JP2002089245A - Exhaust emission control system for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust emission control system for internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、エキゾーストマニ
ホールド下流側に連設されるフロントチューブの途中に
触媒コンバータを備え、該触媒コンバータの下流側に触
媒コンバータにおける触媒性能診断用の酸素センサを備
えた内燃機関の排気ガス浄化システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a catalytic converter in the middle of a front tube connected downstream of an exhaust manifold, and an oxygen sensor for diagnosing catalytic performance of the catalytic converter downstream of the catalytic converter. The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、上述のような内燃機関の排気ガス
浄化システムとしては、例えば、実開平４−１９６４２
号公報に記載の「内燃機関の排気浄化装置」が知られて
いる。この従来例は、図４に示すように、第１のシリン
ダバンク１０１と第２のシリンダバンク１０２を有する
内燃機関の該第１のシリンダバンク１０１に接続される
第１の排気管１０３と該第２のシリンダバンク１０２に
接続される第２の排気管１０４からなる２系列の排気系
と、該２系列の排気系の該第１の排気管１０３と第２の
排気管１０４が共に接続されるデュアルパラレルインレ
ットコーン１０５を有する三元触媒（触媒コンバータ）
１０６とからなる内燃機関の排気ガス浄化装置におい
て、該三元触媒１０６のアウトレットコーン１０７に空
燃比センサ（酸素センサ）１０８を配置した構造となっ
ていた。2. Description of the Related Art Conventionally, as an exhaust gas purifying system for an internal combustion engine as described above, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-19642.
An "exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine" described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-209,086 is known. In this conventional example, as shown in FIG. 4, a first exhaust pipe 103 connected to the first cylinder bank 101 of an internal combustion engine having a first cylinder bank 101 and a second cylinder bank 102 and the A two-system exhaust system including a second exhaust pipe 104 connected to the two cylinder banks 102, and the first exhaust pipe 103 and the second exhaust pipe 104 of the two-system exhaust system are connected together. Three-way catalyst having dual parallel inlet cone 105 (catalytic converter)
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine comprising the air-fuel ratio sensor (oxygen sensor) 108 and the outlet cone 107 of the three-way catalyst 106.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
におけるように、三元触媒（触媒コンバータ）１０６の
アウトレットコーン１０７部分は排気ガスが未だ十分に
整流されていないため、気筒感度のバラツキにより、空
燃比（酸素センサ）１０８による正確な触媒性能診断を
行うことができないという問題点があった。However, as in the conventional example, the outlet cone 107 of the three-way catalyst (catalyst converter) 106 has not been sufficiently rectified with the exhaust gas, and thus the exhaust gas has not been rectified. There has been a problem in that accurate catalyst performance diagnosis cannot be performed using the fuel ratio (oxygen sensor) 108.
【０００４】本発明の解決しようとする課題は、酸素セ
ンサによる正確な触媒性能診断を行うことができ、これ
により排気ガスの浄化率を向上させることができる内燃
機関の排気ガス浄化システムを提供することにある。[0004] An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system for an internal combustion engine capable of performing accurate catalyst performance diagnosis using an oxygen sensor and thereby improving an exhaust gas purification rate. It is in.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明請求項１記載の内燃機関の排気ガス浄化システム
では、エキゾーストマニホールドの下流側に連設される
フロントチューブの途中に触媒コンバータを備えると共
に前記フロントチューブの下流側に接続されるリアチュ
ーブの途中に床下触媒コンバータを備え、前記フロント
チューブの下流側とリアチューブの上流側がフランジに
より接続されることによりエキゾーストマニホールド側
の触媒コンバータと床下触媒コンバータとの間における
フロントチューブ部分およびリアチューブ部分でエキゾ
ーストマニホールド側の触媒コンバータからの排気ガス
の流路を絞る直管状の絞り部が形成され、前記フランジ
と床下触媒コンバータとの間の絞り部を形成するリアチ
ューブ部分にエキゾーストマニホールド側の触媒コンバ
ータにおける触媒性能診断用の酸素センサが備えられて
いる手段とした。According to a first aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying system for an internal combustion engine, comprising a catalytic converter in the middle of a front tube provided downstream of an exhaust manifold. A downstream catalyst converter is provided in the middle of the rear tube connected to the downstream side of the front tube, and the downstream side of the front tube and the upstream side of the rear tube are connected by a flange, so that the catalyst converter and the underfloor catalyst on the exhaust manifold side are provided. A straight tube throttle portion that narrows the flow path of the exhaust gas from the catalyst converter on the exhaust manifold side is formed between the front tube portion and the rear tube portion between the converter and the narrow tube portion between the flange and the underfloor catalyst converter. Excess on the rear tube part to be formed Oxygen sensor for catalyst performance diagnosis in catalytic converters over strike manifold side is the means provided.
【０００６】請求項２記載の内燃機関の排気ガス浄化シ
ステムでは、請求項１において、前記酸素センサが絞り
部を形成するリアチューブ部分における床下触媒コンバ
ータ寄りの位置に備えられている手段とした。According to a second aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying system for an internal combustion engine according to the first aspect, the oxygen sensor is provided at a position near the underfloor catalytic converter in a rear tube portion forming a throttle portion.
【０００７】[0007]
【作用および効果】請求項１記載の発明では、上述のよ
うに構成されるため、エキゾーストマニホールドを経由
し、触媒コンバータで拡散され浄化された排気ガスは、
該触媒コンバータとリアチューブ側の床下触媒コンバー
タとの間において、まずフロントチューブ部分（絞り
部）に流入する際に絞り込まれることよって整流され、
さらにリアチューブ部分（絞り部）を通過することによ
り、十分に整流された状態で床下触媒コンバータに流入
する。即ち、触媒コンバータ自体のアウトレットコーン
部では排気ガスの整流は十分ではなく気筒感度のバラツ
キがあるが、直管状のフロントチューブ部分（絞り部）
およびフランジ部分を経由した後、酸素センサが備えら
れた直管状のリアチューブ部分（絞り部）まで来ると十
分に整流され、気筒感度のバラツキが修正された状態と
なっている。従って、酸素センサによる正確な触媒性能
診断を行うことができ、これにより排気ガスの浄化率を
向上させることができるようになるという効果が得られ
る。According to the first aspect of the present invention, the exhaust gas that is diffused and purified by the catalytic converter via the exhaust manifold is configured as described above.
Between the catalytic converter and the underfloor catalytic converter on the rear tube side, the flow is first rectified by being throttled when flowing into the front tube portion (throttle portion),
Further, by passing through the rear tube portion (throttle portion), it flows into the underfloor catalytic converter in a sufficiently rectified state. That is, although the exhaust gas is not sufficiently rectified in the outlet cone portion of the catalytic converter itself and the cylinder sensitivity varies, the straight tube front tube portion (throttle portion)
Then, after passing through the flange portion and reaching the straight tube rear tube portion (throttle portion) provided with the oxygen sensor, the flow is sufficiently rectified and the variation in cylinder sensitivity is corrected. Therefore, it is possible to perform accurate catalyst performance diagnosis using the oxygen sensor, thereby obtaining an effect that the purification rate of exhaust gas can be improved.
【０００８】請求項２記載の発明では、リアチューブの
部分（絞り部）の中でも排気ガス整流効果の高い床下触
媒コンバータ寄りの位置に酸素センサが備えられること
で、より正確な触媒性能診断を行うことができるように
なる。According to the second aspect of the present invention, an oxygen sensor is provided at a position near the underfloor catalytic converter having a high exhaust gas rectification effect even in the rear tube portion (throttle portion), so that more accurate catalyst performance diagnosis can be performed. Will be able to do it.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態の内燃機関
の排気ガス浄化システムは、請求項１、２に記載の発明
に対応する。まず、この発明の実施の形態の内燃機関の
排気ガス浄化システム構成を図面に基づいて説明する。
なお、図１はこの発明の実施の形態の内燃機関の排気ガ
ス浄化システムを示す平面図、図２は同要部の拡大平面
図、図３は図２の III−III線における拡大縦断面図で
ある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An exhaust gas purifying system for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention corresponds to the first and second aspects of the present invention. First, the configuration of an exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a plan view showing an exhaust gas purifying system for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged plan view of the essential parts, and FIG. 3 is an enlarged vertical sectional view taken along line III-III in FIG. It is.
【００１０】これらの図面に示すように、この発明の実
施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムは、前記従
来例と同様に、２つのシリンダバンクを有する内燃機関
であって、２つのシリンダバンク相互の排気干渉を低減
し内燃機関の性能を向上させるために各シリンダバンク
に対応して２つの排気系を設けたデュアルタイプのもの
において、各エキゾーストマニホールド１、１の下流側
にそれぞれ連設されるフロントチューブ２、２の途中に
はそれぞれ触媒コンバータ３、３が備えられている。こ
れらエキゾーストマニホールド１、１と、触媒コンバー
タ３、３を備えたフロントチューブ２、２とは、一体化
されていて、一部品としてエンジンに取り付けられるよ
うになっている。As shown in these drawings, an exhaust gas purifying system for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is an internal combustion engine having two cylinder banks as in the above-described conventional example, and has two cylinder banks. In a dual type in which two exhaust systems are provided in correspondence with each cylinder bank to reduce mutual exhaust interference and improve the performance of the internal combustion engine, the dual type is provided downstream of each exhaust manifold 1, 1. In the middle of the front tubes 2, 2, catalytic converters 3, 3 are provided, respectively. The exhaust manifolds 1 and 1 and the front tubes 2 and 2 provided with the catalytic converters 3 and 3 are integrated and can be attached to the engine as one part.
【００１１】また、前記フロントチューブ２、２の下流
側にはさらに床下触媒コンバータ４、４を備えたリアチ
ューブ５、５がフランジ６、７によりそれぞれ接続され
ている。即ち、各フロントチューブ２の下流側端部とリ
アチューブ５の上流側端部には略菱形のフランジ６、７
が備えられていて、この両フランジ６、７を２組のボル
ト・ナット８、８で締結することにより各フロントチュ
ーブ２とリアチューブ５とが一体に連結されている。そ
して、両リアチューブ５、５はその下流側で一本に統合
され、消音装置９に連結されている。Downstream of the front tubes 2, 2, rear tubes 5, 5 having underfloor catalytic converters 4, 4 are connected by flanges 6, 7, respectively. That is, substantially rhombus-shaped flanges 6 and 7 are provided at the downstream end of each front tube 2 and the upstream end of the rear tube 5.
The front tube 2 and the rear tube 5 are integrally connected by fastening the two flanges 6 and 7 with two sets of bolts and nuts 8 and 8. The rear tubes 5 are integrated into a single unit on the downstream side, and are connected to the muffler 9.
【００１２】前記両触媒コンバータ３、４内には、でき
るだけ触媒の表面積を広くして高い浄化効率が得られる
ように多数のセルを有するハニカム状のコア（図示省
略）が収容される関係で、フロントチューブ２およびリ
アチューブ５に比べてその外径が大きくなる一方、外形
が大きくなるフランジ６、７により互いに連結される関
係で、フロントチューブ２およびリアチューブ５の口径
は排気効率を悪化させない範囲で必要最小限度に小径に
形成されており、このため、両触媒コンバータ３、４の
両端部には、フロントチューブ２およびリアチューブ５
の口径まで滑らかに絞り込むためのインレットコーン部
３ａ、４ａ、および、アウトレットコーン部３ｂ、４ｂ
がそれぞれ形成されている。従って、結果的に、両触媒
コンバータ３、４間のフロントチューブ２部分およびリ
アチューブ５部分が、触媒コンバータ３からの排気ガス
の流路を絞る直管状の長い絞り部Ｓを構成している。A honeycomb-shaped core (not shown) having a large number of cells is accommodated in each of the catalytic converters 3 and 4 so as to increase the surface area of the catalyst as much as possible and to obtain high purification efficiency. While the outer diameters of the front tube 2 and the rear tube 5 are larger than those of the front tube 2 and the rear tube 5, the outer diameters of the front tube 2 and the rear tube 5 are within a range that does not deteriorate the exhaust efficiency because the outer tubes are connected to each other by the flanges 6 and 7. In this case, the diameter of the front tube 2 and the rear tube 5 is set at both ends of the catalytic converters 3 and 4.
Inlet cones 3a and 4a and outlet cones 3b and 4b for smoothly narrowing down to the diameter of
Are formed respectively. Accordingly, as a result, the front tube 2 portion and the rear tube 5 portion between the catalytic converters 3 and 4 constitute a straight tubular long throttle portion S that narrows the flow path of the exhaust gas from the catalytic converter 3.
【００１３】そして、前記フランジ７と床下触媒コンバ
ータ４との間のリアチューブ５に酸素センサ１０が備え
られている。この酸素センサ１０は、フロントチューブ
２側の触媒コンバータ３の触媒性能診断に用いられるも
ので、図３にその詳細を示すように、リアチューブ５を
貫通し、その先端がリアチューブ５内の軸心部近傍に位
置する状態で備えられている。An oxygen sensor 10 is provided in the rear tube 5 between the flange 7 and the underfloor catalytic converter 4. This oxygen sensor 10 is used for diagnosing the catalytic performance of the catalytic converter 3 on the front tube 2 side, and penetrates the rear tube 5 as shown in detail in FIG. It is provided in a state located near the core.
【００１４】この発明の実施の形態の内燃機関の排気ガ
ス浄化システムでは、上述のように構成されるため、各
エキゾーストマニホールド１を経由し、触媒コンバータ
３で拡散され浄化された排気ガスは、図２に示すよう
に、触媒コンバータ３とリアチューブ５側の床下触媒コ
ンバータ４との間において、まずフロントチューブ２部
分（絞り部Ｓ）に流入する際に絞り込まれることよって
整流され、さらにリアチューブ５部分（絞り部Ｓ）を通
過することにより、十分に整流された状態で床下触媒コ
ンバータ４に流入する。In the exhaust gas purifying system for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention, the exhaust gas purified and diffused and purified by the catalytic converter 3 via each exhaust manifold 1 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, between the catalytic converter 3 and the underfloor catalytic converter 4 on the rear tube 5 side, the flow is first rectified by being throttled when flowing into the front tube 2 portion (throttle portion S), and is further rectified. By passing through the portion (throttle portion S), it flows into the underfloor catalytic converter 4 in a sufficiently rectified state.
【００１５】即ち、触媒コンバータ３自体のアウトレッ
トコーン部３ｂでは排気ガスの整流は未だ十分ではない
が、直管状に形成されたフロントチューブ２部分（絞り
部Ｓ）を経由した後、酸素センサ１０が備えられた直管
状のリアチューブ５部分（絞り部Ｓ）まで来ると十分に
整流され、触媒コンバータ３で拡散された排気ガスが整
流されてリアチューブ５部分（絞り部Ｓ）内の中央部に
集中し、これにより、気筒感度のバラツキが修正され、
全ての気筒の排気ガスが酸素センサ１０の先端部にぶつ
かるようになる。従って、酸素センサ１０による正確な
触媒性能診断を行うことができるようになる。That is, although the exhaust gas is not yet sufficiently rectified in the outlet cone portion 3b of the catalytic converter 3 itself, after passing through the straight tube-shaped front tube 2 portion (throttle portion S), the oxygen sensor 10 When it comes to the provided straight tube rear tube 5 portion (throttle portion S), the flow is sufficiently rectified, and the exhaust gas diffused by the catalytic converter 3 is rectified to be centralized in the rear tube 5 portion (throttle portion S). Focus, which corrects for variations in cylinder sensitivity,
The exhaust gas of all cylinders hits the tip of the oxygen sensor 10. Therefore, accurate catalyst performance diagnosis by the oxygen sensor 10 can be performed.
【００１６】以上詳細に説明してきたように、この発明
の実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化システムにあっ
ては、各酸素センサ１０による正確な触媒性能診断を行
うことができ、これにより排気ガスの浄化率を向上させ
ることができるようになるという効果が得られる。As described above in detail, in the exhaust gas purifying system for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention, it is possible to perform accurate catalyst performance diagnosis by each oxygen sensor 10, and thereby, the exhaust gas The effect is obtained that the purification rate of gas can be improved.
【００１７】また、従来は、エキゾーストマニホールド
１と触媒コンバータ３を備えたフロントチューブ２とは
一体化された大型の一部品として梱包され運搬されてい
たので、このフロントチューブ２に装着された酸素セン
サ１０は、いきおい保護が不十分になりがちであった
が、各床下触媒コンバータ５側の装着部品として酸素セ
ンサ１０が設けられることで、梱包形態が小さくなり、
これにより、破損し易い酸素センサ１０の保護が容易に
なる。Conventionally, the exhaust manifold 1 and the front tube 2 provided with the catalytic converter 3 have been packaged and transported as one integrated large part. Therefore, the oxygen sensor mounted on the front tube 2 10 tended to have insufficient protection, but the provision of the oxygen sensor 10 as a mounting component on each underfloor catalytic converter 5 side reduced the packaging form,
This facilitates protection of the oxygen sensor 10 that is easily damaged.
【００１８】さらに、従来は、触媒コンバータ３を備え
たフロントチューブ２と一体化された各エキゾーストマ
ニホールド１をエンジンに取り付け、その状態のエンジ
ンを車両組立ラインに運送し、エンジンルームに設置し
ていたので、そのフロントチューブ２に装着されている
破損し易い酸素センサ１０のために特別な保護が必要で
あったが、本発明の実施の形態では、酸素センサ１０装
着されていない該フロントチューブ２と一体化された各
エキゾーストマニホールド１をエンジンに組み付け、そ
の状態のエンジンを車両に搭載可能となるため、酸素セ
ンサ１０の保護という余分な作業が不要となって作業性
を向上させることができる。Further, conventionally, each exhaust manifold 1 integrated with the front tube 2 having the catalytic converter 3 is mounted on an engine, and the engine in that state is transported to a vehicle assembly line and installed in an engine room. Therefore, special protection was required for the easily breakable oxygen sensor 10 attached to the front tube 2. However, in the embodiment of the present invention, the front tube 2 without the oxygen sensor 10 is connected to the front tube 2. Since each integrated exhaust manifold 1 is assembled to the engine and the engine in that state can be mounted on the vehicle, the extra work of protecting the oxygen sensor 10 is not required, and the workability can be improved.
【００１９】以上本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明は上述の発明の実施の形態に限られるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等が
あっても、本発明に含まれる。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and even if there is a design change or the like within a range not departing from the gist of the present invention, Included in the present invention.
【００２０】例えば、発明の実施の形態では、各リアチ
ューブ５部分（絞り部Ｓ）におけるフランジ７と床下触
媒コンバータ４との中間位置に酸素センサ１０を備えた
が、リアチューブ５部分（絞り部Ｓ）の中でも、できる
だけ床下触媒コンバータ４寄りの位置に備えた方が、整
流効果が高くなるため、より正確な触媒性能診断を行う
ことができるようになる。For example, in the embodiment of the invention, the oxygen sensor 10 is provided at an intermediate position between the flange 7 and the underfloor catalytic converter 4 in each rear tube 5 portion (throttle portion S). Among S), the closer to the underfloor catalytic converter 4 as much as possible, the higher the rectifying effect, so that more accurate catalyst performance diagnosis can be performed.
【００２１】また、発明の実施の形態では、２つのシリ
ンダバンク相互の排気干渉を低減し内燃機関の性能を向
上させるために各シリンダバンクに対応して２つの排気
系を設けたデュアルタイプのものに本発明を適用した例
を示したが、シングルタイプのものにも本発明を適用す
ることができる。Further, in the embodiment of the invention, a dual type in which two exhaust systems are provided for each cylinder bank in order to reduce exhaust interference between two cylinder banks and improve the performance of the internal combustion engine. Although an example in which the present invention is applied is described above, the present invention can also be applied to a single type.
【図１】発明の実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化シ
ステムを示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing an exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
【図２】発明の実施の形態の内燃機関の排気ガス浄化シ
ステムを示す要部の拡大平面図である。FIG. 2 is an enlarged plan view of a main part showing an exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
【図３】図２の III−III 線における拡大縦断面図であ
る。FIG. 3 is an enlarged vertical sectional view taken along line III-III of FIG. 2;
【図４】従来例の内燃機関の排気ガス浄化システムを示
す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a conventional exhaust gas purification system for an internal combustion engine.
１ エキゾーストマニホールド ２ フロントチューブ ３ 触媒コンバータ ３ａ インレットコーン部 ３ｂ アウトレットコーン部 ４ 床下触媒コンバータ ４ａ インレットコーン部 ４ｂ アウトレットコーン部 ５ リアチューブ ６ フランジ ７ フランジ ８ ボルト・ナット ９ 消音装置 １０ 酸素センサ Ｓ 絞り部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust manifold 2 Front tube 3 Catalytic converter 3a Inlet cone 3b Outlet cone 4 Underfloor catalytic converter 4a Inlet cone 4b Outlet cone 5 Rear tube 6 Flange 7 Flange 8 Bolt / nut 9 Silencer 10 Oxygen sensor S Throttle
Claims (2)
設されるフロントチューブの途中に触媒コンバータを備
えると共に前記フロントチューブの下流側に接続される
リアチューブの途中に床下触媒コンバータを備え、 前記フロントチューブの下流側とリアチューブの上流側
がフランジにより接続されることによりエキゾーストマ
ニホールド側の触媒コンバータと床下触媒コンバータと
の間におけるフロントチューブ部分およびリアチューブ
部分でエキゾーストマニホールド側の触媒コンバータか
らの排気ガスの流路を絞る直管状の絞り部が形成され、 前記フランジと床下触媒コンバータとの間の絞り部を形
成するリアチューブ部分にエキゾーストマニホールド側
の触媒コンバータにおける触媒性能診断用の酸素センサ
が備えられていることを特徴とする内燃機関の排気ガス
浄化システム。1. A catalytic converter is provided in a middle of a front tube connected to a downstream side of an exhaust manifold, and a underfloor catalytic converter is provided in a middle of a rear tube connected to a downstream side of the front tube. The downstream side and the upstream side of the rear tube are connected by a flange, so that a flow path of exhaust gas from the catalyst converter on the exhaust manifold side in the front tube portion and the rear tube portion between the catalyst converter on the exhaust manifold side and the underfloor catalyst converter. And a rear tube portion forming a throttle portion between the flange and the underfloor catalytic converter is provided with an oxygen sensor for diagnosing catalyst performance in the catalyst converter on the exhaust manifold side. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, characterized.
チューブ部分における床下触媒コンバータ寄りの位置に
備えられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃
機関の排気ガス浄化システム。2. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the oxygen sensor is provided at a position near a catalytic converter below the floor in a rear tube portion forming a throttle portion.
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