JPH0725212U - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 触媒による排気ガス浄化において、触媒の利
用効率を高め、特に内燃機関の始動時における黒煙排出
を抑制できる排気ガス浄化装置とする。 【構成】 内燃機関の排気ガスを排出する排気管の途中
を折り返し二重管構造に形成する。内筒側を内燃機関か
らの排気ガスを通流して浄化するための触媒コンバータ
とし、外筒側を前記触媒コンバータからの排出ガスの通
流路とする。これにより、コンバータから排出された高
温ガスによりコンバータ加熱を可能とする。触媒の管路
断面方向に沿う温度勾配の発生を抑制し、特に内燃機関
の始動時における黒煙排出をできて、触媒の有効活用が
可能となる。 (57) [Summary] [Object] To provide an exhaust gas purifying apparatus capable of enhancing the utilization efficiency of the catalyst in the exhaust gas purifying by the catalyst, and particularly suppressing black smoke emission at the time of starting the internal combustion engine. [Structure] An exhaust pipe for discharging exhaust gas of an internal combustion engine is formed in the middle of a folded double pipe structure. The inner cylinder side serves as a catalytic converter for flowing and purifying exhaust gas from the internal combustion engine, and the outer cylinder side serves as a passage for exhaust gas from the catalytic converter. This enables the converter to be heated by the high temperature gas discharged from the converter. It is possible to suppress the generation of a temperature gradient along the direction of the cross section of the catalyst pipeline, and in particular to discharge black smoke at the time of starting the internal combustion engine, so that the catalyst can be effectively used.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は内燃機関の排気ガス浄化装置に係り、特に酸化触媒付きフィルタから なる触媒コンバータによって排気ガスを浄化するようにした装置の改良に関する 。 The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to improvement of an apparatus for purifying exhaust gas by a catalytic converter including a filter with an oxidation catalyst.

【０００２】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

従来、内燃機関の排気ガス中に含有される有害のＣＯやＨＣを除去する目的で 触媒コンバータを用い、これに排気ガスを通流させることで無害のＣＯ2 やＨ2 Ｏに酸化して除去する手段がある。また、軽油燃料の内燃機関ではススが発生す るため、これを捕集するコージライト等のセラミック材料からなるフィルタに上 記酸化触媒を担持させ、捕集したススを触媒によって燃焼するようにすることも 知られている。 Conventionally, a means for removing harmful CO and HC contained in the exhaust gas of an internal combustion engine by using a catalytic converter and flowing exhaust gas through this to oxidize and remove harmless CO2 and H2O. There is. Also, since soot is generated in a light oil fuel internal combustion engine, the above-mentioned oxidation catalyst is supported on a filter made of a ceramic material such as cordierite that collects the soot, and the collected soot is burned by the catalyst. It is also known.

【０００３】 このような触媒付きフィルタを備えた触媒コンバータは、図２に示すように、 内燃機関からの排気ガス管路に設けられるが、管路抵抗を小さくするように大径 とされたコンバータ１のケース入口を排気マニホールド側の上流排気管部２に接 続し、ケース出口をマフラ側の下流排気管部３に接続した直列構造となっている 。コンバータ１に導入された排気ガスが酸化されると熱を発生するが、触媒反応 を促進するためにこの熱が外部に逃げないよう、ケース４と触媒付きフィルタ５ の間に断熱材６を設けている。As shown in FIG. 2, a catalytic converter provided with such a filter with a catalyst is provided in an exhaust gas pipeline from an internal combustion engine, but has a large diameter so as to reduce the pipeline resistance. The case 1 has a series structure in which the case inlet is connected to the upstream exhaust pipe portion 2 on the exhaust manifold side and the case outlet is connected to the downstream exhaust pipe portion 3 on the muffler side. Heat is generated when the exhaust gas introduced into the converter 1 is oxidized, but a heat insulating material 6 is provided between the case 4 and the filter 5 with catalyst so as to prevent this heat from escaping to the outside in order to promote the catalytic reaction. ing.

【０００４】[0004]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

ところが、従来の触媒コンバータによる排気ガス浄化装置では、上流排気管部 ２から導入される排気ガスは管路断面の中心流速が大きく、周辺側で小さくなる 流速分布を持つため、図２（２）に示すように、触媒付きフィルタ６の中心部で 酸化熱が高くなって高温となり、周辺部では低温となる温度勾配を持つ。このた め、捕集したススは触媒付きフィルタ５の外周側で燃え残ってしまい、外周側の 触媒を有効利用することができないという欠点があった。このような現象は機関 負荷が小さく排気ガス温度が低いときに顕著であり、したがって、内燃機関の始 動時での排気ガス浄化効率が悪いという問題を呈していた。 However, in the exhaust gas purifying apparatus using the conventional catalytic converter, the exhaust gas introduced from the upstream exhaust pipe section 2 has a large central flow velocity in the cross section of the pipeline and a small flow velocity distribution on the peripheral side. As shown in, there is a temperature gradient in which the heat of oxidation becomes high and the temperature becomes high in the central part of the filter 6 with catalyst, and becomes low in the peripheral part. As a result, the collected soot remains unburned on the outer peripheral side of the catalyst-equipped filter 5, and the catalyst on the outer peripheral side cannot be used effectively. Such a phenomenon is remarkable when the engine load is low and the exhaust gas temperature is low, and therefore, there is a problem that the exhaust gas purification efficiency at the time of starting the internal combustion engine is poor.

【０００５】 本考案は、上記従来の問題点に着目し、触媒コンバータを用いた排気ガス浄化 装置で、特に触媒の管路断面方向に沿う温度勾配の発生を抑制し、もって触媒コ ンバータによる効率的な浄化作用を発揮させることができる内燃機関の排気ガス 浄化装置を提供することを目的とする。The present invention focuses on the above-mentioned conventional problems, and in an exhaust gas purifying apparatus using a catalytic converter, suppresses the generation of a temperature gradient particularly along the cross-sectional direction of the pipeline of the catalyst, thereby improving the efficiency of the catalyst converter. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying device for an internal combustion engine, which is capable of exerting a general purifying action.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するために、本考案に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、内 燃機関の排気ガスを排出する排気管の途中を折り返し二重管構造に形成し、内筒 側を内燃機関からの排気ガスを通流して浄化するための触媒コンバータとすると ともに、外筒側を前記触媒コンバータからの排出ガスの通流路としてコンバータ 排出ガスによるコンバータ加熱を可能としたものである。 In order to achieve the above object, an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention has a structure in which an exhaust pipe for discharging exhaust gas of an internal combustion engine has a folded double pipe structure, and an inner cylinder side thereof is formed. In addition to being a catalytic converter for passing and purifying exhaust gas from the catalytic converter, the outer cylinder side is used as a flow path for exhaust gas from the catalytic converter to enable converter heating by the converter exhaust gas.

【０００７】[0007]

【作用】[Action]

上記構成によれば、触媒コンバータを通過した排気ガスが外筒を通過してコン バータ外周を流れる。このため触媒反応により加熱された排気ガスがコンバータ ケースとなっている内筒に接触してこれを加熱するため、触媒の外周側が昇温し て中心部位の温度に近付き、温度勾配が小さくなる。したがって、捕集したコン バータ外周側のススの燃焼が行われ、触媒全体を有効に利用し、浄化機能を向上 させることができるのである。 According to the above configuration, the exhaust gas that has passed through the catalytic converter passes through the outer cylinder and flows on the outer circumference of the converter. Therefore, the exhaust gas heated by the catalytic reaction comes into contact with the inner cylinder of the converter case and heats it, so that the outer peripheral side of the catalyst rises in temperature and approaches the temperature of the central portion, and the temperature gradient becomes smaller. Therefore, the collected soot on the outer peripheral side of the converter is burned, the entire catalyst can be effectively used, and the purification function can be improved.

【０００８】[0008]

【実施例】【Example】

以下に、本考案に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の具体的実施例を図面を参 照して詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【０００９】 図１は実施例に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の断面構成図である。図示の ように、この装置は内燃機関の排気ガスを排出する排気管の途中を折り返し二重 管構造に形成して構成されている。すなわち、内燃機関の排気マニホールドに至 る上流排気管部１０には酸化触媒付きフィルタ１２を収容する大径のフィルタケ ース１４の一端が接続され、排気ガスを導入させるようにしている。触媒付きフ ィルタ１２はコージライト等のセラミック材からなる多数のフィルタセルを担体 として白金、バナジウム、ロジウム等の活性成分を担持させて形成され、これを ケース１４に収容したモノリス型触媒コンバータ１６として構成されている。FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment. As shown in the figure, this device is configured by forming a folded double pipe structure in the middle of an exhaust pipe for discharging exhaust gas of an internal combustion engine. That is, one end of a large-diameter filter case 14 accommodating the filter 12 with an oxidation catalyst is connected to the upstream exhaust pipe portion 10 reaching the exhaust manifold of the internal combustion engine so that exhaust gas is introduced. The catalyst-equipped filter 12 is formed by supporting active components such as platinum, vanadium, and rhodium on a large number of filter cells made of a ceramic material such as cordierite as a carrier, and as a monolith-type catalytic converter 16 housed in a case 14. It is configured.

【００１０】 このようなコンバータ１６に導入された排気ガスは、ここでススが捕集される と同時に有害成分が酸化無害化されてケース出口から排気されるが、コンバータ 流出ガスがコンバータ１６自身の外周を逆流するように外筒１８が設けられてい る。すなわち、コンバータ１６の外周囲を同心円状に取り囲む外筒１８が設けら れている。したがって、このコンバータ部分の断面は、内筒となるフィルタケー ス１４と前記外筒１８とによって二重管構造となっている。外筒１８はケース１ ４より直径および長さが大きく設定されるとともに、両端面をエンドプレート２ ０Ｆ、２０Ｒによって閉塞して、ケース１４との間に隙間通路２２を形成させて いる。一方のエンドプレート２０Ｆは前記上流排気管部１０を貫通させ、貫通部 にガスシール２３を取り付けて密閉し、他方のエンドプレート２０Ｒはコンバー タ１６の排出口に離隔して対面配置している。隙間通路２２は外筒１８とフィル タケース１４との間に介装した間隔保持具２４によって保持される。そして、上 流排気管部１０側のエンドプレート２０Ｆ近傍の外筒１８側壁部にマフラ側に接 続される下流排気管部２６を接続しているのである。このため、触媒コンバータ １６から流出する排気ガスはエンドプレート２０Ｒに衝突反転し、フィルタケー ス１４の外周をコンバータ１６内のガス流れ方向と反対方向に流れ、下流排気管 部２６に排出されることになる。The exhaust gas introduced into the converter 16 is exhausted from the outlet of the case while the soot is collected therein, and at the same time, the harmful components are oxidized and rendered harmless. An outer cylinder 18 is provided so as to flow backward on the outer circumference. That is, the outer cylinder 18 that concentrically surrounds the outer periphery of the converter 16 is provided. Therefore, the cross section of this converter portion has a double pipe structure by the filter case 14 serving as an inner cylinder and the outer cylinder 18. The outer cylinder 18 is set to have a diameter and a length larger than those of the case 14, and both end surfaces are closed by end plates 20F and 20R to form a clearance passage 22 with the case 14. One of the end plates 20F penetrates the upstream exhaust pipe portion 10, and a gas seal 23 is attached to the penetrating portion to seal it, and the other end plate 20R is arranged facing the discharge port of the converter 16 at a distance. The gap passage 22 is held by a gap holder 24 interposed between the outer cylinder 18 and the filter case 14. Then, the downstream exhaust pipe portion 26 connected to the muffler side is connected to the side wall portion of the outer cylinder 18 near the end plate 20F on the upstream exhaust pipe portion 10 side. Therefore, the exhaust gas flowing out from the catalytic converter 16 collides with the end plate 20R and is reversed, flows on the outer periphery of the filter case 14 in the direction opposite to the gas flow direction in the converter 16, and is discharged to the downstream exhaust pipe portion 26. become.

【００１１】 このように構成された内燃機関の排気ガス浄化装置では、上流排気管部１０か ら未処理の排気ガスが触媒コンバータ１６に導入され、ここでススの捕集とガス 中に含まれるＣＯやＨＣを酸化して無害化する。このとき、コンバータ１６の内 部では流速分布によりフィルタ１２の中心部が酸化熱で高温状態となり、外周側 が低温領域となる。しかし、コンバータ１６から排出されたガスはエンドプレー ト２０Ｒにて反転し、ケース１４と外筒１８との間の隙間通路２２を逆流する。 このため、高温排気ガスがコンバータ１６の外周を流れ、ここで熱交換が行われ 、フィルタ１２の外周部分を加熱する。この加熱により特に外周にて捕集された 排気ガス中のススが燃焼され、触媒付きフィルタ１２の全断面を有効に活用する ことができる。熱交換を行った排気ガスは下流排気管部２６からマフラ側に流出 し有害成分が除去処理された状態で大気放出される。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine configured as described above, untreated exhaust gas is introduced from the upstream exhaust pipe portion 10 into the catalytic converter 16, where it is collected in soot and contained in the gas. It oxidizes CO and HC to make them harmless. At this time, due to the flow velocity distribution inside the converter 16, the central portion of the filter 12 is in a high temperature state due to the heat of oxidation, and the outer peripheral side is in a low temperature region. However, the gas discharged from the converter 16 is reversed at the end plate 20R and flows backward through the clearance passage 22 between the case 14 and the outer cylinder 18. Therefore, the high-temperature exhaust gas flows through the outer periphery of the converter 16, where heat exchange is performed, and the outer peripheral portion of the filter 12 is heated. By this heating, soot in the exhaust gas trapped especially on the outer periphery is burned, and the entire cross section of the filter with catalyst 12 can be effectively utilized. The exhaust gas that has undergone heat exchange flows out from the downstream exhaust pipe portion 26 to the muffler side, and is discharged to the atmosphere in a state where harmful components have been removed.

【００１２】 上記実施例では、内燃機関からの排気ガスは４００〜５００℃であり、これが 触媒コンバータ１６に導入されて酸化熱にて更に高温状態になるが、コンバータ １６内では中心部分のみが昇温するので温度分布ができる。これをコンバータ排 出ガスにて外周加熱をなすようにするため、触媒付きフィルタ１２の温度勾配が なくなり、ススの燃焼促進を行わせるとともに、触媒温度の昇温につながり触媒 反応を促進させることができる効果も得られる。そして、特にエンジンの始動時 において排気ガスの温度が比較的低いときに発生し捕集したススを確実に燃焼さ せることができるので、始動時の黒煙排出を抑制できる効果がある。In the above embodiment, the exhaust gas from the internal combustion engine has a temperature of 400 to 500 ° C., which is introduced into the catalytic converter 16 and becomes even higher in temperature due to the heat of oxidation. However, in the converter 16, only the central portion rises. Since it heats up, temperature distribution is possible. Since the converter exhaust gas is used to heat the outer circumference of the catalyst, the temperature gradient of the filter with catalyst 12 disappears, soot combustion is promoted, and the catalyst temperature is raised to promote the catalytic reaction. The effect that can be obtained is also obtained. In addition, since the soot that is generated and collected when the temperature of the exhaust gas is relatively low can be reliably burned at the time of starting the engine, there is an effect that black smoke emission at the time of starting can be suppressed.

【００１３】[0013]

【考案の効果】[Effect of device]

以上説明したように、本考案に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、内燃機関 の排気ガスを排出する排気管の途中を折り返し二重管構造に形成し、内筒側を内 燃機関からの排気ガスを通流して浄化するための触媒コンバータとするとともに 、外筒側を前記触媒コンバータからの排出ガスの通流路としてコンバータ排出ガ スによるコンバータ加熱を可能としたので、触媒の管路断面方向に沿う温度勾配 の発生を抑制し、特に内燃機関の始動時における黒煙排出を抑制し、触媒コンバ ータによる効率的な浄化作用を発揮させることができるという優れた効果が得ら れる。 As described above, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the midway of the exhaust pipe for discharging the exhaust gas of the internal combustion engine is formed into a folded double pipe structure, and the inner cylinder side is formed from the internal combustion engine. In addition to being a catalytic converter for passing exhaust gas to purify it, the outer cylinder side was used as a passage for exhaust gas from the catalytic converter to allow converter heating by the converter exhaust gas. The excellent effect of suppressing the generation of the temperature gradient along the direction, particularly suppressing the emission of black smoke at the time of starting the internal combustion engine, and allowing the catalytic converter to exert an efficient purifying effect is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】実施例に係る排気ガス浄化装置の断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view of an exhaust gas purification device according to an embodiment.

【図２】従来の排気ガス浄化装置の断面図および温度分
布の説明図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional exhaust gas purification device and an explanatory view of temperature distribution.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 上流排気管部 １２ 酸化触媒付きフィルタ １４ フィルタケース（内筒） １６ 触媒コンバータ １８ 外筒 ２０Ｆ、２０Ｒ エンドプレート ２２ 隙間通路 ２３ ガスシール ２４ 間隔保持具 ２６ 下流排気管部 10 upstream exhaust pipe part 12 filter with oxidation catalyst 14 filter case (inner cylinder) 16 catalytic converter 18 outer cylinder 20F, 20R end plate 22 gap passage 23 gas seal 24 gap retainer 26 downstream exhaust pipe part

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項１】 内燃機関の排気ガスを排出する排気管の
途中を折り返し二重管構造に形成し、内筒側を内燃機関
からの排気ガスを通流して浄化するための触媒コンバー
タとするとともに、外筒側を前記触媒コンバータからの
排出ガスの通流路としてコンバータ排出ガスによるコン
バータ加熱を可能としたことを特徴とする内燃機関の排
気ガス浄化装置。1. A catalytic converter for forming a folded double-pipe structure in the middle of an exhaust pipe for discharging exhaust gas of an internal combustion engine to allow the exhaust gas from the internal combustion engine to flow through and purify the inner cylinder side. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein the outer cylinder side is used as a passage for exhaust gas from the catalytic converter to enable converter heating by the converter exhaust gas.