JPH07269332A - Exhaust emission control device and butterfly valve therefor - Google Patents
Exhaust emission control device and butterfly valve thereforInfo
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- JPH07269332A JPH07269332A JP6059094A JP5909494A JPH07269332A JP H07269332 A JPH07269332 A JP H07269332A JP 6059094 A JP6059094 A JP 6059094A JP 5909494 A JP5909494 A JP 5909494A JP H07269332 A JPH07269332 A JP H07269332A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、自動車エンジン等の内
燃機関の排ガス浄化装置及びこれに用いるバタフライ弁
に係り、更に詳細には、排ガス浄化効率を向上でき、且
つ省スペース化に資する排ガス浄化装置及び耐熱性に優
れたバタフライ弁に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine such as an automobile engine and a butterfly valve used therefor, and more specifically to an exhaust gas purifying apparatus capable of improving exhaust gas purifying efficiency and contributing to space saving. The present invention relates to a device and a butterfly valve having excellent heat resistance.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、環境に悪影響を及ぼす自動車排ガ
ス中の有害成分を除去する方法として、自動車の排気系
に排ガス浄化触媒を装着して、未燃焼炭化水素及びＣＯ
の酸化反応、ＮＯｘの還元反応を起こし、これらを無害
な成分にして大気中に排出するシステムが開発され、実
用化されている。しかし、上述のような排ガス浄化触媒
に用いられる三元触媒や酸化触媒は、排ガス温度が２５
０℃程度の低温では十分な活性を示さず、特にエンジン
始動直後においては、これら触媒が迅速には温まらない
ため、未燃焼炭化水素が自動車排ガス成分として多量に
排出されるという問題があった。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for removing harmful components in the exhaust gas of an automobile, which has an adverse effect on the environment, an exhaust gas purifying catalyst has been attached to the exhaust system of the automobile to remove unburned hydrocarbons and CO.
A system has been developed and put into practical use that causes an oxidation reaction of NOx and a reduction reaction of NOx, and makes these harmless components into the atmosphere. However, the exhaust gas temperature of the three-way catalyst and the oxidation catalyst used for the exhaust gas purifying catalyst as described above is 25
At a low temperature of about 0 ° C., sufficient activity is not exhibited, and particularly immediately after the engine is started, these catalysts do not warm rapidly, and there is a problem that a large amount of unburned hydrocarbons are discharged as an exhaust gas component of automobiles.
【０００３】これに対して、比較的低温で活性を有する
酸化触媒を、従来排ガス浄化触媒が装着されていた排気
マフラー近傍ではなく、より上流側の排気マニホールド
やその直後の部分に装着することが検討されたが、高負
荷運転時には該酸化触媒の耐久性を超える高温になるた
め、触媒が劣化したり、触媒担体が破損したりするとい
う問題があった。On the other hand, an oxidation catalyst, which is active at a relatively low temperature, may be mounted not on the exhaust muffler where the exhaust gas purifying catalyst has been mounted, but on the exhaust manifold on the more upstream side or immediately thereafter. Although it was studied, there was a problem that the catalyst deteriorates or the catalyst carrier is damaged because the temperature becomes higher than the durability of the oxidation catalyst during high load operation.
【０００４】そして、この問題に対する対策としては、
排ガスを高温排ガス用と低温排ガス用との２系統の管路
（代表的にはＹ字状の管路）に分流することとし、それ
ぞれの管路又は２系統の管路に分岐させる以前（上流
側）のメイン管路にバタフライ弁を設け、エンジン始動
直後の排ガス温度が低い期間のみ、排ガスを排気マニホ
ールド又はその近傍に取り付けた上記低温活性触媒に排
ガスを流すことが検討されている。Then, as a countermeasure against this problem,
Before dividing the exhaust gas into two pipelines (typically a Y-shaped pipeline) for high-temperature exhaust gas and low-temperature exhaust gas, and before branching to each pipeline or two pipelines (upstream It is considered that a butterfly valve is provided in the main pipe of the side) and the exhaust gas is caused to flow through the low temperature activated catalyst mounted in the exhaust manifold or in the vicinity thereof only during a period when the exhaust gas temperature is low immediately after the engine is started.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
排ガスを２系統に分流する方法においては、排気系に２
系統の管路を設けるため排気系の占有スペースを大きく
しなければならず、搭載スペースが著しく制限される自
動車等にあっては、このような分離独立した２系統の管
路を有する排気系を搭載することは困難であるという課
題があった。However, in the above-mentioned method of dividing the exhaust gas into two systems, the exhaust system is divided into two systems.
Since the exhaust system must occupy a large space in order to provide a system pipeline, and in an automobile where the mounting space is extremely limited, such an exhaust system having two independent pipelines There was a problem that it was difficult to mount.
【０００６】また、このような管路に設置されるバタフ
ライ弁としても、優れた耐熱性、耐久性及び耐摩耗性等
を要求されることになり、従来のような金属製バタフラ
イ弁では使用に耐えないという課題があった。特に、バ
タフライ弁のフラップが熱変形したり、フラップと外筒
又は管路壁との接触部が腐食・摩耗したりして、最悪の
場合には排気ガスが漏出するという課題があった。更
に、フラップを駆動する軸とその軸受を支持する軸受部
が、高温により酸化されて動作に不具合を生じたり、摩
耗により隙間が生じ排ガスが漏出するという課題もあっ
た。本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、排ガ
ス浄化率を向上し、占有スペースを低減できる排ガス浄
化装置、及び耐熱性、耐久性等が向上したバタフライ弁
を提供することにある。Further, even a butterfly valve installed in such a pipeline is required to have excellent heat resistance, durability, wear resistance, etc., so that it can be used in a conventional metal butterfly valve. There was a problem that I could not stand. In particular, there has been a problem that the flap of the butterfly valve is thermally deformed, or the contact portion between the flap and the outer cylinder or the wall of the pipeline is corroded and worn, and in the worst case, the exhaust gas leaks. Further, there is a problem that the shaft that drives the flap and the bearing portion that supports the bearing are oxidized due to high temperature to cause a malfunction, and a gap is generated due to wear to leak the exhaust gas. The present invention has been made in view of the above problems of the conventional technology, and an object thereof is to improve an exhaust gas purification rate and reduce an occupied space, and heat resistance and durability. It is to provide a butterfly valve having improved characteristics.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、低温排ガス浄化手段と排
ガスメイン流路を特定構造で構成し、特定のバタフライ
弁を使用することにより、上記課題が解決できることを
見出し、本発明を完成するに至った。従って、本発明の
排ガス浄化装置は、内燃機関の排気マニホールドと排ガ
ス浄化触媒との間に配設される排ガス浄化装置であっ
て、バタフライ弁が設置された排ガスメイン流路と、こ
のメイン流路外に配置された低温排ガス浄化手段と、こ
の低温排ガス浄化手段と上記排ガスメイン流路とを連通
するバイパス流路とを備え、このバイパス流路の入口及
び出口が、それぞれ上記バタフライ弁の上流側及び下流
側に配設されている、ことを特徴とする。また、本発明
のバタフライ弁は、内燃機関の排ガス浄化装置に用いる
バタフライ弁であって、セラミックス製のフラップを備
え、上記フラップの回転軸が、このフラップを貫通する
セラミックスから構成される棒状体から成り、上記棒状
体用の貫通孔の一部の断面形状が真円以外の形状であ
る、ことを特徴とする。更に、本発明の他のバタフライ
弁は、内燃機関の排ガス浄化装置に用いるバタフライ弁
であって、セラミックス製のフラップを備え、上記フラ
ップの回転軸が、このフラップの回転中心線に沿って形
成された２個の凹部にセラミックスから構成される２本
の棒状体を嵌入して構成され、上記凹部の少なくとも一
方の断面形状が、真円以外の形状である、ことを特徴と
する。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has constructed a low temperature exhaust gas purifying means and an exhaust gas main flow passage with a specific structure and uses a specific butterfly valve. The inventors have found that the above problems can be solved, and have completed the present invention. Therefore, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is an exhaust gas purifying apparatus arranged between an exhaust manifold of an internal combustion engine and an exhaust gas purifying catalyst, and an exhaust gas main flow path in which a butterfly valve is installed, and this main flow path. The low-temperature exhaust gas purifying means disposed outside, and a bypass flow passage that connects the low-temperature exhaust gas purifying means and the exhaust gas main flow passage, the inlet and the outlet of the bypass flow passage are respectively upstream side of the butterfly valve. And is disposed on the downstream side. Further, the butterfly valve of the present invention is a butterfly valve used in an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising a flap made of ceramics, and the rotary shaft of the flap is a rod-shaped body formed of ceramics penetrating the flap. The cross-sectional shape of a part of the through hole for the rod-shaped body is a shape other than a perfect circle. Further, another butterfly valve of the present invention is a butterfly valve used in an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising a ceramic flap, and a rotation shaft of the flap is formed along a rotation center line of the flap. It is characterized in that two rod-shaped bodies made of ceramics are fitted into the two recesses, and at least one of the recesses has a cross-sectional shape other than a perfect circle.
【０００８】[0008]
【作用】本発明の排ガス浄化装置においては、排ガスメ
イン流路と低温排ガス浄化手段とをバイパス流路により
連通し、排ガスメイン流路内に設けたセラミックス製の
バタフライ弁を閉じることにより、排ガスが低温の場合
には、排ガスをバイパス流路を介して低温排ガス浄化手
段で浄化又は吸着してから排ガスメイン流路に戻す。し
かる後、排ガスは、自動車等の内燃機関において、本発
明の排ガス浄化装置の下流側に設置される排ガス浄化触
媒を介して排出される。一方、排ガスが高温の場合に
は、上記バタフライ弁を開くことにより、排ガスがバイ
パス流路をほとんど通過することなく、排ガスメイン流
路を優先的に通過するようにする。しかる後、排ガスは
上記下流側の排ガス浄化触媒を介して浄化され、排出さ
れる。In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the exhaust gas main flow passage and the low temperature exhaust gas purifying means are connected by the bypass flow passage, and the ceramic butterfly valve provided in the exhaust gas main flow passage is closed to generate the exhaust gas. When the temperature is low, the exhaust gas is purified or adsorbed by the low-temperature exhaust gas purifying means through the bypass channel and then returned to the exhaust gas main channel. After that, the exhaust gas is exhausted in an internal combustion engine of an automobile or the like via an exhaust gas purifying catalyst installed on the downstream side of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. On the other hand, when the exhaust gas is at a high temperature, the butterfly valve is opened to allow the exhaust gas to pass through the bypass main flow passage with almost no passing through the bypass flow passage. After that, the exhaust gas is purified and discharged through the exhaust gas purification catalyst on the downstream side.
【０００９】上述のように、排ガスは、その温度に応じ
て低温排ガス浄化手段又は排ガス浄化触媒に導入される
ため、エンジン始動時等の排ガスの低温時においても良
好に浄化されることになり、エンジンの始動から停止ま
でにおける全体としての浄化効率が向上する。また、排
ガス温度が高温の場合には、排ガスがバイパス流路をほ
とんど通過することがないため、低温排ガス浄化手段に
用いる触媒や吸着剤が高温劣化することを回避できる。
従って、低温排ガス浄化手段は、低温排ガスを常に浄化
できる状態に保たれる。As described above, since the exhaust gas is introduced into the low temperature exhaust gas purifying means or the exhaust gas purifying catalyst according to the temperature thereof, the exhaust gas is satisfactorily purified even when the exhaust gas is at a low temperature such as when the engine is started. The overall purification efficiency from engine start to engine stop is improved. Further, when the exhaust gas temperature is high, the exhaust gas hardly passes through the bypass passage, so that the catalyst and the adsorbent used for the low temperature exhaust gas purification means can be prevented from being deteriorated at high temperature.
Therefore, the low temperature exhaust gas purifying means is always kept in a state in which the low temperature exhaust gas can be purified.
【００１０】また、上記低温排ガス浄化手段及びバイパ
ス流路は排ガスメイン流路に沿って形成されているた
め、本発明の排ガス浄化装置の構造は、従来のような別
個独立の２系統管路による排ガス浄化装置と異なり、占
有スペースを低減できることになる。Further, since the low-temperature exhaust gas purifying means and the bypass flow passage are formed along the exhaust gas main flow passage, the structure of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is constituted by two separate independent pipe lines as in the conventional case. Unlike the exhaust gas purifying device, the occupied space can be reduced.
【００１１】更に、本発明の排ガス浄化装置に使用する
バタフライ弁は、窒化珪素等の耐熱性、耐摩耗性等に優
れたセラミックスで形成されているため、高温排ガスを
通過させた場合においても熱変形したり熱劣化すること
がない。また、このバタフライ弁に、耐熱性、耐摩耗性
等に優れたセラミックスで形成した外筒を付加した場合
には、熱膨張の問題を考慮しなくてもよく、排ガスが漏
出するのを回避することができる。Further, since the butterfly valve used in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is made of ceramics such as silicon nitride which has excellent heat resistance and wear resistance, the butterfly valve can be heated even when passing high temperature exhaust gas. No deformation or heat deterioration. Further, when an outer cylinder made of ceramics having excellent heat resistance and wear resistance is added to this butterfly valve, it is not necessary to consider the problem of thermal expansion, and exhaust gas is prevented from leaking. be able to.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明を図面を参照して実施例により
詳細に説明する。 （実施例１）図１は、本発明の排ガス浄化装置の一実施
例を示す縦断面図であり、図２は、図１に示す排ガス浄
化装置を軸方向に平行な水平面で切った断面図である。
図１及び図２において、排ガス浄化装置１は、金属製で
段付き形状の排ガスメイン管１０と、このメイン管１０
の小径部１１を包囲するハニカム体状の低温排ガス浄化
手段２０と、この低温排ガス浄化手段２０と排ガスメイ
ン管１０とを連通するバイパス４０と、を備えている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of an exhaust gas purifying apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of the exhaust gas purifying apparatus shown in FIG. 1 taken along a horizontal plane parallel to an axial direction. Is.
1 and 2, an exhaust gas purifying apparatus 1 includes an exhaust gas main pipe 10 made of metal and having a step shape, and a main pipe 10
The low temperature exhaust gas purifying means 20 in the form of a honeycomb that surrounds the small diameter portion 11 and the bypass 40 that connects the low temperature exhaust gas purifying means 20 and the exhaust gas main pipe 10 are provided.
【００１３】排ガスメイン管１０の大径部１２には窒化
珪素製のフラップ３１を有するバタフライ弁３０が設け
られており、この弁３０は、窒化珪素製の外筒３２を有
し、圧入リング３３により固定されている。この外筒３
２の内径寸法は、小径部１１の内径寸法とほぼ同じ大き
さであり、小径部１１の周面と外筒３２の周面とはほぼ
面一となる。このように面一とすることは、本発明にお
いて必須の事項ではないが、面一にすれば排ガスの排出
方向（気流の流れ方向）を一定に保つことができるの
で、面一にするのが好ましい。The large diameter portion 12 of the exhaust gas main pipe 10 is provided with a butterfly valve 30 having a flap 31 made of silicon nitride. The valve 30 has an outer cylinder 32 made of silicon nitride and a press-fit ring 33. It is fixed by. This outer cylinder 3
The inner diameter dimension of 2 is substantially the same as the inner diameter dimension of the small diameter portion 11, and the peripheral surface of the small diameter portion 11 and the peripheral surface of the outer cylinder 32 are substantially flush with each other. Making the surfaces flush with each other is not essential in the present invention, but if the surfaces are flush with each other, the discharge direction of the exhaust gas (flow direction of the air flow) can be kept constant. preferable.
【００１４】上記低温排ガス浄化手段２０は金属製のケ
ーシング５０に包囲・収容されており、このケーシング
５０の内面とメイン管１０の外面とで規定されるバイパ
ス４０は、複数個の入口４２及び出口４４を介してメイ
ン管１０の小径部１１と大径部１２とを連通している。
この入口４２及び出口４４はそれぞれバタフライ弁３０
の上流側及び下流側に設けられており、バイパス４０が
バタフライ弁３０を迂回するようにしている。The low temperature exhaust gas purifying means 20 is enclosed and housed in a metal casing 50. The bypass 40 defined by the inner surface of the casing 50 and the outer surface of the main pipe 10 has a plurality of inlets 42 and outlets. The small diameter portion 11 and the large diameter portion 12 of the main pipe 10 are connected via 44.
The inlet 42 and the outlet 44 are respectively the butterfly valve 30.
The bypass 40 is provided on the upstream side and the downstream side of the butterfly valve 30 so as to bypass the butterfly valve 30.
【００１５】本実施例において、低温排ガス浄化手段２
０は、小径部１１を包囲するための貫通孔を有するトロ
イダル状のハニカム担体に、低温活性を有する触媒を担
持したものであるが、必ずしも一体的に形成されている
必要はなく、別体で形成してもよく、形状も特に限定さ
れるものではない。担持する触媒としては、１５０〜２
５０℃で活性を有する触媒、例えば、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｉｒを例示できる。また、担体の材質は、セラミッ
クス又は金属であるが、耐熱性、熱伝導性の観点より、
セラミックスが好ましく、コージェライトとするのが更
に好ましい。また、低温排ガス浄化手段２０としては、
炭化水素吸着材、例えば、Ｃｕ等でイオン交換したゼオ
ライトを使用することも可能である。更に、この炭化水
素吸着材に、上述の低温活性を有する触媒成分を担持す
ると浄化効率が向上するので好ましく、この場合、低温
活性触媒成分を表面層に担持するのが浄化効率向上の観
点から一層好ましい。In the present embodiment, the low temperature exhaust gas purification means 2
No. 0 is a toroidal honeycomb carrier having a through hole for surrounding the small diameter portion 11 and carrying a catalyst having low-temperature activity, but it does not necessarily have to be formed integrally and is a separate body. It may be formed, and the shape is not particularly limited. As the catalyst to be carried, 150 to 2
Catalysts with activity at 50 ° C., eg Pt, Rh, P
d and Ir can be illustrated. The material of the carrier is ceramics or metal, but from the viewpoint of heat resistance and thermal conductivity,
Ceramics are preferable, and cordierite is more preferable. Further, as the low temperature exhaust gas purifying means 20,
It is also possible to use a hydrocarbon adsorbent, for example zeolite ion-exchanged with Cu or the like. Further, it is preferable to support the above-mentioned catalyst component having low-temperature activity on the hydrocarbon adsorbent because the purification efficiency is improved. In this case, it is more preferable to support the low-temperature active catalyst component on the surface layer from the viewpoint of improvement in purification efficiency. preferable.
【００１６】次に、バタフライ弁３０について説明す
る。図３は、図１のＡ−Ａ切断面における拡大断面図で
ある。同図において、バタフライ弁３０は、窒化珪素製
のフラップ３１、外筒３２及び回転中心軸３４ａ、３４
ｂを備えている。これらフラップ３１、外筒３２及び回
転中心軸３４ａ、３４ｂの材質としては、窒化珪素に限
定されるものではなく、耐熱性、耐摩耗性に優れたセラ
ミックス、例えば、アルミナ、サイアロン、炭化珪素、
部分安定化ジルコニア及びこれらの組合せを例示でき
る。これらセラミックスのうちでは、耐熱衝撃性に優れ
た窒化珪素が熱応力による破損を回避する点から一層好
ましい。また、フラップ３１、外筒３２及び回転中心軸
３４ａ、３４ｂを、上記のような材質とすることによ
り、外筒３２の熱変形、腐食、摩耗などによりフラップ
３１との接触部に隙間が生ずること等を防止することが
できる。Next, the butterfly valve 30 will be described. FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along the line AA of FIG. In the figure, a butterfly valve 30 includes a flap 31 made of silicon nitride, an outer cylinder 32, and rotation center shafts 34a, 34.
b. The material of the flap 31, the outer cylinder 32, and the rotation center shafts 34a and 34b is not limited to silicon nitride, but ceramics having excellent heat resistance and wear resistance, such as alumina, sialon, and silicon carbide,
Examples include partially stabilized zirconia and combinations thereof. Among these ceramics, silicon nitride having excellent thermal shock resistance is more preferable from the viewpoint of avoiding damage due to thermal stress. Further, when the flap 31, the outer cylinder 32, and the rotation center shafts 34a and 34b are made of the above-mentioned materials, a gap is generated in a contact portion with the flap 31 due to thermal deformation, corrosion, wear, etc. of the outer cylinder 32. Etc. can be prevented.
【００１７】本実施例において、フラップ３１の回転軸
は、フラップ３１の回転中心線（図示せず。）に沿って
穿設された凹部３１ａ及び３１ｂに嵌入された窒化珪素
製棒３４ａ及び３４ｂにより構成されている。なお、フ
ラップと回転軸とを一体で形成することも可能である
が、全体形状が複雑になり、セラミックスで作製するに
は、工数が増加し高コストとなるため好ましくない。従
って、本実施例のように、フラップと回転軸とを別々に
作製し、組み合わせるのが好ましい。In the present embodiment, the rotation axis of the flap 31 is formed by silicon nitride rods 34a and 34b fitted in recesses 31a and 31b formed along the rotation center line (not shown) of the flap 31. It is configured. It is possible to integrally form the flap and the rotary shaft, but this is not preferable because the overall shape becomes complicated and the number of man-hours is increased and the cost is high to manufacture the ceramics. Therefore, it is preferable that the flap and the rotary shaft are separately manufactured and combined as in this embodiment.
【００１８】フラップと回転軸との組合せ方としては、
ロウ付け等を例示できるが、ロウ付けでは耐熱性に問題
が生ずる場合があるので、上述のようにフラップに凹部
を設け、この凹部にセラミックス製の棒体を嵌入するの
が好ましい。このように、フラップの凹部に棒体を嵌入
する場合には、回転軸の運動をフラップに伝達するため
に、いずれか一方の凹部の少なくとも一部分の断面形状
を真円以外の形状とし、嵌入する棒体はこの真円以外の
形状に合致する形状とするのが好ましい。As a method of combining the flap and the rotary shaft,
Although brazing or the like can be used, heat resistance may cause a problem in brazing. Therefore, it is preferable to form a recess in the flap and insert a ceramic rod into the recess as described above. In this way, when the rod is fitted in the recess of the flap, at least a part of one of the recesses has a cross-sectional shape other than a perfect circle in order to transmit the movement of the rotating shaft to the flap. It is preferable that the rod has a shape that matches a shape other than the perfect circle.
【００１９】本実施例においては、凹部３１ａが部分的
に真円形状以外の形状、例えば楕円、矩形、多角形状を
有し、棒３４ａの先端部が該形状に合致する形状で構成
されている。また、凹部３１ａ及び３１ｂの深さは、フ
ラップ３１の直径の１５〜２０％程度にするのが好まし
い。これより浅い場合には、フラップ３１の回転軸の位
置精度が低下してフラップ３１の駆動に支障をきたすこ
とがあり、これより深い場合には製造が困難となり好ま
しくない。In this embodiment, the concave portion 31a has a shape other than a partially circular shape, for example, an elliptical shape, a rectangular shape, or a polygonal shape, and the tip end portion of the rod 34a is formed in a shape matching the shape. . The depth of the recesses 31a and 31b is preferably about 15 to 20% of the diameter of the flap 31. If it is shallower than this, the positional accuracy of the rotary shaft of the flap 31 may be deteriorated, which may hinder the driving of the flap 31, and if it is deeper than this, manufacturing is difficult, which is not preferable.
【００２０】上記フラップ３１の肉厚は、バタフライ弁
３０を開いた際に開口面積が大きくとれ、排ガスの流動
を妨げずエンジン性能を悪化させないためにも、できる
限り薄い方が好ましいが、セラミックスは脆性材料であ
るため破壊に対する信頼性を確保する必要がある。従っ
て、上述のような事項を考慮すれば、フラップ３１の肉
厚は、外筒３２の内径の４０％以下の大きさであること
が好ましく、３０％以下の大きさであることが更に好ま
しく、２０％以下の大きさとするのが特に好ましい。The thickness of the flap 31 is preferably as thin as possible in order to have a large opening area when the butterfly valve 30 is opened, and to prevent the flow of exhaust gas from being impaired so as not to deteriorate engine performance. Since it is a brittle material, it is necessary to secure reliability against fracture. Therefore, in consideration of the above matters, the thickness of the flap 31 is preferably 40% or less of the inner diameter of the outer cylinder 32, and more preferably 30% or less, A size of 20% or less is particularly preferable.
【００２１】なお、フラップ３１の形状を楕円状にし、
弁３０を閉じた際に、外筒３２の軸方向とフラップ３１
とが一定の角度αをもつようにすれば（図２参照。）、
フラップ３１を閉じる際の位置決めができ、フラップ３
１が真円状の場合に比し外筒３２との接触部分を大きく
することができシール性を向上できるので好ましい。し
かし、外筒３２の長さを短くしてコンパクトにするため
には、上記角度αは小さい方が好ましいことになる。こ
れらの事項を考慮すると、上記角度αとしては、６５〜
８０°とするのが好ましい。なお、フラップ３１の周縁
部をＲ加工してもよい。The flap 31 has an elliptical shape,
When the valve 30 is closed, the axial direction of the outer cylinder 32 and the flap 31
If and have a constant angle α (see FIG. 2),
Positioning can be performed when closing the flap 31, and the flap 3
Compared with the case where 1 is a perfect circle, the contact portion with the outer cylinder 32 can be increased and the sealing performance can be improved, which is preferable. However, in order to shorten the length of the outer cylinder 32 to make it compact, it is preferable that the angle α is small. Considering these matters, the angle α is 65 to
It is preferably 80 °. The peripheral edge of the flap 31 may be rounded.
【００２２】次に、バタフライ弁３０の取付態様につい
て説明する。図１及び図３において、メイン管１０の大
径部１２には弁３０の回転軸用の軸受部３５ａが設けら
れており、この軸受部３５ａに窒化珪素製棒３４ａの先
端部が回転自在に挿入されている。また、窒化珪素棒３
４ａには、スナップリング３７及びシールリング３６が
装着されており、窒化珪素棒３４ａの抜けを防止し、メ
イン管１０の内部から排ガスが漏出するのを回避してい
る。Next, the manner of mounting the butterfly valve 30 will be described. 1 and 3, a bearing portion 35a for the rotary shaft of the valve 30 is provided in the large diameter portion 12 of the main pipe 10, and the tip portion of the silicon nitride rod 34a is rotatably attached to the bearing portion 35a. Has been inserted. Also, the silicon nitride rod 3
A snap ring 37 and a seal ring 36 are attached to 4a to prevent the silicon nitride rod 34a from coming off and to prevent the exhaust gas from leaking from the inside of the main pipe 10.
【００２３】一方、窒化珪素棒３４ｂ及び凹部３１ｂの
断面形状は、ともに真円状であり、窒化珪素棒３４ｂの
一端は凹部３１ｂに回転自在に挿入されている。また、
窒化珪素棒３４ｂの他端は軸受部３５ｂに挿入されてお
り、窒化珪素棒３４ｂは、窒化珪素棒３４ｂとボルト３
９ｂとの間に窒化珪素製フェース３８を介在させ、スプ
リング３９ａを介して金属製ボルト３９ｂを軸受部３５
ｂにネジ止めすることにより、凹部３１ｂに押圧して取
り付けられている。このように、窒化珪素製フェース３
８を介在させることにより、窒化珪素棒３４ｂの回転に
よるボルト３９ｂの摩耗を抑制し、窒化珪素棒３４ｂの
回転を滑らかにしている。なお、軸受部３４ａ及び３４
ｂは、それぞれケーシング５０に設けられた孔部（図示
せず。）に挿入され、気密性を保持してケーシング５０
に溶接されている。On the other hand, the cross-sectional shapes of the silicon nitride rod 34b and the recess 31b are both perfect circles, and one end of the silicon nitride rod 34b is rotatably inserted in the recess 31b. Also,
The other end of the silicon nitride rod 34b is inserted into the bearing portion 35b, and the silicon nitride rod 34b includes the silicon nitride rod 34b and the bolt 3.
9b, a face 38 made of silicon nitride is interposed, and a bolt 39b made of metal is attached to the bearing portion 35 via a spring 39a.
By being screwed to b, it is pressed against the recess 31b and attached. In this way, the silicon nitride face 3
By interposing 8, the abrasion of the bolt 39b due to the rotation of the silicon nitride rod 34b is suppressed, and the rotation of the silicon nitride rod 34b is made smooth. The bearings 34a and 34a
b are inserted into the holes (not shown) provided in the casing 50, respectively, to maintain the airtightness and the casing 50.
Is welded to.
【００２４】以上に説明した排ガス浄化装置１は、メイ
ン管１０のフランジ部１３に設けられた孔部１３ａを利
用して、図示しない排気マニホールドと排ガス浄化触媒
との間に配設される。本実施例においては、小径部１１
を排気マニホールドの直後に連結しているが（図２参
照。）、これと反対に、大径部１２を排気マニホールド
の直後に連結してもよい。また、この排ガス浄化装置１
は、耐熱性等が良好であるところから排気マニホールド
の近接して配置することができ、また、排気マニホール
ドの一部として使用することができる。The exhaust gas purifying apparatus 1 described above is arranged between the exhaust manifold (not shown) and the exhaust gas purifying catalyst by utilizing the hole portion 13a provided in the flange portion 13 of the main pipe 10. In this embodiment, the small diameter portion 11
Is connected immediately after the exhaust manifold (see FIG. 2), but conversely, the large diameter portion 12 may be connected immediately after the exhaust manifold. In addition, this exhaust gas purification device 1
Can be placed close to the exhaust manifold because it has good heat resistance and can be used as part of the exhaust manifold.
【００２５】次に、本実施例の作用について説明する。
この排ガス浄化装置１は、排ガスがエンジン始動時など
の低温の場合には、図２に示したようにバタフライ弁３
０を閉じた状態にする。この結果、排ガスは、図示矢印
Ｂで示したようにバイパス４０を通り、低温排ガス浄化
手段２０により浄化され、メイン管１０に戻される。こ
の後、図示しない排ガス浄化触媒を介して大気中に放出
される。一方、排ガスが高温になった場合には弁３０を
開く。この際、排ガスは図示矢印Ｃで示したようにメイ
ン管１０を直進し、図示しない排ガス浄化触媒で浄化さ
れ、大気中に放出される。なお、排ガスは、低温排ガス
浄化手段２０の流動抵抗により、バイパス４０にはほと
んど流れず、メイン管１０を優先的に流れることにな
る。この際、入口４２の口径を調整することなどによ
り、バイパス４０に流入する排ガスの量を厳密に調整す
ることも可能であり、この場合、排ガス流量の９５％以
上、好ましくは９８％以上、更に好ましくは９９％以上
がメイン管１０を流れるように調整するのがよい。Next, the operation of this embodiment will be described.
When the exhaust gas is at a low temperature such as when the engine is started, the exhaust gas purifying apparatus 1 has a butterfly valve 3 as shown in FIG.
0 is closed. As a result, the exhaust gas passes through the bypass 40 as shown by the arrow B in the figure, is purified by the low temperature exhaust gas purification means 20, and is returned to the main pipe 10. After this, it is released into the atmosphere via an exhaust gas purification catalyst (not shown). On the other hand, when the exhaust gas becomes hot, the valve 30 is opened. At this time, the exhaust gas goes straight through the main pipe 10 as shown by an arrow C in the figure, is purified by an exhaust gas purifying catalyst (not shown), and is discharged into the atmosphere. Note that the exhaust gas hardly flows into the bypass 40 due to the flow resistance of the low-temperature exhaust gas purification unit 20, and preferentially flows through the main pipe 10. At this time, the amount of the exhaust gas flowing into the bypass 40 can be strictly adjusted by adjusting the diameter of the inlet 42, and in this case, 95% or more, preferably 98% or more of the exhaust gas flow rate, It is preferable to adjust so that 99% or more flows through the main pipe 10.
【００２６】 以上のように、排ガスをその温度に応じ
て低温排ガス浄化手段２０又は排ガス浄化触媒に振り分
けることができるため、排ガスの浄化効率を向上させる
ことができる。また、排ガス浄化装置１を排気マニホー
ルドに近接して配置させることにより、低温排ガス浄化
手段２０に担持された触媒は短時間で活性温度に達する
ため、エンジン始動時における排ガス中の未燃の炭化水
素を有効に浄化することができる。更に、排ガスが排ガ
ス浄化触媒の活性温度に達した時点でバタフライ弁３０
を開けることにより、排ガスは低温排ガス浄化手段２０
をほとんど通過しなくなり、この結果、低温排ガス浄化
手段２０の触媒や担体が劣化することを回避することも
できる。更にまた、バイパス４０をメイン管１０に沿っ
て設けたため、排ガス浄化装置１はコンパクトに構成さ
れており、自動車エンジンに搭載するのに支障がない。
また、バタフライ弁３０は、窒化珪素で形成されている
ため、耐熱性や耐摩耗性に優れており、排気マニホール
ドの直後に配置しても十分に耐久性があるものである。As described above, the exhaust gas can be distributed to the low-temperature exhaust gas purifying unit 20 or the exhaust gas purifying catalyst according to the temperature thereof, so that the exhaust gas purifying efficiency can be improved. Further, by disposing the exhaust gas purifying device 1 close to the exhaust manifold, the catalyst carried by the low temperature exhaust gas purifying means 20 reaches the activation temperature in a short time, so that unburned hydrocarbons in the exhaust gas at the time of engine start-up. Can be effectively purified. Furthermore, when the exhaust gas reaches the activation temperature of the exhaust gas purifying catalyst, the butterfly valve 30
By opening the exhaust gas, the exhaust gas becomes low-temperature exhaust gas purification means 20.
It is possible to prevent deterioration of the catalyst and the carrier of the low temperature exhaust gas purification means 20 as a result. Furthermore, since the bypass 40 is provided along the main pipe 10, the exhaust gas purifying device 1 has a compact structure and can be mounted on an automobile engine without any trouble.
Further, since the butterfly valve 30 is made of silicon nitride, it has excellent heat resistance and wear resistance, and is sufficiently durable even if it is arranged immediately after the exhaust manifold.
【００２７】（実施例２）本発明の他の実施例を図４に
示す。なお、上記した部材と実質的に同一の部材には同
一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す排ガ
ス浄化装置２においては、窒化珪素棒３４ｃがフラップ
３１に穿設した貫通孔３１ｃを貫通するような構成とな
っている。本実施例においては、貫通孔３１ｃの一部に
断面形状が真円以外の形状となる部分を設け、この部分
に対応するように窒化珪素棒３１ｃの一部を加工し、フ
ラップ３１に回転運動を伝える形式を採用している。ま
た、上記真円以外の形状の部分の寸法は、フラップ３１
の直径の１５〜２５％の長さとしている。以上、本発明
を実施例により説明したが、本発明はこれら実施例に限
定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において
種々の変形が可能である。(Embodiment 2) FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. The same members as those described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the exhaust gas purifying apparatus 2 shown in the figure, the silicon nitride rod 34c is configured to penetrate the through hole 31c formed in the flap 31. In this embodiment, a portion having a cross-sectional shape other than a perfect circle is provided in a part of the through hole 31c, a part of the silicon nitride rod 31c is processed to correspond to this part, and the flap 31 is rotated. Is adopted. In addition, the dimension of the portion other than the above-mentioned perfect circle is the flap 31.
The length is 15 to 25% of the diameter. Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低温排ガス浄化手段と排ガスメイン流路を特定構造で構
成し、特定のバタフライ弁を使用することとしたため、
排ガス浄化率を向上し、占有スペースを低減できる排ガ
ス浄化装置、及び耐熱性、耐久性等が向上したバタフラ
イ弁を提供することができる。As described above, according to the present invention,
Since the low temperature exhaust gas purification means and the exhaust gas main flow path are configured with a specific structure and a specific butterfly valve is used,
It is possible to provide an exhaust gas purifying apparatus capable of improving the exhaust gas purifying rate and reducing the occupied space, and a butterfly valve having improved heat resistance, durability and the like.
【図１】本発明の排ガス浄化装置の一実施例を示す縦断
面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of an exhaust gas purifying apparatus of the present invention.
【図２】図１に示す排ガス浄化装置を軸方向に平行な水
平面で切った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the exhaust gas purifying apparatus shown in FIG. 1 taken along a horizontal plane parallel to the axial direction.
【図３】図１のＡ−Ａ切断面における拡大断面図であ
る。FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along the line AA of FIG.
【図４】本発明の他の実施例を示す分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view showing another embodiment of the present invention.
１，２ 排ガス浄化装置、１０ メイン管、１１
小径部、１２ 大径部、１３ フランジ、２０
低温排ガス浄化装置、３０バタフライ弁、３１ フ
ラップ、３２ 外筒、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ窒化珪
素棒、４０ バイパス、５０ ケーシング1, 2 exhaust gas purification device, 10 main pipe, 11
Small diameter part, 12 Large diameter part, 13 Flange, 20
Low temperature exhaust gas purification device, 30 butterfly valve, 31 flap, 32 outer cylinder, 34a, 34b, 34c silicon nitride rod, 40 bypass, 50 casing
Claims (11)
化触媒との間に配設される排ガス浄化装置であって、 バタフライ弁が設置された排ガスメイン流路と、このメ
イン流路外に配置された低温排ガス浄化手段と、この低
温排ガス浄化手段と上記排ガスメイン流路とを連通する
バイパス流路とを備え、 このバイパス流路の入口及び出口が、それぞれ上記バタ
フライ弁の上流側及び下流側に配設されている、ことを
特徴とする排ガス浄化装置。1. An exhaust gas purification apparatus arranged between an exhaust manifold of an internal combustion engine and an exhaust gas purification catalyst, the exhaust gas main passage having a butterfly valve installed, and the outside of the main passage. The low-temperature exhaust gas purifying means and a bypass flow passage communicating the low-temperature exhaust gas purifying means with the exhaust gas main flow passage are provided, and an inlet and an outlet of the bypass flow passage are arranged on the upstream side and the downstream side of the butterfly valve, respectively. An exhaust gas purification device, which is characterized by being installed.
フラップを有することを特徴とする請求項１記載の排ガ
ス浄化装置。2. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the butterfly valve has a flap made of ceramics.
ガス流量の少なくとも９５％以上が上記排ガスメイン流
路を通ることを特徴とする請求項１又は２記載の排ガス
浄化装置。3. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein at least 95% or more of the exhaust gas flow rate passes through the exhaust gas main passage when the butterfly valve is open.
メイン流路を包囲することを特徴とする請求項１〜３の
いずれか１つの項に記載の排ガス浄化装置。4. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the low-temperature exhaust gas purifying means surrounds the exhaust gas main flow path.
ン流路用の貫通孔を備えるハニカム担体に、触媒成分を
担持して成ることを特徴とする請求項４記載の排ガス浄
化装置。5. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 4, wherein the low-temperature exhaust gas purifying means comprises a catalyst carrier supported on a honeycomb carrier having through holes for an exhaust gas main passage.
ン流路用の貫通孔を備える炭化水素吸着材から形成され
ていることを特徴とする請求項４記載の排ガス浄化装
置。6. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 4, wherein the low-temperature exhaust gas purifying means is formed of a hydrocarbon adsorbent having a through hole for an exhaust gas main passage.
着材に触媒成分を担持して成ることを特徴とする請求項
６記載の排ガス浄化装置。7. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 6, wherein the low temperature exhaust gas purifying means comprises a catalyst component supported on a hydrocarbon adsorbent.
フライ弁であって、 セラミックス製のフラップを備え、 上記フラップの回転軸が、このフラップを貫通するセラ
ミックスから構成される棒状体から成り、 上記棒状体用の貫通孔の一部の断面形状が真円以外の形
状である、ことを特徴とする排ガス浄化装置用バタフラ
イ弁。8. A butterfly valve used in an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising a flap made of ceramics, wherein the rotary shaft of the flap is made of a rod-shaped body made of ceramics penetrating the flap, A butterfly valve for an exhaust gas purification device, characterized in that a part of the through-hole for the body has a shape other than a perfect circle.
フライ弁であって、 セラミックス製のフラップを備え、 上記フラップの回転軸が、このフラップの回転中心線に
沿って形成された２個の凹部にセラミックスから構成さ
れる２本の棒状体を嵌入して構成され、 上記凹部の少なくとも一方の断面形状が、真円以外の形
状である、ことを特徴とする排ガス浄化装置用バタフラ
イ弁。9. A butterfly valve for use in an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising a flap made of ceramics, wherein a rotation shaft of the flap is provided in two recesses formed along a center line of rotation of the flap. A butterfly valve for an exhaust gas purifying apparatus, characterized in that two rod-shaped bodies made of ceramics are fitted and at least one of the recesses has a cross-sectional shape other than a perfect circle.
を備えることを特徴とする請求項８又は９記載のバタフ
ライ弁。10. The butterfly valve according to claim 8, further comprising an outer cylinder made of the ceramics.
フラップが上記外筒の軸方向と６５〜８０°の角度をも
ってこの外筒と当接することを特徴とする請求項１０記
載のバタフライ弁。11. The butterfly valve according to claim 10, wherein, when the butterfly valve is in a closed state, the flap abuts the outer cylinder at an angle of 65 to 80 ° with the axial direction of the outer cylinder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6059094A JPH07269332A (en) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Exhaust emission control device and butterfly valve therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6059094A JPH07269332A (en) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Exhaust emission control device and butterfly valve therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07269332A true JPH07269332A (en) | 1995-10-17 |
Family
ID=13103409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6059094A Pending JPH07269332A (en) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | Exhaust emission control device and butterfly valve therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07269332A (en) |
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