(57)【要約】【課題】排気管内を仕切って二重構造にしている仕切板が排気管の内壁から剥離してしまうことを抑制する排気管を提供する。【解決手段】内燃機関の排気が流れる排気管１０には、排気に燃料を添加する燃料添加弁２１が取り付けられている。排気管１０は、燃料添加弁２１の噴孔２２と対向する部分が当該排気管１０の内壁１３に固定された仕切板１４によって二重構造にされている。仕切板１４は、内壁１３に対して、当該排気管１０の周方向に離間した第１固定部位１８と第２固定部位１９とにおいて固定されており、第１固定部位１８と第２固定部位１９との間に、波板状であり波筋が排気の流動方向に延びている波状部位１５を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気が流れ、排気に燃料を添加する燃料添加弁が取り付けられる排気管であり、前記燃料添加弁の噴孔と対向する部分が当該排気管の内壁に固定された仕切板によって二重構造にされている排気管であって、
前記仕切板は、前記内壁に対して、当該排気管の周方向に離間した固定部位において固定されており、前記固定部位の間に、波板状であり波筋が排気の流動方向に延びている波状部位を有している
ことを特徴とする排気管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気管であり、排気に燃料を添加する添加弁が取り付けられる排気管に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気に燃料を添加する燃料添加弁が取り付けられる排気管が知られている。特許文献１には、偏平に変形させたパイプを排気管の内壁に沿わせるように取り付けることで、燃料添加弁の噴孔と対向する部分を二重構造にした排気管が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０‐１５０９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、排気管における燃料添加弁と対向する部分を二重構造にするための構成としては、図４に示すように、排気管９０の内壁における燃料添加弁９１の噴孔と対向する部分に、その部分を覆うように仕切板９２を固定する構成が考えられる。
【０００５】
こうした排気管９０では、排気管９０の内壁に取り付けられている仕切板９２が排気に曝されて高温になると仕切板９２が膨張する。このとき、仕切板９２と排気管９０の内壁との固定部位である第１接合部９３及び第２接合部９４には、特に応力が集中しやすい。
【０００６】
また、燃料添加弁９１から噴射された燃料が仕切板９２に付着すると、高温の仕切板９２に付着した燃料が気化するが、燃料が気化する際には周囲から熱を奪う。つまり、このときには、仕切板９２の熱が奪われるため、燃料の気化に伴って仕切板９２が収縮する。こうして仕切板９２が収縮するときにも第１接合部９３及び第２接合部９４に応力が集中しやすい。
【０００７】
このように仕切板９２の膨張と収縮とが繰り返されると、第１接合部９３及び第２接合部９４に繰り返し負荷がかかることになる。そのため、第１接合部９３又は第２接合部９４において仕切板９２が排気管９０の内壁から剥離する虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための排気管は、内燃機関の排気が流れ、排気に燃料を添加する燃料添加弁が取り付けられる排気管である。この排気管における前記燃料添加弁の噴孔と対向する部分は、当該排気管の内壁に固定された仕切板によって二重構造にされている。そして前記仕切板は、前記内壁に対して、当該排気管の周方向に離間した固定部位において固定されており、前記固定部位の間に、波板状であり波筋が排気の流動方向に延びている波状部位を有している。
【０００９】
上記構成では、仕切板が波状部位を有しているため、仕切板が変形しやすくなっている。そして、波状部位の波筋が排気管の周方向と直交する排気の流動方向に延びているため、特に排気管の周方向に変形しやすくなっている。なお、波筋とは波状部位における山の尾根に相当する部分である。
【００１０】
したがって上記構成によれば、仕切板が排気に曝されて高温になり膨張する場合には、膨張に伴って発生する応力が、波状部位の変形によって緩和されて固定部位に集中しにくくなる。また、仕切板に付着した燃料の気化に伴って仕切板が収縮する場合にも、収縮に伴って発生する応力が、波状部位の変形によって緩和されて固定部位に集中しにくくなる。すなわち、排気管内を仕切って二重構造にしている仕切板について膨張と収縮とが繰り返されたとしても、固定部位に応力が集中することを抑制できるため、仕切板が排気管の内壁から剥離してしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】排気管の一実施形態について、構成を示す模式図。
【図２】図１における２−２線に沿った断面図。
【図３】同実施形態にかかる排気管が備える仕切板について、波状部位を示す拡大図。
【図４】従来の排気管の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、排気管の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように内燃機関の排気管である排気管１０は、過給機の排気タービン３１に接続されている。また、排気管１０の途中には排気が含有する成分を酸化する酸化触媒３２が配設されている。そして、排気管１０における酸化触媒３２よりも下流側の部分には、排気に含まれる微粒子を捕集するフィルター３３が配設されている。
【００１３】
また、排気管１０における排気タービン３１と酸化触媒３２とを接続している部分は、排気タービン３１から排出された排気の流動方向を略９０°変更して酸化触媒３２に導くように湾曲しており、この部分には、燃料添加弁２１が取り付けられている。そして、燃料添加弁２１と酸化触媒３２とフィルター３３とは、排気浄化装置を構成している。
【００１４】
図２に示すように、排気管１０における燃料添加弁２１が取り付けられている部分は、第１シェル１１と第２シェル１２とが排気の流動方向に沿って溶接されてパイプ状をなしている。第１シェル１１及び第２シェル１２は、共に断面形状が円弧に成形されており、各円弧の長さは排気管１０の周長の半分である。
【００１５】
第１シェル１１には、排気管１０内の空間を区画する仕切板１４が取り付けられている。
仕切板１４は、排気管１０における燃料添加弁２１が取り付けられている部分よりも上流側から下流側にかけて所定の範囲に亘って排気の流動方向に沿って延設されている。仕切板１４は、図２の左右方向における左側の端部である第１固定部位１８と、右側の端部である第２固定部位１９とにおいて、第１シェル１１の内壁１３に溶接されている。つまり、仕切板１４は、内壁１３に対して、排気管１０の周方向に離間した第１固定部位１８と第２固定部位１９とにおいて固定されている。また、仕切板１４は、第１固定部位１８と第２固定部位１９との間に、波板状に形成された波状部位１５を有する。排気管１０の周方向における仕切板１４の中央部分を中央部１７とすると、中央部１７を挟んだ第１固定部位１８側と第２固定部位１９側とに、それぞれ波状部位１５が形成されている。
【００１６】
第２シェル１２には、燃料添加弁２１を取り付ける孔が開孔しており、燃料添加弁２１の噴孔２２が排気管１０の内部に突出するように、当該孔に燃料添加弁２１が配設されている。また、燃料添加弁２１は、噴孔２２が仕切板１４の中央部１７と対向するように配設されている。
【００１７】
図３を参照して、仕切板１４に形成されている波状部位１５について説明する。図３には、排気管１０を流れる排気の流動方向を示す矢印を付している。さらに、排気の流動方向と直交する方向である排気管１０の周方向を示す矢印を付している。波状部位１５は、山の尾根に相当する部分である波筋１６が排気の流動方向に延びている。換言すれば、波状部位１５は、波筋１６が排気管１０の周方向と直交する方向に延設されている。また、一つの波状部位１５は、二つの波筋１６を有している。
【００１８】
次に、本実施形態にかかる排気管１０の作用とともに、その効果について説明する。
仕切板１４が設けられていることによって、排気管１０が二重構造をなしている。また、仕切板１４は燃料添加弁２１の噴孔２２と対向する部分に設けられている。これによって、燃料添加弁２１から噴射される燃料は、第１シェル１１の内壁１３に噴きつけられることなく、仕切板１４に噴きつけられる。
【００１９】
機関運転中には排気管１０は、排気によって加熱されるため、第１シェル１１及び第２シェル１２、そして仕切板１４の温度は燃料の温度よりも高くなる。そして、こうして温度が高くなっている仕切板１４に燃料が噴きつけられることにより、燃料の気化及び排気との混合が促進される。
【００２０】
さらに、燃料添加弁２１の噴孔２２を酸化触媒３２の上流側に設けられている仕切板１４と対向させていることによって、噴孔２２を酸化触媒３２に向ける場合と比較して、噴射された燃料が酸化触媒３２に到達するまでの距離を長くすることができる。そのため、燃料と排気との混合を一層促進することができ、触媒活性を向上させることができる。また、噴孔２２を排気タービン３１に向けた場合には、噴射された燃料が酸化触媒３２に到達するまでの距離をより長くできるものの、噴射された燃料が排気タービン３１へ混入する虞がある。これに対して、排気管１０によれば、燃料は排気タービン３１と酸化触媒３２との間に位置する仕切板１４に噴きつけられるため、これを抑制することができる。
【００２１】
噴孔２２が仕切板１４と対向しており、燃料が仕切板１４に噴きつけられるため、第１シェル１１と第２シェル１２との溶接部分に燃料が吹き付けられることが抑制される。仮に溶接部分に燃料が吹き付けられると、燃料の気化に伴う溶接部分の収縮により第１シェル１１と第２シェル１２との接合強度が低下する虞があるが、排気管１０によれば、これを抑制することができる。
【００２２】
噴孔２２が仕切板１４の中央部１７と対向しているため、第１固定部位１８と第２固定部位１９とに燃料が吹き付けられることが抑制される。これにより、上記の溶接部分と同様に、仕切板１４と第１シェル１１との接合強度が低下することを抑制できる。
【００２３】
また、仕切板１４が波状部位１５を有しているため、仕切板１４は変形することができる。つまり、排気によって加熱され、仕切板１４が膨張する場合には、膨張に伴って発生する応力を波状部位１５の変形によって緩和することができる。同様に、燃料の気化に伴い仕切板１４が収縮する場合にも、収縮に伴って発生する応力を、波状部位１５の変形によって緩和することができる。さらに、波筋１６が排気の流動方向に沿って延設されているため、波状部位１５は排気管１０の周方向に特に変形しやすい。したがって、仕切板１４が収縮したり膨張したりしたとしても、発生する応力が波状部位１５の変形によって緩和され、仕切板１４と第１シェル１１とが溶接されている第１固定部位１８及び第２固定部位１９に応力が集中しにくくなる。これによって、排気管１０内を仕切って二重構造にしている仕切板１４について膨張と収縮とが繰り返されたとしても、仕切板１４が第１シェル１１の内壁１３から剥離してしまうことを抑制することができる。
【００２４】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・酸化触媒３２に燃料を供給する排気浄化装置を備える内燃機関の排気管を例示したが、こうした排気浄化装置を備える内燃機関の排気管に限らず、排気中に燃料を添加する燃料添加弁が取り付けられる排気管であれば、上記実施形態と同様の構成を採用することにより、仕切板の固定部位への応力集中を抑制することができる。
【００２５】
・第１固定部位１８と第２固定部位１９は、仕切板１４の端部でなくてもよい。つまり、仕切板１４の端部以外の部分と、第１シェル１１の内壁１３とが溶接されていてもよい。こうした構成においても、第１固定部位１８と第２固定部位１９との間に波状部位１５が形成されていれば、上記実施形態と同様に第１固定部位１８と第２固定部位１９とに応力が集中することを抑制する効果を奏することができる。
【００２６】
・波状部位１５は、波筋１６が一つだけであってもよい。また、波状部位１５は波筋１６が三つ以上あるものであってもよい。
・中央部１７を挟んだ第１固定部位１８側と第２固定部位１９側とに、それぞれ波状部位１５が形成されている仕切板１４を例示した。波状部位１５は、仕切板１４に三つ以上設けてもよい。また、波状部位１５は一つでもよい。
【００２７】
・第１シェル１１と第２シェル１２とが溶接されてパイプ状をなす排気管１０を例示したが、排気管は三つ以上のシェルに分割されていてもよい。こうした構成であっても、仕切板１４と噴孔２２とが対向していれば、噴射された燃料がシェル同士の接合部分に噴きつけられることを抑制することができる。なお、排気管は複数のシェルに分割されておらずはじめからパイプ状に形成されていてもよい。
【００２８】
・燃料添加弁２１の配設位置は図２に示した位置に限らない。燃料添加弁２１の噴孔２２が仕切板１４と対向する範囲であれば、燃料添加弁２１の配設位置を変更することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０…排気管、１１…第１シェル、１２…第２シェル、１３…内壁、１４…仕切板、１５…波状部位、１６…波筋、１７…中央部、１８…第１固定部位、１９…第２固定部位、２１…燃料添加弁、２２…噴孔、３１…排気タービン、３２…酸化触媒、３３…フィルター、９０…排気管、９１…燃料添加弁、９２…仕切板、９３…第１接合部、９４…第２接合部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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