(57)【要約】【課題】リバース型としても浄化性能に差が生じることがなく、しかも車両への搭載性が悪化することもない排ガス浄化装置を提供する。【解決手段】ディーゼルエンジン２０から延ばされた排気管２１に対して触媒コンバータ２２を横置きに配設し、触媒コンバータ２２の両端口部２６Ａ、２６Ｂに排気管２１から分岐した一対の分岐管２７Ａ、２７Ｂをそれぞれ接続し、排気管２１内に設けた切替弁２９により触媒コンバータ２２に対する排ガスの流れ方向を切替える排ガス浄化装置において、各分岐管２７Ａ、２７Ｂは、触媒コンバータ２２の軸Ｃに直交する方向から該触媒コンバータ２２の口部２６Ａ、２６Ｂの直前へ排ガスを誘導する誘導部３２と、触媒コンバータ２２の口部２６Ａ、２６Ｂを覆い、前記誘導部３２を通過した排ガスを前記口部２６Ａ、２６Ｂの直前で急激に拡散させる拡散部３３とを連設した構造とする。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンから延ばされた排気管に対して触媒コンバータを横置きに配設し、該触媒コンバータの両端口部に前記排気管から分岐した一対の分岐管をそれぞれ接続し、前記排気管内に設けた切替弁により前記触媒コンバータに対する排ガスの流れ方向を切替える排ガス浄化装置において、前記分岐管のそれぞれは、前記触媒コンバータとの接続端側に、前記触媒コンバータの軸に直交する方向から該触媒コンバータの口部の直前へ排ガスを誘導する誘導部と、前記触媒コンバータの口部を覆い、前記誘導部を通過した排ガスを前記口部の直前で急激に拡散させる拡散部とを連設していることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
各分岐管における誘導部から拡散部への移行部位と触媒コンバータの口部の口縁を含む円筒面とを結ぶ最短距離を前記誘導部の口径と同等かそれより小さく設定し、かつ該触媒コンバータの口径と前記誘導部の口径との比を２．５以上に設定したことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの排ガスを浄化するための排ガス浄化装置に係り、より詳しくは触媒コンバータに対する排ガスの流れ方向を切替え可能としたリバース型の排ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的な排ガス浄化装置は、図５および図６に示すように、ディーゼルエンジンの排ガスを排出する排気管１の途中に、ケーシング２内にマット３を介して触媒４を収納してなる触媒コンバータ５を同軸に介装した構造となっている。このような排ガス浄化装置において、触媒コンバータ５は、触媒４の断面内におけるガス流れを均一にして浄化性能の向上を図るため、特にケーシング２と一体をなす入口部６の形状を、図５に示すようにベル形に形成するか、あるいは図６に示すようにロングコーン形に形成していた（例えば、特開平２０００−４５７６３号公報参照）。
【０００３】
ところで、ディーゼルエンジン用触媒コンバータは、ガソリンエンジン用に比べて２倍以上の触媒容量が必要であることに加え、ディーゼルパティキュレートにより目詰りを起こし易いという制約があり、このため、最近は、触媒コンバータに対する排ガスの流れ方向を切替え可能とした、いわゆるリバース型の排ガス浄化装置の開発が推し進められている。
【０００４】
図７は、従来検討されているリバース型排ガス浄化装置を示したもので、従来一般の排ガス浄化装置（図５）と同様に排気管１に対してこれと同軸に配置した触媒コンバータ５に対し、そのベル形の入口部６と出口部７とに対し、排気管１から分岐した二つの分岐管１１、１２を接続し、排気管１に内装した切替弁１３の操作により、触媒コンバータに対する排ガスの流れ方向を切替える構造となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図７に示したリバース型排ガス浄化装置によれば、触媒コンバータ５の入口部６に接続された一方の分岐管１１に比べて、触媒コンバータ５の出口部７に接続された他方の分岐管１２がかなり長尺となるため、一方の分岐管１１を通して排ガスを流す場合と他方の分岐管１２を通して排ガスを流す場合とで、触媒４に対する入ガス温度に差が生じ、この結果、浄化性能に差が生じるという問題があった。
なお、上記した浄化性能に差が生じる問題は、図８に示すように、排気管１に対して触媒コンバータ５を横置きに配設し、この触媒コンバータ５の両端の入口部６と出口部７に、前記排気管１から車両幅方向に分岐した一対の分岐管１４、１５をそれぞれ接続することにより解決可能である。しかし、この場合は、上記した浄化性能を確保する都合上、触媒コンバータ５の入口部６および出口部７に対し、該触媒コンバータ５の軸方向から分岐管１４、１５を接続する必要があり、これにより車両幅方向に分岐管１４、１５が大きく広がり、結果として大きな設置スペースを要して車両への搭載性が悪化する、という新たな問題を生じることになる。
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、リバース型としても浄化性能に差が生じることがなく、しかも車両への搭載性が悪化することもない排ガス浄化装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ディーゼルエンジンから延ばされた排気管に対して触媒コンバータを横置きに配設し、該触媒コンバータの両端口部に前記排気管から分岐した分岐管をそれぞれ接続し、前記排気管内に設けた切替弁により前記触媒コンバータに対する排ガスの流れ方向を切替える排ガス浄化装置において、前記分岐管のそれぞれは、前記触媒コンバータとの接続端側に、前記触媒コンバータの軸に直交する方向から該触媒コンバータの口部の直前へ排ガスを誘導する誘導部と、前記触媒コンバータの口部を覆い、前記誘導部を通過した排ガスを前記口部の直前で急激に拡散させる拡散部とを連設する構成としたことを特徴とする。
このように構成した排ガス浄化装置においては、分岐管の誘導部により誘導された排ガスが、触媒コンバータの口部の直前で急激に拡散して触媒内へ送られるので、触媒入口における断面流速分布は均一となる。また、分岐管は触媒コンバータの軸に直交する方向へその口部の直前まで排ガスを誘導する形状となっているので、分岐管の取り回しはコンパクトとなる。
本発明は、各分岐管における誘導部から拡散部への移行部位と前記拡散部の接続口の口縁を含む円筒面とを結ぶ最短距離を前記誘導部の口径と同等かそれより小さく設定し、かつ該触媒コンバータの口径と前記誘導部の口径との比を２．５以上に設定した構成とすることができる。このように構成することで、分岐管の拡散部における排ガスの拡散度合を十分に高めることができ、触媒入口における断面流速分布の均一化が保証される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明の一つの実施の形態としての排ガス浄化装置を示したものである。これらの図において、２１は、ディーゼルエンジン２０から延ばされた排気管、２２は、この排気管２１に対して横置きに配設された触媒コンバータである。触媒コンバータ２２は、円筒状のケーシング２３内にマット２４を介して触媒２５を収納保持した構造となっており、その両端の口部２６Ａ、２６Ｂには、前記排気管２１の途中から車両幅方向へ分岐した、後に詳述する一対の分岐管２７Ａ、２７Ｂがそれぞれ接続されている。
【０００８】
また、排気管２１に対する分岐管２７Ａ、２７Ｂの分岐部２８には、切替弁２９が内装されている。この切替弁２９は、触媒コンバータ２２に対する排ガスの流れ方向を切替える役割をなすもので、ここでは、図１の実線位置に切替弁２９がある場合には、ディーゼルエンジン２０からの排ガスが、一方の分岐管２７Ａを経て触媒コンバータ２２の一方の口部２６Ａへ供給され（実線矢印で示す）、図１の破線位置に切替弁２９がある場合には、同排ガスが、他方の分岐管２７Ｂを経て触媒コンバータ２２の他方の口部２６Ｂへ供給されるようになっている。なお、触媒コンバータ２２を通過した排ガスは、前記供給側と対をなす分岐管２７Ｂ、２７Ａから前記分岐部２８を経て、排気管２１の延長部分２１ａへと排出されるが、この排気管２１の延長部分２１ａは、あまりスペースをとらないように触媒コンバータ２２の周りを迂回して車両リヤ側へ延ばされている。
【０００９】
ここで、上記各分岐管２７Ａ、２７Ｂは、排気管２１から車両幅方向へ延ばされた流路を車両リヤ側へ偏向させる偏向部３１と、この偏向部３１を通過した排ガスを触媒コンバータ２２の軸Ｃに直交する方向から該触媒コンバータ２２の口部２６Ａ、２６Ｂの直前へ誘導する誘導部３２と、前記触媒コンバータ２２の口部２６Ａ、２６Ｂを覆い、前記誘導部３２を通過した排ガスを前記口部２６Ａ、２６Ｂの直前で急激に拡散させる拡散部３３とを連設してなっている。
【００１０】
上記各分岐管２７Ａ、２７Ｂの拡散部３３は、触媒コンバータ２２の口部２６Ａ、２６Ｂと同じ口径Ｄ（図２）を有する接続口３４を備えており、各分岐管２７Ａ、２７Ｂは、それぞれの拡散部３３の接続口３４を前記口部２６Ａ、２６Ｂに整合させた状態で触媒コンバータ２２のケーシング２３に接続されている。前記拡散部３３の接続口３４は、前記誘導部３２の排ガス出口３２ａ（図１）に隣接してこれと９０度口向きを異にする配置で設けられており、拡散部３３は、その接続口３４の口縁と前記誘導部３２の排ガス出口３２ａの口縁との間を曲面により接続したホーン形状となっている。なお、誘導部３２は、均一な口径ｄ（図１）を有する円管形状となっている。
【００１１】
本実施の形態において、各分岐管２７Ａ、２７Ｂにおける誘導部３２から拡散部３３への移行部位Ｐ１と拡散部３３の接続口３４の口縁すなわち触媒コンバータ２２の口部２６Ａ、２６Ｂの口縁を含む円筒面Ｓ（図１）とを結ぶ最短距離Ｌ（図２）は、前記誘導部３２の口径ｄと同等かそれより小さく設定されており、したがって、拡散部３３は前記誘導部３２の排ガス出口３２ａから急激に内容積を拡大させる形状となっている。また、拡散部３３の接続口３４の口径すなわち触媒コンバータ２２の口部２６Ａ、２６Ｂの口径Ｄと誘導部３２の口径ｄとの比は２．５以上に設定されており、触媒コンバータ２２の口部２６Ａ、２６Ｂと誘導部３２との間には、十分大きな径差が確保されている。
【００１２】
上記のように構成した排ガス浄化装置においては、一定期間使用するごとに切替弁２９を切替えることで、ディーゼルエンジン２０から排出された排ガスは、一対の分岐管２７Ａと２７Ｂとの何れか一方を経て触媒コンバータ２２へ供給され、触媒コンバータ２２内を、一方の口部２６Ａから他方の口部２６Ｂへ、あるいは他方の口部２６Ｂから一方の口部２６Ａへ流通し、これにより触媒コンバータ２２内の触媒２５の目詰りが防止される。
しかして、各分岐管２７Ａ、２７Ｂを経て触媒コンバータ２２へ送られた排ガスは、各分岐管２７Ａ、２７Ｂの拡散部３３内において、すなわち触媒コンバータ２２の口部２６Ａ、２６Ｂの直前で急激に拡散し、これにより触媒２５の入口における断面流速分布はほぼ均一となり、結果として良好な浄化性能が確保される。一方、触媒コンバータ２２へ排ガスを送る各分岐管２７Ａ、２７Ｂは、触媒コンバータ２２の軸Ｃに直交する方向から該触媒コンバータ２２の口部２６Ａ、２６Ｂの直前へ排ガスを誘導する誘導部３２を備えているので、分岐管２７Ａ、２７Ｂの取り回しはコンパクトとなり、この結果、車両への搭載性も良好となる。
なお、本発明は、触媒コンバータ２２、一対の分岐管２７Ａ、２７Ｂ、排気管２１の分岐部２８および排気管２１の円頂部２１ａの一部を含めた形態でユニット化してもよく、この場合は、車両への組付性が著しく向上する。
【００１３】
【実施例】
上記誘導部３２の口径ｄを７５ｍｍ、上記拡散部３３の接続口３４の口径Ｄを２２０ｍｍにそれぞれ設定し（Ｄ／ｄ＝２．９）、さらに上記誘導部３２から拡散部３３への移行部位Ｐ１と拡散部３３の接続口３４の口縁を含む円筒面Ｓ（図１）とを結ぶ最短距離Ｌ（図２）を７５ｍｍ（Ｌ＝ｄ）と１４５ｍｍ（Ｌ＝１．９ｄ）との２とおりに設定した２種類の分岐管を用意し、各分岐管について流れ解析試験を行って、接続口３４内における流速分布を求めた。
図４は、その測定結果を示したもので、同図中、２７´はＬを７５ｍｍに設定した分岐管（実施例）を、２７″はＬを１４５ｍｍに設定した分岐管（比較例）をそれぞれ示しており、同図の下側の表は、各分岐管２７´、２７″の接続口３４内の各測定箇所（測定点）における流速を示している。なお、測定箇所は、各接続口３４の中心点▲１▼、周辺部の４ヶ所▲２▼〜▲５▼および１／２Ｒ部位の４箇所▲６▼〜▲９▼の合計９箇所とした。
図４に示す結果より、最短距離Ｌが７５ｍｍ（Ｌ＝ｄ）と短く、誘導部３２から拡散部３３が急激に拡大している分岐管２７´（実施例）は、接続口３４の全域で１０．４００〜１１．１２１ｍ／ｓｅｃの狭い範囲に流速が収まっており、断面流速分布がほぼ均一になっている。これに対し、最短距離Ｌが１４５ｍｍ（Ｌ＝１．９ｄ）と長く、誘導部３２から拡散部３３が徐々に拡大している分岐管２７″（比較例）は、接続口３４内における流速にかなりのバラツキが認められ、特に、接続口３４の、誘導部３２から遠い側（▲３▼、▲７▼）で流速が大きくなる傾向にある。
【００１４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る触媒浄化装置によれば、排気管から分岐した分岐管の、触媒コンバータに対する接続端側の形状を工夫することにより、リバース型としても浄化性能に差が生じることがなくなり、しかも設置スペースをとらないので車両への搭載性も悪化することはなくなり、その利用価値は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態としての排ガス浄化装置を模式的に示す断面図である。
【図２】本排ガス浄化装置を構成する分岐管の形状を示す平面図である。
【図３】本排ガス浄化装置の外観形状を示す斜視図である。
【図４】本排ガス浄化装置を構成する分岐管の、触媒コンバータに対する接続口内の流速分布を比較例と対比して示す図表である。
【図５】従来の一般的な排ガス浄化装置の設置構造を模式的に示す断面図である。
【図６】従来の一般的な排ガス浄化装置の設置構造を模式的に示す断面図である。
【図７】従来のリバース型の排ガス浄化装置の設置構造を模式的に示す平面図である。
【図８】従来のリバース型の排ガス浄化装置の設置構造を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
２０　ディーゼルエンジン
２１　排気管
２２　触媒コンバータ
２３　ケーシング
２５　触媒
２６Ａ、２６Ｂ　触媒コンバータの口部
２７Ａ、２７Ｂ　分岐管
２９　切替弁
３２　分岐管の誘導部
３３　分岐管の拡散部
３４　分岐管の接続口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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