(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒から排気ガスを取り出す複数のブランチ管と、各ブランチ管の集合部に接続される触媒コンバータと、を備えるエンジンの排気浄化装置において、
前記集合部を画成するドーム状をしたディフューザを備え、
前記各ブランチ管をその上流側から下流側にかけて集合部の流路中心線に直交する方向に延びるように湾曲させるとともに、前記ディフューザに対して貫通させ、
各ブランチ管から集合部に流入する排気ガスが同一方向に旋回するように各ブランチ管の下流端部の流路中心線を集合部の流路中心線に対してオフセットし、
前記ディフューザを貫通するブランチ管において触媒コンバータへと向かう速度成分が高い排気ガス流に面する外側下部を削除した切欠きを形成したことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
排気ガスの酸素濃度を検出するセンサを備え、
センサの検出部を集合部の略中央部に臨ませたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
前記ディフューザを貫通するブランチ管においてブランチ管の曲げ終了点とセンサの検出部を結ぶ直線より外側に位置する部位を削除して切欠きを形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
前記ディフューザを貫通するブランチ管において集合部の流路中心線と直交しかつセンサの検出部の下端を通る直線より下方に位置する部位を削除して切欠きを形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
前記ディフューザを貫通するブランチ管においてブランチ管の流路中心線に平行でありかつセンサの検出部の下端を通る直線と交わる点より下方に位置する部位を削除して切欠きを形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気マニホールドの直下に触媒コンバータが接続されるエンジンの排気浄化装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のエンジンの排気浄化装置として、例えば図７に示すようなものがある(実開平５−７８９１９号公報、参照)。
【０００３】
これについて説明すると、エンジン１の各気筒から排気ガスを取り出す排気マニホールド１０の直下に触媒コンバータ２が接続される。排気マニホールド１０は各気筒に連通する複数のブランチ部１２と、各ブランチ部１２を集合する集合部１３とを有し、集合部１３に臨む酸素濃度センサ３が取付けられる。
【０００４】
触媒コンバータ２は、排気マニホールド１０の集合部１３に接続する円筒状の触媒容器６と、触媒容器６に収装される触媒担体４を備える。触媒担体４は軸方向に多数の通路(細路)を有し、各通路に担持された触媒によりこれを通過する排気ガスの有害成分の酸化、還元反応を促すようになっている。
【０００５】
排気マニホールド１０はその各ブランチ部１２を仕切る案内板１１が螺旋状に湾曲して形成され、触媒コンバータ２に流入する排気ガスに旋回流を生起して、触媒担体４の各通路に流入する排気ガス流速の均一化をはかっている。
【０００６】
酸素濃度センサ３の検出部は集合部１３に臨み、各気筒からの排気ガスが触媒コンバータ２に導入される前に導かれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のエンジンの排気浄化装置にあっては、螺旋状の案内板１１を介して触媒コンバータ２に流入する排気ガスに旋回流を生起する構造のため、案内板１１が排気ガスの流れに付与する抵抗により、排気ガスの圧力損失が増大し、エンジン出力が低下するという問題点があった。
【０００８】
また、酸素濃度センサ３の検出部には各ブランチ部１２を通過した排気ガスが十分に混合しないまま導かれるため、各気筒の排気ガスの酸素濃度を的確に検出することが難しい。
【０００９】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、エンジンの排気浄化装置において、排気ガスの圧力損失を低減し、排気ガスの酸素濃度を検出する精度を高めることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置は、各気筒から排気ガスを取り出す複数のブランチ管と、各ブランチ管の集合部に接続される触媒コンバータと、を備えるエンジンの排気浄化装置において、前記集合部を画成するドーム状をしたディフューザを備え、前記各ブランチ管をその上流側から下流側にかけて集合部の流路中心線に直交する方向に延びるように湾曲させるとともに、前記ディフューザに対して貫通させ、各ブランチ管から集合部に流入する排気ガスが同一方向に旋回するように各ブランチ管の下流端部の流路中心線を集合部の流路中心線に対してオフセットし、前記ディフューザを貫通するブランチ管において触媒コンバータへと向かう速度成分が高い排気ガス流に面する外側下部を削除した切欠きを形成するものとした。
【００１１】
請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置は、請求項１に記載の発明において、排気ガスの酸素濃度を検出するセンサを備え、センサの検出部を集合部の略中央部に臨ませるものとした。
【００１３】
請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置は、請求項１又は２に記載のディフューザを貫通するブランチ管において、ブランチ管の曲げ終了点とセンサの検出部を結ぶ直線より外側に位置する部位を削除して切欠きを形成するものとした。
【００１４】
請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置は、請求項１〜３に記載のディフューザを貫通するブランチ管において、集合部の流路中心線と直交しかつセンサの検出部の下端を通る直線より下方に位置する部位を削除して切欠きを形成するものとした。
【００１５】
請求項５に記載のエンジンの排気浄化装置は、請求項１〜３に記載のディフューザを貫通するブランチ管において、ブランチ管の流路中心線に平行でありかつセンサの検出部の下端を通る直線と交わる点より下方に位置する部位を削除して切欠きを形成するものとした。
【００１６】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置において、前記各ブランチ管をその上流側から下流側にかけて集合部の流路中心線に直交する方向に延びるように湾曲させるとともに、各ブランチ管から集合部に流入する排気ガスが同一方向に旋回するように各ブランチ管の下流端部の流路中心線を集合部の流路中心線に対してオフセットする構成により、集合部に排気ガスに旋回流が生起され、この旋回流によって触媒担体に流入する排気ガス流速の均一化がはかられ、触媒の局部的な劣化を抑制し、排気浄化性能を維持することができる。
【００１７】
この結果、従来装置に設けられていた螺旋状の案内板等を廃止して、排気ガスの圧力損失を低減することが可能となり、エンジン出力の向上がはかれる。
また、切欠きは、触媒コンバータへと向かう速度成分が高い排気ガス流に面するブランチ管の外側下部を削除することにより、排気ガスを集合部で旋回させつつ、各ブランチ管から集合部に流入した排気ガスが干渉することを抑制し、触媒コンバータへと速やかに導く。これにより、触媒担体の各通路に流入する排気ガス流速の均一化をはかることと、排気ガスの圧力損失を低減することを両立し、エンジン出力の向上がはかれる。
【００１８】
請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置において、センサの検出部を集合部の略中央部に臨ませることにより、センサの検出部には各ブランチ管を通過した排気ガスが旋回しながら導かれるため、各気筒の排気ガスの酸素濃度を的確に検出することができる。
【００２１】
請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置において、ブランチ管の曲げ終了点とセンサの検出部を結ぶ直線より外側に位置する部分は、触媒コンバータへと向かう速度成分が高い排気ガス流に面するため、これを削除して切欠きを形成することにより、排気ガスが集合部に旋回流を生起しつつ、ブランチ管から集合部を通って触媒コンバータへと向かうことを促し、排気ガスの圧力損失を低減することができる。
【００２２】
請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置において、ブランチ管の集合部の流路中心線と直交しかつセンサの検出部の下端を通る直線より下方に位置する部分は、触媒コンバータへと向かう速度成分が高い排気ガス流に面するため、これを削除して切欠きを形成することにより、排気ガスが集合部に旋回流を生起しつつ、ブランチ管から集合部を通って触媒コンバータへと向かうことを促し、排気ガスの圧力損失を低減することができる。
【００２３】
請求項５に記載のエンジンの排気浄化装置において、ブランチ管の流路中心線に平行でありかつセンサの検出部の下端を通る直線と交わる点より下方に位置する部分は、触媒コンバータへと向かう速度成分が高い排気ガス流に面するため、これを削除して切欠きを形成することにより、排気ガスが集合部に旋回流を生起しつつ、ブランチ管から集合部を通って触媒コンバータへと向かうことを促し、排気ガスの圧力損失を低減することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１において、１２は排気マニホールドの各ブランチ管であり、エンジンの各気筒から排出される排気ガスを取り出すようになっている。
【００２６】
図２において、２は排気マニホールドの直下に接続される触媒コンバータである。触媒コンバータ２は、排気マニホールドに接続する円筒状をした触媒容器６と、触媒容器６に収装される円柱状をした触媒担体４を備える。触媒担体４は軸方向に多数の通路(細路)を有し、各通路に担持された三元触媒によりこれを通過する排気ガス中のＨＣ、ＣＯを酸化するとともに、ＮＯｘを還元するようになっている。
【００２７】
排気通路の途中に酸素濃度センサ３が設置される。酸素濃度センサ３で検出される排気ガス中の酸素濃度に応じた出力に応じて、各気筒に供給される混合気が理論空燃比となるように燃料噴射量がフィードバック制御されて、触媒コンバータ２の三元触媒での転化効率を最大限に維持するようになっている。
【００２８】
触媒コンバータ２の触媒容器６は集合部１３を画成するドーム状をしたディフューザ２２と、ディフューザ２２から連続する筒状をしたハウジング２１とを有する。ハウジング２１は長円形の断面をした筒状に形成され、その途中に触媒担体４が介装される。
【００２９】
ドーム状をしたディフューザ２２の中央部に酸素濃度センサ３が取付けられ、酸素濃度センサ３の検出部が集合部１３に臨む。
【００３０】
ディフューザ２２には２気筒分づつ排気を集合させた２本のブランチ管１２が接続され、各ブランチ管１２を通って集合部１３に流入する排気ガスに図中矢印で示すように同一方向の旋回流を生起する構成とする。
【００３１】
集合部１３に排気ガスの旋回流を生起するため、各ブランチ管１２をその上流側から下流側にかけて集合部１３の流路中心線Ｃに直交する方向に延びるように湾曲させ、各ブランチ管１２から集合部１３に流入する排気ガスが同一方向に旋回するように各ブランチ管１２の下流端部の流路中心線を集合部１３の流路中心線Ｃに対してオフセットする。
【００３２】
各ブランチ管１２は、その下流端部の流路中心線が集合部１３の流路中心線Ｃに対して傾斜する角度θ1は、その途中の流路中心線が集合部１３の流路中心線Ｃに対して傾斜する角度θ2より大きくなるように湾曲して形成される。すなわち、各ブランチ管１２の下流端部は、水平方向に湾曲して形成される。
【００３３】
各ブランチ管１２は、図１の平面図上において、触媒コンバータ２および集合部１３の流路中心線Ｃに対して略対称的にオフセットして接続されるとともに、集合部１３に生起される旋回流の旋回方向に湾曲して形成される。
【００３４】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００３５】
各ブランチ管１２をその上流側から下流側にかけて集合部１３の流路中心線Ｃに直交する方向に延びるように湾曲させるとともに、各ブランチ管１２から集合部１３に流入する排気ガスが同一方向に旋回するように各ブランチ管１２の下流端部の流路中心線を集合部１３の流路中心線Ｃに対してオフセットする構成により、集合部１３の内壁外周部に沿って排気ガスを導き、図中矢印で示すように集合部１３に旋回流を生起する。
【００３６】
各ブランチ管１２は、図１の平面図上において、触媒コンバータ２および集合部１３の中心線に対して略対称的に接続されるとともに、集合部１３に生起される旋回流に沿って湾曲して形成されることにより、集合部１３に生起される旋回流の勢力を高められる。
【００３７】
こうして、集合部１３に旋回流が生起されることにより、触媒担体４の各通路に流入する排気ガス流速の均一化がはかられ、触媒の局部的な劣化を抑制し、排気浄化性能を維持することができる。
【００３８】
この結果、従来装置に設けられていた螺旋状の案内板等を廃止して、排気ガスの圧力損失を低減し、エンジン出力の向上がはかれる。
【００３９】
また、酸素濃度センサ３の検出部には各ブランチ管１２を通過した排気ガスが旋回しながら導かれるため、各気筒の排気ガスの酸素濃度を的確に検出することができる。
【００４０】
次に、図３〜図５に示す実施形態について説明する。なお、図１、図２との対応部分には同一符号を付す。
【００４１】
各ブランチ管１２はその上流端にフランジ１５が形成され、フランジ１５を介して排気マニホールドに接続される。各ブランチ管１２はフランジ１５から外側へと延び、その途中から集合部１３へと向かうように湾曲して形成される。
【００４２】
触媒コンバータ２の触媒容器６は集合部１３を画成するドーム状をしたディフューザ２２と、ディフューザ２２から連続する筒状をしたハウジング２１とを有する。ハウジング２１は長円形の断面をした筒状に形成され、その途中に触媒担体４が介装される。
【００４３】
ドーム状をしたディフューザ２２の中央部に酸素濃度センサ３が取付けられ、酸素濃度センサ３の検出部が集合部１３に臨む。
【００４４】
ディフューザ２２には２本のブランチ管１２が接続され、各ブランチ管１２を通って集合部１３に流入する排気ガスに図中矢印で示すように旋回流を生起する構成とする。
【００４５】
集合部１３に排気ガスの旋回流を生起するため、各ブランチ管１２はその下流端部がその途中より触媒コンバータ２および集合部１３の流路中心線Ｃに対して大きく傾斜するように湾曲して形成される。すなわち、各ブランチ管１２の下流端部は、水平方向に湾曲して形成される。そして、各ブランチ管１２の下流端部の流路中心線Ｂは、図３の平面図上において、触媒コンバータ２および集合部１３の流路中心線Ｃに対してオフセットされる。
【００４６】
排気ガスの圧力損失を低減するため、ドーム状をしたディフューザ２２を貫通するブランチ管１２の下流端部において、図５に示すように、外側かつ下方に位置する部位１２ａを削除して切欠き３１が形成される。切欠き３１は、触媒コンバータ２へと向かう速度成分が高い排気ガス流に面する部位を削除して形成される。
【００４７】
図３に示すように、切欠き３１は、ブランチ管１２において、その曲げ終了点と酸素濃度センサ３の検出部の外周を結ぶ直線Ｅよりエンジン本体から離れる外側に位置する部位１２ａを削除して形成される。
【００４８】
図４に示すように、切欠き３１は、ブランチ管１２において、酸素濃度センサ３の検出部の下端を通り集合部１３の流路中心線Ｃに対して直交する線分Ｄより下方に位置する部位１２ａを削除して形成される。
【００４９】
以上のように構成される本発明につき、次に作用を説明する。
【００５０】
各ブランチ管１２の下流端部は、集合部１３の流路中心線Ｃに直交する方向に湾曲させるとともに、図３に示すように、その流路中心線が集合部１３の流路中心線Ｃに対してオフセットされることにより、集合部１３の内壁外周部に沿って排気ガスを導き、集合部１３に旋回流を生起する。
【００５１】
切欠き３１は、ブランチ管１２の下流端部において外側かつ下方に位置する、触媒コンバータ２へと向かう速度成分が高い排気ガス流に面する部位１２ａを削除することにより、排気ガスを集合部１３で旋回させつつ、各ブランチ管１２から集合部１３に流入した排気ガスどうしが干渉することを抑制し、触媒コンバータ２へと速やかに導く。
【００５２】
これにより、触媒担体４の各通路に流入する排気ガス流速の均一化をはかることと、排気ガスの圧力損失を低減することを両立し、触媒の局部的な劣化を抑制し、酸素濃度センサ３によって各気筒の排気ガスの酸素濃度を的確に検出するとともに、エンジン出力の向上がはかれる。
【００５３】
ブランチ管１２の曲げ終了点と酸素濃度センサ３の検出部の外周を結ぶ直線Ｅよりエンジン本体から離れる外側かつ下方に位置する部位１２ａは、触媒コンバータ２へと向かう速度成分が高い排気ガス流に面するため、これを削除して切欠き３１を形成することにより、排気ガスが集合部１３に旋回流を生起しつつ、ブランチ管１２から集合部１３を通って触媒コンバータ２へと向かうことを促し、排気ガスの圧力損失を低減することができる。
【００５４】
ブランチ管１２の酸素濃度センサ３の検出部下端を通り集合部１３の流路中心線Ｃに対して直交する線分Ｄより下方に位置する部位１２ａは、触媒コンバータ２へと向かう速度成分が高い排気ガス流に面するため、これを削除して切欠き３１を形成することにより、排気ガスが集合部１３に旋回流を生起しつつ、ブランチ管１２から集合部１３を通って触媒コンバータ２へと向かうことを促し、排気ガスの圧力損失を低減することができる。
【００５５】
また、ディフューザ２２の表面温度を低下させて、触媒容器６の耐久性の向上がはかれる。
【００５６】
次に、図６に示す実施形態について説明する。なお、図４との対応部分には同一符号を付す。
【００５７】
切欠き３１は、ブランチ管１２において、酸素濃度センサ３の検出部の下端を通りブランチ管１２の流路中心線Ｂと平行な線分Ｆより下方に位置する部位１２ａを削除して形成される。
【００５８】
この場合、ブランチ管１２の酸素濃度センサ３の検出部下端を通りブランチ管１２の流路中心線Ｂと平行な線分Ｆより下方に位置する部位１２ａは、触媒コンバータ２へと向かう速度成分が高い排気ガス流に面するため、これを削除して切欠き３１を形成することにより、排気ガスが集合部１３に旋回流を生起しつつ、ブランチ管１２から集合部１３を通って触媒コンバータ２へと向かうことを促し、排気ガスの圧力損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す排気浄化装置の平面図。
【図２】同じく排気浄化装置の側面図。
【図３】他の実施形態を示す排気浄化装置の平面図。
【図４】同じく排気浄化装置の側面図。
【図５】同じく図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図６】さらに他の実施形態を示す排気浄化装置の断面図。
【図７】従来例を示す排気浄化装置の断面図。
【符号の説明】
２  触媒コンバータ
３  酸素濃度センサ
４  触媒担体
６  触媒容器
１２  ブランチ管
１３  集合部
２１  ハウジング
２２  ディフューザ
３１  切欠き
【図１】
0004061677.tif 000002
【図２】
0004061677.tif 000003
【図３】
0004061677.tif 000004
【図４】
0004061677.tif 000005
【図５】
0004061677.tif 000006
【図６】
0004061677.tif 000007
【図７】
0004061677.tif 000008