JP7128140B2 - Ｅｇｒ装置 - Google Patents

Description

本開示は、ＥＧＲ装置に関する。

自動車の内燃機関において、触媒で排気ガスを浄化し、浄化された排気ガスの一部を内燃機関に循環させるＥＧＲ（排気再循環）装置が公知である。
下記特許文献１では、触媒の下流の出口側ディフューザを拡張させて排気通路を形成し、触媒コンバータの側方のＥＧＲ通路を通過してＥＧＲガスを内燃機関に送るＥＧＲ装置が開示されている。

特開２００４－１７６５５４号公報

上述のように触媒の下流の出口側ディフューザを拡張させて排気通路を形成すると、ＥＧＲ装置の下流側部分のサイズが大きくならざるを得ない。そのため、自動車におけるＥＧＲ装置の搭載に必要なスペースが増大する。

本開示の一局面は、搭載に必要なスペースを低減できるＥＧＲ装置を提供することを目的としている。

本開示の一態様は、ＥＧＲ装置であって、ケースと、触媒と、ＥＧＲ配管と、ＥＧＲ取り出し口と、流路形成部と、を有する。ケースは、内燃機関の排気ガスが流入する。触媒は、ケースの内部に格納され、排気ガスの流れ方向に関して当該触媒よりも上流側の第１空間と下流側の第２空間とを連結する流路を有する。ＥＧＲ配管は、排気ガスの一部を内燃機関に循環させる。ＥＧＲ取り出し口は、ケースにおける触媒の側面を覆う部分に備えられ、ＥＧＲ配管が連結される。流路形成部は、ケースと触媒の側面との間に配置され、第１空間からＥＧＲ取り出し口への排気ガスの流入を抑制するとともに、第２空間からＥＧＲ取り出し口への排気ガスの流入を抑制しない。

このような構成によれば、第１空間から触媒を通過して第２空間に到達した排気ガスの一部が、ケースと触媒の側面との間を通過してＥＧＲ取り出し口から排出される。ＥＧＲ取り出し口がケースにおける触媒の側面を覆う部分に設けられているため、触媒の下流側にＥＧＲガスの流路を形成する必要がなくなる。その結果、ＥＧＲ装置における触媒の下流側のサイズ増加が抑制できるため、ＥＧＲ装置の搭載に必要なスペースが低減できる。

上述したＥＧＲ装置において、流路形成部は、弾性変形可能であるマットであってもよい。マットは、ケースと触媒との間において、ケースの周方向に沿って、触媒の側面を囲むように配置されてもよい。

このような構成によれば、ケースと触媒の間に配置されるマットを流路形成部として用いることができる。上記マットは、ケース内において触媒を振動等から保護しつつ触媒を保持する。つまり、マットは上述した保持効果を奏しつつ、さらに流路形成部として機能するため、流路形成部としての機能のみを奏する、別個の部材を新たに設ける必要がなくなる。

上述したマットは、第２空間側から第１空間側に向かって切欠きが形成されていてもよい。切欠きが形成された空間が、排気ガスが第２空間からＥＧＲ取り出し口まで流れるための流路となってもよい。

このような構成によれば、マットのうち、上述した流路を構成するために必要な部分のみが切欠きとして失われる。そのため、マットが配置されない部分が生じることの影響を低減でき、マットによる上述した保持効果の低下を抑制することができる。

また上述したＥＧＲ装置において、触媒の側面のうち、少なくとも排気ガスが第２空間からＥＧＲ取り出し口まで流れるための流路を構成する部分の少なくとも一部には、当該触媒の触媒成分が備えられていてもよい。このような構成によれば、触媒の側面にも触媒成分が備えられているため、上記流路においても触媒機能を発揮することができ、排気ガスの浄化性能を向上させることができる。

図１は、実施形態のＥＧＲ装置の模式的な正面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線での模式的な断面図である。 図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線での模式的な断面図である。 図４は、実施形態のＥＧＲ装置の模式的な斜視図である。 図５は、図１とは異なる実施形態のＥＧＲ装置の模式的な斜視図である。 図６は、図１とは異なる実施形態のＥＧＲ装置の模式的な斜視図である。 図７は、図１とは異なる実施形態のＥＧＲ装置の模式的な斜視図である。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．実施形態］
［１－１．構成］
図１～図４に示すＥＧＲ装置１は、内燃機関の排気ガス流路内に設けられる。

ＥＧＲ装置１は、排気ガスの浄化を行うと共に、浄化した排気ガスの一部を内燃機関に循環させる。ＥＧＲ装置１が設けられる内燃機関としては、例えば、自動車に用いられるガソリンエンジン又はディーゼルエンジンが挙げられる。

ＥＧＲ装置１は、上流コーン２と、触媒コンバータ３と、下流コーン４と、ＥＧＲ配管５とを備える。上流コーン２、後述する触媒コンバータ３の外筒３１、及び下流コーン４によって、内燃機関の排気ガスが流入するケース１１が構成される。

＜上流コーン＞
上流コーン２は、内燃機関の排気ガスが導入される部材である。上流コーン２は、ＥＧＲ装置１において排気ガスの流れ方向における最も上流側に配置されている。

上流コーン２は、図３に示すように、上面と下面とがそれぞれ開口し、上流側から下流側に向かって拡径する円錐台状の筒体である。上流コーン２は、導入口２１を有する。
導入口２１は、排気ガスを上流コーン２の内部に導入する開口であり、上流コーン２の上流側の端部に設けられている。導入口２１には、内燃機関に連結された排気マニホールド等が接続される。

上流コーン２は、上流側の端部が導入口２１を構成し、下流側の端部は後述する触媒コンバータ３の外筒３１に連通した開口を構成している。上流コーン２は、導入口２１及び外筒３１に連通した第１空間Ｓ１を画定している。

＜触媒コンバータ＞
触媒コンバータ３は、上流コーン２の下流側に配置されている。触媒コンバータ３は、外筒３１と、触媒３２と、マット３３と、ＥＧＲ取り出し口３４とを有する。

外筒３１は、上流コーン２に連結された筒状の部材である。外筒３１の上流側の端部は、上流コーン２の下流側の開口に溶接等によって固定されている。外筒３１には、触媒３２とマット３３とが格納されている。また外筒３１の周壁部分、言い換えると、ケース１１における触媒３２の側面３２ａを覆う部分に、ＥＧＲ取り出し口３４が形成されている。なお触媒３２の側面３２ａを覆う部分とは、外筒３１の周壁のうち、触媒３２の上流側端部と下流側端部の間の位置である。

触媒３２は、触媒３２に設けられた触媒成分と排気ガスとの接触によって排気ガス中の環境汚染物質を改質又は捕集し、排気ガスを浄化する。触媒成分とは、例えば、白金族元素や希土類などであってもよい。

触媒３２は、ケース１１の内部に格納される。より具体的には外筒３１の内部に格納される。また触媒３２は、排気ガスが外筒３１の軸方向に流れる複数の流路３５を外筒３１内に構成している。複数の流路３５同士は互いに連通しないが、連通していてもよい。上述した触媒成分は、流路３５を構成する壁面と、側面３２ａと、に備えられている。

触媒３２は、例えば、排気ガスの流れ方向と垂直な断面が多角形（例えば四角形、六角形等）の複数のチューブが集合した立体形状を有する。つまり、触媒３２は、外筒３１の軸方向に延伸する複数の仕切り板が格子状に配置された立体形状（例えばハニカム形状）を有する。なお上述した側面３２ａは、触媒３２における第１空間Ｓ１を向く面及び第２空間Ｓ２を向く面を底面としたときの側面である。

マット３３は、図２及び図３に示すように、外筒３１と触媒３２との間に配置された弾性変形可能な部材である。マット３３は、外筒３１の周方向に沿って、触媒３２の側面を囲むように配置される。マット３３は、実質的に排気ガスを通過させない。ここでいう実質的とは、ＥＧＲ装置１の触媒コンバータ３の機能や性能に影響する程度の排気ガスの漏れが生じていないことを意味する。言い換えると、マット３３は、触媒コンバータ３の機能が損なわれない程度に排気ガスを通過させてもよい。またマット３３は、図４に示されるように、第２空間Ｓ２側から第１空間Ｓ１側に向かって切欠き３３ａが形成されている。マット３３が流路形成部に相当する。

ＥＧＲ取り出し口３４は、後述するＥＧＲ配管５が連結された開口である。ＥＧＲ取り出し口３４からはＥＧＲガスが排出される。ＥＧＲ取り出し口３４は、ケース１１における触媒３２の側面３２ａを覆う部分、つまり外筒３１の周壁に設けられている。またＥＧＲ取り出し口３４は、外筒３１を上流側の部分と下流側の部分とに区分した場合に下流側の部分に設けられている。またＥＧＲ取り出し口３４は、マット３３の切欠き３３ａが形成された位置に重ねて設けられている。ＥＧＲ取り出し口３４の開口面積は、導入口２１の開口面積よりも小さい。ＥＧＲ取り出し口３４は、バーリング加工により穴の周囲が外側に向けて立ち上がっている。

＜下流コーン＞
図１及び図３に示すように、下流コーン４は、触媒コンバータ３の下流側に連結された部材である。下流コーン４は、上面と下面とがそれぞれ開口し、上流側から下流側に向かって縮径する円錐台状の筒体である。

下流コーン４の上流側の開口は、外筒３１の下流側の端部に溶接等によって固定されている。下流コーン４の下流側の開口は、ＥＧＲ装置１から排気ガスが排出される排出口４１を構成している。下流コーン４は、外筒３１及び排出口４１に連通した第２空間Ｓ２を画定している。

＜ＥＧＲ配管＞
ＥＧＲ配管５は、排気ガスの一部を内燃機関に循環させるための配管である。ＥＧＲ配管５は、一端が触媒コンバータ３のＥＧＲ取り出し口３４に溶接等によって連結されている。

＜排気ガスの流れ＞
図３に示すように、触媒３２の流路３５は、排気ガスの流れ方向における当該触媒３２よりも上流側の第１空間Ｓ１と、触媒３２よりも下流側の第２空間Ｓ２とを連結するように形成されている。

マット３３は、ケース１１と触媒３２の側面３２ａとの間に配置される。マット３３は、第１空間Ｓ１からＥＧＲ取り出し口３４への排気ガスの流入を抑制するとともに、第２空間Ｓ２からＥＧＲ取り出し口３４への排気ガスの流入を抑制しない。

そのため、導入口２１から上流コーン２の第１空間Ｓ１内に導入された排気ガスは、触媒３２を外筒３１の軸方向に通過し、下流コーン４の第２空間Ｓ２内に流れ込む。
上述した切欠き３３ａが形成された空間は、排気ガスが第２空間Ｓ２からＥＧＲ取り出し口３４まで流れるための流路３６となる。よって、第２空間Ｓ２に流れ込んだ排気ガスの一部は、外筒３１と触媒３２との隙間の流路３６を通ってＥＧＲ取り出し口３４に到達し、ＥＧＲ配管５に流れ込む。

このＥＧＲガスの流れは、ＥＧＲ配管５が触媒コンバータ３に対して負圧となることで発生する。ＥＧＲ配管５に流れ込んだＥＧＲガスは、内燃機関に供給される。
触媒コンバータ３によって浄化された排気ガスのうち、ＥＧＲ配管５に供給されるＥＧＲガスを除いた残りの部分は、下流コーン４の排出口４１から図示しない配管を通じて大気に向かって排出される。

［１－２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）上流コーン２から触媒３２を通過して下流コーン４に到達した排気ガスの一部は、外筒３１と、触媒３２の側面３２ａと、の間に形成された流路３６を上流側方向に流れ、外筒３１のＥＧＲ取り出し口３４から排出される。そのため、触媒３２で浄化された排気ガスを、触媒３２の側面を覆う外筒３１の壁面からＥＧＲガスとして取り出すことができる。その結果、下流コーン４にＥＧＲガスの流路を形成する必要がなくなり、下流コーン４のサイズ増加が抑制されるため、ＥＧＲ装置１の搭載に必要な自動車のスペースが低減できる。

（１ｂ）ＥＧＲ装置１では、マット３３は、外筒３１内に触媒３２を保持する。またマット３３は、第１空間Ｓ１からＥＧＲ取り出し口３４への排気ガスの流入を抑制するとともに、第２空間Ｓ２からＥＧＲ取り出し口３４へのガスの流入を抑制しない流路形成部としても機能する。そのため、流路形成部としての機能のみを奏する新たな部材を設ける必要がなく都合がよい。

また、流路３６は切欠き３３ａにより形成されるため、マット３３は流路３６を形成するために必要な部分のみが削られることとなる。そのため、マット３３の面積が小さくなることの影響を低減でき、マット３３による触媒３２を保持する機能の低下を抑制することができる。

（１ｃ）ＥＧＲ装置１では、触媒３２の側面３２ａにも触媒成分が備えられているため、流路３６においても触媒機能を発揮して、高度に排気ガスの浄化性能を向上させることができる。

［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（２ａ）上記実施形態のＥＧＲ装置１では、マット３３が流路形成部である構成を例示した。しかしながら、マット３３は流路形成部としては機能せず、流路形成部として別の要素が備えられていてもよい。例えば、第１空間Ｓ１からＥＧＲ取り出し口３４への排気ガスの流入を抑制するシール部材が設けられていてもよい。

なお、上記実施形態ではマット３３として例示した流路形成部は、第１空間Ｓ１からＥＧＲ取り出し口３４への排気ガスの流入を抑制するとともに、第２空間Ｓ２からＥＧＲ取り出し口３４への排気ガスの流入を抑制しない構成であればよい。ここで、上述した「第１空間Ｓ１からＥＧＲ取り出し口３４への排気ガスの流入を抑制する」とは、排気ガスの流入を高度に抑制するという意味に限定されない。つまり、流路形成部は第１空間Ｓ１からＥＧＲ取り出し口３４への排気ガスの流入量を低減できればよい。また、上述した「第２空間Ｓ２からＥＧＲ取り出し口３４への排気ガスの流入を抑制しない」とは、内燃機関に送るべき流量の排気ガスが第２空間Ｓ２から流入可能であるという意味である。つまり、流路形成部は第２空間Ｓ２からＥＧＲ取り出し口３４へ流路において圧力損失を発生させない、という意味ではない。流路形成部は、例えば、第１空間Ｓ１からＥＧＲ取り出し口３４への排気ガスの流路抵抗が、第２空間Ｓ２からＥＧＲ取り出し口３４への排気ガスの流路抵抗よりも大きくなるように構成されたものを含む。

（２ｂ）上記実施形態のＥＧＲ装置１では、マット３３に矩形の切欠き３３ａが形成される構成を例示した。しかしながら、切欠きによって第２空間Ｓ２からＥＧＲ取り出し口３４までの流路が形成されるならば、切欠きの具体的な形状は特に限定されない。例えば図５に示される切欠き３３ｂのように三角形であってもよいし、図６に示される切欠き３３ｃのように台形であってもよい。

また、マット３３には切欠きが設けられていなくてもよい。例えば図７に示されるマット５１のように、マット５１が第２空間Ｓ２からＥＧＲ取り出し口３４までの排気ガスの流れを阻害しないように配置されていてもよい。

（２ｃ）上記実施形態のＥＧＲ装置１では、触媒３２の側面３２ａにも触媒成分が備えられている構成を例示した。しかしながら、側面３２ａには触媒成分が備えられていなくてもよい。また、側面３２ａの一部分、例えば切欠き３３ａが形成される部分にのみ触媒成分が備えられていてもよい。

（２ｄ）上記実施形態では、ＥＧＲ取り出し口３４が外筒３１における下流側の部分に形成される構成を例示したが、外筒３１における軸方向の中央部分や上流側部分に形成されていてもよい。

（２ｅ）ケース１１の具体的な構成は、上記実施形態のＥＧＲ装置１にて例示した構成に限定されない。つまり、内燃機関のガスが流入可能であり、内部に触媒３２を保持可能であればよく、上述した上流コーン２、外筒３１、下流コーン４と同等の形状や構成を備えていなくてもよい。

（２ｆ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１…ＥＧＲ装置、２…上流コーン、３…触媒コンバータ、４…下流コーン、５…ＥＧＲ配管、１１…ケース、２１…導入口、３１…外筒、３２…触媒、３２ａ…側面、３３，５１…マット、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…切欠き、３４…ＥＧＲ取り出し口、３５，３６…流路、４１…排出口、Ｓ１…第１空間、Ｓ２…第２空間

Claims (4)

1. ＥＧＲ装置であって、
   内燃機関の排気ガスが流入するケースと、
   前記ケースの内部に格納される触媒であって、前記排気ガスの流れ方向に関して当該触媒よりも上流側の第１空間と下流側の第２空間とを連結する流路を有する触媒と、
   前記排気ガスの一部を前記内燃機関に循環させるＥＧＲ配管と、
   前記ケースにおける前記触媒の側面を覆う部分に備えられ、前記ＥＧＲ配管が連結されたＥＧＲ取り出し口と、
   前記ケースと前記触媒の側面との間に配置され、前記第１空間から前記ＥＧＲ取り出し口への前記排気ガスの流入を抑制するとともに、前記第２空間から前記ＥＧＲ取り出し口への前記排気ガスの流入を抑制しない、流路形成部と、
   を有する、ＥＧＲ装置。
2. 請求項１に記載のＥＧＲ装置であって、
   前記流路形成部は、弾性変形可能であるマットであり、
   前記マットは、前記ケースと前記触媒との間において、前記ケースの周方向に沿って、前記触媒の側面を囲むように配置される、ＥＧＲ装置。
3. 請求項２に記載のＥＧＲ装置であって、
   前記マットは、前記第２空間側から前記第１空間側に向かって切欠きが形成されており、
   前記切欠きが形成された空間が、前記排気ガスが前記第２空間から前記ＥＧＲ取り出し口まで流れるための流路となる、ＥＧＲ装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＥＧＲ装置であって、
   前記触媒の側面のうち、少なくとも前記排気ガスが前記第２空間から前記ＥＧＲ取り出し口まで流れるための流路を構成する部分の少なくとも一部には、当該触媒の触媒成分が備えられている、ＥＧＲ装置。

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