(57)【要約】【課題】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。【解決手段】ターボ過給機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コーン部４と、コーン部の下流側に排気ガス浄化体５とを備える排気ガス浄化装置１において、排気ガス流入管３が、ターボ過給機に接続される直管部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、直管部３ａの管軸３ｃを、管軸３ｃの軸方向視において排気ガス浄化体５の中心軸５ａに対し排気ガスの螺旋流の旋回方向側ＲにオフセットＯＦ１する。【選択図】図２
2008163917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
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°に設定したことを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、内燃機関における排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  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。【０００３】  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。【０００４】  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。【０００５】  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。【０００６】
【特許文献１】特開２００３−４９６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  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。【０００８】  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。
【発明の効果】
【０００９】  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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  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。
【実施例１】
【００１１】  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。【００１２】  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。【００１３】  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。【００１４】  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。【００１５】  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。【００１６】  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。【００１７】  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。【００１８】  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。
【実施例２】
【００１９】  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。【００２０】  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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の第１実施例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】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】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】本発明の第１の実施形態に係る排気ガス浄化装置のＸ−Ｘ線拡大断面図
【図５】本発明の第１の実施形態に係る排気ガス浄化体の上流端面の流速分布図
【図６】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
【符号の説明】
【００２２】  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
【図１】
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【図２】
2008163917.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008163917.tif 000006
【図５】
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【図６】
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