JPH05179942A - エンジンの排気装置 - Google Patents

エンジンの排気装置

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JPH05179942A
JPH05179942A JP3358252A JP35825291A JPH05179942A JP H05179942 A JPH05179942 A JP H05179942A JP 3358252 A JP3358252 A JP 3358252A JP 35825291 A JP35825291 A JP 35825291A JP H05179942 A JPH05179942 A JP H05179942A
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JP
Japan
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exhaust
exhaust gas
catalyst
cooling device
heat
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Application number
JP3358252A
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English (en)
Inventor
Jo Otsubo
城 大坪
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Fuji Oozx Inc
Original Assignee
Fuji Oozx Inc
Fuji Valve Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05179942A publication Critical patent/JPH05179942A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 触媒の酸化、還元作用を促進させて、排気ガ
スの浄化効率を高めるとともに、排気熱と触媒に発生し
た反応熱との回収を効率よく行なう。 【構成】 シリンダヘッド(1)の各排気ポート(3)より
出た排気ガスは、排気冷却装置(2)により冷却される以
前に排気浄化装置(14)に導入されるので、排気浄化装置
(14)を通過する排気ガスの温度は十分に高く、従って触
媒による反応効率が向上し、排気ガス中の有害物質が効
果的に除去される。また、排気浄化装置(14)を出た排気
ガスは、本来の排気熱の他に触媒による反応熱が加算さ
れて最も高温となった状態で、排気冷却装置(2)に導入
されるので、排気冷却装置(2)における熱回収効率が高
まる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排気冷却装置を備える
エンジンの排気装置、特にコージェネレーションシステ
ム用エンジンの液冷式排気マニホールドに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】コージェネレーションシステムは、ガス
エンジンやガソリンエンジン(ディーゼルエンジン)等に
より発電を行なう一方で、それらの排気熱を利用して、
給湯、冷暖房などの熱エネルギーの供給を行なうもの
で、熱効率が極めて高い。このようなコージェネレーシ
ョンシステムに用いられる、例えば自動車用ガソリンエ
ンジンの中には、排気熱を排気マニホールドより回収
し、有効な熱エネルギーに変換するようにした、液冷式
排気マニホールドを備えたものがある。
【0003】すなわち、排気マニホールドにおけるシリ
ンダヘッドの排気ポートと連通する各ブランチ部とこれ
らの集合部とで構成される排気ガスが流通する内筒と、
これを覆う外筒とにより二重構造とするとともに、内筒
と外筒との間に冷却液が循環する通路を形成し、内筒内
を流通する排気ガスと冷却液との間で熱交換が行なわれ
るようにしている。最近、自動車等のエンジンより排出
される有害排気ガスをより一層清浄化する動きが活発化
してきており、コージェネレーションシステム用エンジ
ンにおいても、触媒式の排気浄化装置を装着することが
一般化している。従来は、この排気浄化装置を、排気冷
却装置である液冷式排気マニホールドの出口側に接続し
た排気管に設けて有害物質たるHC、CO、NOx等を低減す
るようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】排気浄化装置の触媒に
より、排気ガス中の有害物質を効果的に浄化するために
は、排気浄化装置に流入する排気ガスの温度を高くし
て、触媒による酸化、還元作用が効率よく行なわれるよ
うにすることが好ましい。
【0005】しかし、上述したように、従来の排気装置
においては、排気浄化装置が排気冷却装置である液冷式
排気マニホールドの出口側に設けられていたので、排気
冷却装置により冷却されて温度が低下した排気ガスが排
気浄化装置内に導入されるため、触媒の反応が遅く、効
率のよい浄化が行なわれないという問題がある。特に、
エンジンから離れた排気管の下流側にこの排気浄化装置
が位置している場合には、一層排気ガスの温度が下がっ
て触媒による有害物質の浄化効率がさらに低下してしま
うことになる。
【0006】また、排気管の下流側に排気ガス浄化装置
を設けると、触媒を通過した後の排気ガス温度が高くな
る。このような触媒の反応により発生した熱をさらに回
収するため、排気浄化装置の下流側にも上流側の排気冷
却装置と同様の排気冷却装置を設けたものもあるが、こ
のようにすると、冷却構造が複雑化するとともに熱効率
も悪いという問題がある。
【0007】本発明は、上記した問題点を解消するため
になされたもので、その目的とするところは、触媒の酸
化、還元作用を促進させて、排気ガスの浄化効率を高め
るとともに、排気熱と触媒に発生した反応熱との回収を
効率よくすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、シリンダヘッドの排気ポートに接続
した排気管の一部の外周部を外筒により覆い、排気管と
外筒との間に形成される通路内に熱交換媒体を循環させ
ることにより、排気ガスの排気熱を回収するようにした
排気冷却装置を備えるエンジンの排気装置において、前
記排気管における排気冷却装置よりシリンダヘッドの排
気ポート寄りの部分に、排気ガス有害物質を浄化する触
媒を備えた排気浄化装置を設けたことを特徴としてい
る。また、上記目的は、排気冷却装置の入口部分におけ
る排気管内に、排気ガス有害物質を浄化する触媒を備え
た排気浄化装置を設けることによっても達成することが
できる。
【0009】
【作用】各排気ポートより出た排気ガスは、排気冷却装
置により冷却される以前に排気浄化装置に導入されるの
で、排気浄化装置を通過する排気ガスの温度は十分に高
く、従って触媒による反応効率が向上し、排気ガス中の
有害物質が効果的に浄化される。
【0010】また、排気浄化装置を出た排気ガスは、本
来の排気熱の他に触媒による反応熱が加算されて最も高
温となった状態で、排気冷却装置に導入されるので、排
気冷却装置における熱回収効率が高まる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、本発明の第1実施例を備えるコージェネ
レーションシステム用の自動車用ガソリンエンジンを略
示するものである。シリンダヘッド(1)の一側面には、
以下に詳述する液冷式排気マニホールド(排気冷却装置)
(2)が取付けられている。
【0012】図2、図3に示すように、シリンダヘッド
(1)の側面には、その各排気ポート(3)と連通するブラ
ンチ部(4a)と、それらを集合させる略横長円筒形をなす
集合部(コレクタ)(4b)とよりなり、かつ排気管の一部を
構成する内筒(4)と、内筒(4)の周囲を覆うとともに、
その外壁と所要寸法離間させて一体的に連設された外筒
(5)とが、外筒(5)の上下の端部に突設した複数のフラ
ンジ部(6)をシリンダヘッド(1)の側壁に、下方に若干
傾斜させてボルト(7)止めされている。
【0013】各ブランチ部(4a)から内筒(4)の一側方に
連設された排気筒(8)に至る排気ガス通路(4c)は、略同
一平面内において連通するように、なだらかに折曲さ
れ、鋳造の際の中子(図示略)や主型の型、及び内筒(4)
を覆う外筒(5)の構造を簡略化して、それらの成形を容
易とする一方、型抜きを簡単に行ないうるようにしてあ
る。
【0014】外筒(5)の前後端部(以下方向は、図1に
おける左側を前とする)には、冷却液(熱交換媒体)(10)
の供給部(11)と流出部(12)とが、前後方向を向いて連設
され、供給部(11)より、内筒(4)、外筒(5)間の通路(1
3)内に流入した冷却液(10)は、排気熱により暖められた
のち流出部(12)より流出し、例えば暖房装置(図示略)に
熱供給を行なった後、供給部(11)に還流して再循環する
ようになっている。
【0015】なお、図3で示すように、排気ガスと冷却
液(10)の流れる方向とを対向流とすることにより冷却液
(10)と内筒(4)との温度差を常に大きく維持し、熱交換
率を高めうるようにしてある。
【0016】(14)は、排気冷却装置の入口部である内筒
(4)のブランチ部(4a)内に嵌合された排気浄化装置であ
って、この実施例では例えば、プラチナや白金等の触媒
(図示略)が担持されたアルミナコート層を有する公知の
モノリス触媒コンバータを用いている。
【0017】この排気浄化装置(14)内を排気ガスが通過
することにより、触媒の酸化、還元作用により、排気ガ
ス中の有害物質が除去される。
【0018】次に、前記した第1実施例の作用につき説
明する。排気ポート(3)を出た高温の排気ガスが排気浄
化装置(14)を通過する際、排気ガス中に含まれたHC、C
O、NOx等の有害物質は、触媒と反応して排気浄化装置(1
4)内に吸着されて、排気ガス中から除去され、その際の
反応熱により、排気ガスはさらに高温となるとともに、
排気浄化装置(14)全体の温度が上昇する。
【0019】しかし、排気浄化装置(14)は、冷却液(10)
が循環している内筒(4)のブランチ部(4a)内に嵌合され
ているので、排気浄化装置(14)の熱は、ブランチ部(4a)
を介して、通路(13)内の冷却液(10)に効果的に回収され
る。従って、触媒による浄化が継続して行なわれたとし
ても、排気浄化装置(14)全体は過剰に昇温することはな
く、ほぼ一定の温度に保たれるとともに、そのときに除
去された熱は、冷却液(10)に効果的に回収される。排気
浄化装置(14)を出た排気ガスは、次いで内筒(4)内を通
過する間に、通路(13)内の冷却液(10)と熱交換されて低
温となり、排気管(9)及びマフラー等を通って外部へ排
出される。
【0020】以上説明したように、上記第1実施例にお
いては、排気浄化装置(14)を、排気冷却装置である液冷
式排気マニホールド(2)の入口部に配設してあるため、
従来のように排気浄化装置(14)に低温の排気ガスが導入
される心配がなく、触媒による反応効率が向上して排気
ガスの浄化効率が高まるとともに、熱交換媒体である冷
却液(10)による熱回収効率も向上する。
【0021】図4は、本発明の第2実施例を示す。な
お、第1実施例で示した部材と同一の部材には同一の符
号を付し、それらについての詳細な説明を省略し、以下
では、その特徴点のみ説明する。この第2実施例におい
ては、排気浄化装置(14)を、シリンダヘッド(1)の各排
気ポート(3)と、排気冷却装置である液冷式排気マニホ
ールド(2)における内筒(4)の各ブランチ部(4a)とを接
続する接続管(16)内に設けている。
【0022】このようにすると、排気浄化装置(14)が冷
却液(10)によって直接冷却されることがないだけで、そ
の他は、第1実施例のものと同様の作用及び効果を奏す
ることができる。
【0023】すなわち、排気ポート(3)を出た高温の排
気ガスは、高温のままで排気浄化装置(14)に導入される
ので、有害物質の浄化効率がよく、また排気浄化装置(1
4)を通過することによりさらに高温となった排気ガス
が、排気冷却装置である液冷式排気マニホールド(2)に
導入されるので、熱の回収効率も向上する。
【0024】なお、第1、第2実施例では、排気冷却装
置を、排気マニホールドに設けて液冷式排気マニホール
ド(2)としたが、排気冷却装置は、排気マニホールドよ
り下流の排気管の適所に設けてもよい。この場合には、
排気浄化装置(14)は、シリンダヘッド(1)の排気ポート
(3)に最も近い排気冷却装置の入口部分、又はそれより
排気ポート(3)寄りの排気管(排気マニホールドを含む)
の適所に設ければよい。要は、排気浄化装置(14)を、排
気冷却装置より上流側に配設すればよい。
【0025】以上説明したように、本発明の液冷式排気
マニホールドによれば、排気浄化装置(14)に高温の排気
ガスが導入されるようにして、触媒による反応効率を高
めるようにしているので、有害物資の浄化効率が向上す
るばかりでなく、排気浄化装置(14)に発生した触媒の反
応熱を冷却液(10)と効率よく回収して、熱交換効率を高
めることができる。
【0026】
【発明の効果】本発明は下記の効果を奏する。 (a) 排気浄化装置内を、排気冷却装置により冷却される
前の高温の排気ガスが通過するので、排気浄化装置内の
触媒による酸化、還元作用が活発に行なわれ、排気ガス
中の有害物質を効率よく除去することができる。 (b) 排気浄化装置を通過することにより触媒の反応熱分
だけさらに高くなった高温の排気ガスを、排気冷却装置
内に導入するようにしたので、排気冷却装置内における
熱の回収効率を、従来のものより著しく高めることがで
きる。 (c) 排気浄化装置を、排気冷却装置の入口部分における
排気管内に設けて(請求項2記載の発明)、排気冷却装置
により、排気浄化装置を直接冷却するようにすると、排
気浄化装置の異常昇温を防止することができるととも
に、熱の回収効率をさらによくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を備えるコージェネレーシ
ョンシステム用のエンジンの側面図である。
【図2】図1におけるA−A線に沿う要部の拡大縦断正
面図である。
【図3】図2におけるB−B線に沿う要部の横断平面図
である。
【図4】本発明の第2実施例の要部の横断平面図であ
る。
【符号の説明】
(1)シリンダヘッド (2)液冷式排気マニホールド(排気冷却装置) (3)排気ポート (4)内筒(排気
管) (4a)ブランチ部 (4b)集合部 (4c)排気ガス通路 (5)外筒 (6)フランジ部 (7)ボルト (8)排気筒 (9)排気管 (10)冷却液(熱交換媒体) (11)供給部 (12)流出部 (13)通路 (14)排気浄化装置 (15)通路 (16)接続管(排気管)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダヘッドの排気ポートに接続した
    排気管の一部の外周部を外筒により覆い、排気管と外筒
    との間に形成される通路内に熱交換媒体を循環させるこ
    とにより、排気ガスの排気熱を回収するようにした排気
    冷却装置を備えるエンジンの排気装置において、前記排
    気管における排気冷却装置よりシリンダヘッドの排気ポ
    ート寄りの部分に、排気ガス有害物質を浄化する触媒を
    備えた排気浄化装置を設けたことを特徴とするエンジン
    の排気装置。
  2. 【請求項2】 シリンダヘッドの排気ポートに接続した
    排気管の一部の外周部を外筒により覆い、排気管と外筒
    との間に形成される通路内に熱交換媒体を循環させるこ
    とにより、排気ガスの排気熱を回収するようにした排気
    冷却装置を備えるエンジンの排気装置において、前記排
    気冷却装置の入口部分における排気管内に、排気ガス有
    害物質を浄化する触媒を備えた排気浄化装置を設けたこ
    とを特徴とするエンジンの排気装置。
JP3358252A 1991-12-27 1991-12-27 エンジンの排気装置 Pending JPH05179942A (ja)

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