ),拡径部(コーン部)を経て螺旋流のまま排気ガス浄化装置に流入される。螺旋流は拡径部(コーン部)内で偏流となって触媒の上流端面に対し不均一に当たり、触媒における所期の浄化効率を実現し難いという問題がある。このような場合における、排気ガス浄化効率を高める手段として、特許文献1には、排気通路の曲がり部に流れ矯正手段である分流部を設置し、偏流を強制的に分散させる排気ガス浄化装置が提案されている。 By the way, when the turbocharger is arranged upstream of the exhaust gas purification device, the exhaust gas becomes a spiral flow due to the turbine turning of the turbocharger, and the bent pipe (elbow), the enlarged diameter part (cone) Part)) and flows into the exhaust gas purification device as a spiral flow. There is a problem that the spiral flow is unevenly distributed in the expanded diameter portion (cone portion) and non-uniformly hits the upstream end face of the catalyst, and it is difficult to achieve the desired purification efficiency in the catalyst. As a means for improving the exhaust gas purification efficiency in such a case,
しかしながら、特許文献1に記載の排気ガス浄化装置は、別体の流れ矯正手段(分流部)の設置により背圧上昇を誘起し、エンジン性能を悪化させる懸念がある。また、設置コストや組付作業が嵩むとともに、高温雰囲気下での耐久性も懸念される。 However, the exhaust gas purification device described in
本発明は上記問題に鑑み、排気ガス浄化装置に流入する排気ガスが螺旋流であっても、特別な装置を付加することなく優れた浄化効率を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide excellent purification efficiency without adding a special device even if the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification device is a spiral flow.
上記課題を解決するために、1番目の発明では、ターボ過給機に接続される排気ガス流入管と、該排気ガス流入管の下流側に連続するコーン部と、該コーン部の下流側に排気ガス浄化体とを備える排気ガス浄化装置において、前記排気ガス流入管が、前記ターボ過給機に接続される直管部と、該直管部と前記コーン部を連通する屈曲部とを備え、前記直管部の管軸を、該管軸の軸方向視において前記排気ガス浄化体の中心軸に対し前記排気ガスの螺旋流の旋回方向側にオフセットさせた。 In order to solve the above-mentioned problem, in the first invention, an exhaust gas inflow pipe connected to the turbocharger, a cone part continuous to the downstream side of the exhaust gas inflow pipe, and a downstream side of the cone part In the exhaust gas purifying apparatus comprising an exhaust gas purifying body, the exhaust gas inflow pipe includes a straight pipe part connected to the turbocharger, and a bent part communicating the straight pipe part and the cone part. The tube axis of the straight pipe portion is offset to the swirl direction side of the spiral flow of the exhaust gas with respect to the central axis of the exhaust gas purifier when viewed in the axial direction of the tube axis.
2番目の発明では、1番目の発明において、前記屈曲部の下流端部の管軸を、前記排気ガス浄化体の上流端面の略中心に指向させるとともに、前記上流端面との実角度θを15°≦θ≦75°に設定した。 In the second invention, in the first invention, the tube axis of the downstream end portion of the bent portion is directed to the substantial center of the upstream end surface of the exhaust gas purifier, and the actual angle θ with respect to the upstream end surface is 15 ° ≦ θ ≦ 75 ° was set.
本発明によれば、排気ガス浄化装置に流入する排気ガスが螺旋流であっても、特別な装置を付加することなく優れた浄化効率を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if the exhaust gas which flows into an exhaust-gas purification apparatus is a spiral flow, the outstanding purification efficiency can be provided, without adding a special apparatus.
本発明を実施するための最良の形態を、図1乃至図6に示す実施形態に基づいて説明する。図1は本発明の第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置の右側面図を含む排気系の構成を示す概略図、図2は本発明の第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置の正面図、図3は本発明の第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置の上面図、図4は本発明の第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置において、直管部3aの管軸の軸方向視において(上流側から見て)ターボ過給機のタービンが右旋回したときの排気ガスの流れを示す図3におけるA−A線拡大断面図、図5は図4における排気ガス浄化体の上流端面の流速分布図、図6は本発明の第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置の正面図である。 The best mode for carrying out the present invention will be described based on the embodiment shown in FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an exhaust system including a right side view of an exhaust gas purifying apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exhaust gas purifying apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a top view of the exhaust gas purifying apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a pipe shaft of the straight pipe portion 3a in the exhaust gas purifying apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line AA in FIG. 3 showing the flow of exhaust gas when the turbine of the turbocharger turns rightward (viewed from the upstream side), and FIG. 5 shows the exhaust gas in FIG. FIG. 6 is a front view of the exhaust gas purifying apparatus according to the second embodiment of the present invention.
図1乃至図5は本発明の第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置を示すものである。排気系の構成は、例えば、図1に示すように、内燃機関20の複数の排気ポート21に排気マニホールド30が接続され、排気マニホールド30の集合端部31がターボ過給機40のタービン41側に接続され、タービン41に排気ガス浄化装置1が接続されている。尚、ターボ過給機40のコンプレッサ42側には、図示しないエアクリーナが設けられた吸気通路23と、図示しない吸気マニホールドが設けられた吸気通路24が接続されている。そして、排気ポート21から排出された排気ガスは、排気マニホールド30内を流れた後、タービン41を経て螺旋流Aとなって排気ガス浄化装置1へ流入される。 1 to 5 show an exhaust gas purifying apparatus according to a first embodiment of the present invention. For example, as shown in FIG. 1, the exhaust system is configured such that an
排気ガス浄化装置1は、接続フランジ2を介してターボ過給機40に接続される排気ガス流入管3と、排気ガス流入管3の下流側に連続するテーパ状のコーン部4と、コーン部4の下流側に配設される排気ガス浄化体5を内装する外筒9と、外筒9の下流側に配設される排気ガス流出管6と、排気ガス流出管6の下流端に図示しない下流側排気管と接続する接続フランジ7とを備えている。なお、接続フランジ2,排気ガス流入管3,コーン部4,外筒9,排気ガス流出管6,接続フランジ7は、本実施形態では全て別体品とし溶接にて接続したが、相互に一体であっても構わない。 The exhaust
排気ガス浄化体5は、例えば、表面に触媒が担持されたセラミック製のモノリス触媒担体であり、図4に示すように、その外周に保持部材8を巻装して金属製の外筒9に収納されている。排気ガス浄化体5はモノリス触媒担体に限定されるものではなく、排気ガスを浄化する機能を有するものであれば、ディーゼル・パティキュレート・フィルタやNOx吸着/還元触媒担体、あるいは金属製触媒担体等、自由に選定することができる。 The exhaust gas purifying
排気ガス流入管3は、ターボ過給機40から直線状に延びて接続される直管部3aと、直管部3aとコーン部4を連通する屈曲部3bとを備えており、図2及び図3に示すように、直管部3aの管軸3cが、管軸3cの上流側から見た軸方向視において、排気ガス浄化体5の中心軸5aに対しタービン41の旋回方向である矢印R側に所定量OF1分、オフセットされている。すなわち、螺旋流Aの旋回方向Rが右回りに見える側から見た場合は、右側へオフセットしている。 The exhaust
次に、本実施形態の排気ガス浄化装置1における排気ガスの流れを説明する。図1に示すように、排気ガスは、タービン41の旋回により螺旋流Aとなり、直線部3a内において直線部3aの管壁に沿って旋回しながら管軸3c方向へ流れる。そして、螺旋流Aは、屈曲部3bに至ると、図4に示すように、進路方向が変化するとともに螺旋流を拘束する管壁の一部がなくなり、排気ガス浄化体5の上流端面5bへ向かう斜流Bに変化する。 Next, the flow of exhaust gas in the exhaust
図4に示すように、管軸3cの軸方向視において螺旋流Aが右旋回Rである場合、斜流Bが緩やかに右旋回する性質を有しているため、斜流Bは屈曲部3b内において図の右側の領域Yに偏る傾向があるが、コーン部4に至ると図中左方向へ広がって流れる。したがって、排気ガスが上流端面5bの全域に亘って均一に当たり、排気ガスをムラなく均一に排気ガス浄化体5に流入させることができ、所期の浄化効率を発揮することができる。 As shown in FIG. 4, when the spiral flow A is a right turn R in the axial view of the tube shaft 3c, the mixed flow B has a property of gently turning to the right. In the
本実施形態の排気ガス浄化装置1において、よりいっそう優れた浄化効率を発揮させるために、屈曲部3bの下流端部の管軸3dを、排気ガス浄化体5の上流端面5bの略中心5cに指向させ、管軸3dと上流端面5bとの実角度θを、15°≦θ≦75°に設定するとよい。 In the exhaust
実角度θを、θ<15°に設定すると、図4において、斜流Bが上流端面5bの図中左側へ偏り易くなり流速分布にムラが生じる。一方、θ>75°に設定すると、屈曲部3bを通過した螺旋流よって発生する流れの偏りを解消できない。いずれに設定しても上流端面5b上の流速分布が不均一となる。 When the actual angle θ is set to θ <15 °, in FIG. 4, the mixed flow B tends to be biased to the left side of the upstream end surface 5b in the drawing, and the flow velocity distribution is uneven. On the other hand, when θ> 75 ° is set, it is not possible to eliminate the uneven flow generated by the spiral flow that has passed through the
図6は本発明の第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置を示すものである。本実施形態は、タービンが左旋回Lする場合であり、直管部13aの管軸13cを、管軸13cの軸方向視において排気ガス浄化体15の中心軸15aに対しタービンの旋回方向と同じ左側に所定量OF2分オフセットさせたものである。そして、本実施形態の特徴は、排気ガス浄化装置11の屈曲部13bとコーン部14との間に接続管16を設けたことである。排気ガス浄化装置11が、車両搭載性の都合上、屈曲部13bの下流端部の管軸13dと排気ガス浄化体15の上流端面15bとの実角度θ1を、15°≦θ1≦75°に設定できない場合、接続管16の下流端部の管軸16aと上流端面15bとの実角度θ2を15°≦θ≦75°に設定し、管軸16aを排気ガス浄化体15の上流端面15bの中心15c又はその近傍に指向させる。本実施形態によれば、上記第1の実施形態と略同等の浄化効率が得られる。 FIG. 6 shows an exhaust gas purifying apparatus according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is a case where the turbine turns left, and the tube shaft 13c of the straight pipe portion 13a is the same as the turning direction of the turbine with respect to the central shaft 15a of the exhaust gas purifying
以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に包含される。例えば、上記第2の実施形態における接続管の数は幾つでもよい。また、屈曲部、コーン部、排気ガス浄化体の外筒を、それぞれ公知のプレス加工で製作し溶接等により接合してもよいし、あるいはパイプ材をスピニング加工等により縮径してもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Even if there is a change of the range which does not deviate from the meaning of this invention, it is included in this invention. For example, the number of connecting pipes in the second embodiment may be any number. Further, the outer cylinder of the bent portion, the cone portion, and the exhaust gas purifying body may be manufactured by a known press process and joined by welding or the like, or the pipe material may be reduced in diameter by a spinning process or the like.
1,11 排気ガス浄化装置
3,13 排気ガス流入管
3a,13a 直線部
3b,13b 屈曲部
3c,13c 管軸
3d,13d 管軸
4,14 コーン部
5,15 排気ガス浄化体
5a,15a 中心軸
5b,15b 上流端面
5c,15c 中心DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記排気ガス流入管が、前記ターボ過給機に接続される直管部と、該直管部と前記コーン部を連通する屈曲部とを備え、前記直管部の管軸を、該管軸の軸方向視において前記排気ガス浄化体の中心軸に対し前記排気ガスの螺旋流の旋回方向側にオフセットさせたことを特徴とする排気ガス浄化装置。In an exhaust gas purification apparatus comprising an exhaust gas inflow pipe connected to a turbocharger, a cone part continuous on the downstream side of the exhaust gas inflow pipe, and an exhaust gas purifier on the downstream side of the cone part,
The exhaust gas inflow pipe includes a straight pipe part connected to the turbocharger, and a bent part communicating the straight pipe part and the cone part, and the pipe axis of the straight pipe part is the pipe axis. The exhaust gas purification device is offset to the swirl direction side of the spiral flow of the exhaust gas with respect to the central axis of the exhaust gas purification body when viewed in the axial direction.
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Cited By (1)
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JP2009144636A (en) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | Exhaust emission control device |
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2006
- 2006-12-29 JP JP2006357516A patent/JP2008163917A/en not_active Withdrawn
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