JPH0526006B2

JPH0526006B2 -

Info

Publication number: JPH0526006B2
Application number: JP59039044A
Authority: JP
Inventors: Akira Shiki; Masaru Nakano; Hideki Nakajima
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-03-01
Filing date: 1984-03-01
Publication date: 1993-04-14
Also published as: US4579194A; JPS60184919A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、内燃機関用触媒マフラー装置の改
良に関する。

（背景並びに従来技術）一般に、フオークリフト等産業車両において
は、機関排気系の長さに限界があることから、排
気ガス浄化のためのハニカム触媒等が排気マフラ
ーと組合わせて用いられることがある。

このような触媒マフラー装置としては、従来例
えば第１図Ａ，Ｂに示すようなものがある（特公
昭55−34289号公報）。

これは、まず触媒マフラー装置Ａは、円筒部Ｃ
に前部隔壁板Ｄと後部隔壁板Ｅからなるハウジン
グＢに下記のような排気浄化用と消音用の装置の
組合わせからなつている。

即ち、前部隔壁板Ｄに翼Ｇとベンチユリ部Ｈお
よび吸入Ｊを穿設した排気ガス入口管Ｆが装着さ
れており、そしてその軸上であつて多孔仕切板Ｎ
に固定されたデフレクタ部Ｋが設けられ混合室Ｌ
が形成されている。多孔仕切板Ｎには多数の通孔
Ｐが穿設され、前記多孔仕切板Ｎの下流側には間
隔室Ｑが設けられ楕円状のハニカム触媒Ｍが入口
保持部材Ｓ、触媒保持部材Ｔ、出口保持部材Ｕに
より固定され円筒部Ｃとの間に空室Ｒが形成され
ている。入口保持部材Ｓには複数の小孔ｎが穿設
され出口側保持部材Ｕは閉端なつている。さらに
その下流には排気室Ｗが設けられ、該排気室Ｗに
は多孔部Ｙを成形した出口管Ｘが円筒部Ｃに固定
されている。

次に上記触媒マフラーＡの浄化、消音作用を説
明する。

排気ガス入口管Ｆに設けた翼Ｇとベンチユリ部
Ｈのアスピレータ作用で複数の吸入孔Ｊから二次
空気が吸引され、デフレクタ部Ｋにより反転して
排気ガスと二次空気は混合室Ｌ内で充分混合す
る。そしてその混合ガスは多孔仕切板Ｎの通孔Ｐ
より間隔室Ｑに流入し、前記混合ガスがハニカム
触媒Ｍを通過することで、温度上昇とともに有害
ガスを無害ガスに転化し排気室Ｗに設けた多孔部
Ｙより出口管Ｘを経て大気へ放出される。

一方、消音作用は、混合ガスのデフレクタ部Ｋ
による反転作用、多孔仕切板Ｎの多数の通孔Ｐ、
ハニカム触媒Ｍ、出口管Ｘの多孔管Ｙの通過によ
る気体の膨脹、縮小で騒音の減衰を行なうばかり
でなく、ハニカム触媒Ｍと円筒部Ｃ間に形成され
る空室Ｒが、入口側保持部Ｓに複数の小孔ｎが穿
設され、出口側保持部材Ｕを閉端としているので
レゾネータとして騒音の減衰を行なつている。

ところが、このような従来の触媒マフラー装置
にあつては、ベンチユリ部Ｈとベンチユリ部Ｈの
後方の拡張部の開端（この例では排気ガス入口管
Ｆの後端部）との距離が短い構造となつていたた
め、開端部で180゜位相をかえた脈動の反射波が減
衰されず、高い周波数域まで生じ、ベンチユリ部
Ｈでの二次空気の吸入に干渉して吸入量を減少さ
せるという問題点があつた。

特に、脈動の高周波域（機関の高回転域）で
は、大気（二次空気）の慣性により瞬時に追従で
きず、二次空気がもともと入りにくいことから、
上記問題点が顕著となる。

この対策として、デフレクタ部Ｋのふところ深
さを充分に取つて脈動の影響を減らすことは可能
であるが、これだと消音構造を設けるスペースに
制約が生じ、十分な消音構造を設けると背圧の増
加が著しくベンチユリ部Ｈの負圧より大きくなる
こともあり、触媒とマフラーの両機能を同時に満
足させることが至難である。

また、二次空気を導入する装置として、普通自
動車等ではエアポンプ式やEAI式が良く採用され
るが、これらは部品点数が多くコスト的に不利で
ある。

（発明の目的）この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、若干の構造変更で触媒とマフ
ラーの両機能を同時に満足できる安価な触媒マフ
ラー装置を提供することを目的とする。

（発明の構成並びに作用）上記目的を達成するためにこの発明では、マフ
ラーを構成する筒状体の内部に触媒コンバータを
収装すると共に、排気ガス入口管の内部に二次空
気導入用のベンチユリ部を設けた触媒マフラー装
置において、少なくとも、前記触媒の入口部に連
通する入口側拡張室を触媒コンバータの後方に、
出口側に連通する出口側拡張室を触媒コンバータ
の前方に夫々設けて、前記排気ガス入口管は前記
出口側拡張室と触媒コンバータとを越えてその後
端部が前記入口側拡張室に臨むように設ける。こ
の入口管の後端部は斜めに切断した形状とし、こ
れにより圧力損失が低減して十分な二次空気の導
入が可能となる。

また、この入口管は前記ベンチユリ部よりも後
方の部分の長さが内径の２倍以上となるように設
定する。これにより、干渉波の影響が低周波域に
とどめられるため、二次空気導入がより良好に行
われる。

さらに、この発明では一端が前記出口側拡張室
に臨み他端が前記入口側拡張室の後方に臨むよう
に連通管を設け、かつこの連通管には触媒コンバ
ータの周囲に画成した室に面して多数の小孔を開
口形成する。これにより、触媒コンバータを通過
して温度上昇したガスが小孔を介して触媒コンバ
ータの周囲部分に流入するため、触媒コンバータ
の保温効果が向上してアイドリング状態でも良好
な転化機能が発揮される。また、この場合触媒コ
ンバータ周囲部分の室がレゾネータとして機能す
るため排気騒音の低減効果が向上する。

（実施例）以下、この発明の一実施例を第２図Ａ，Ｂを用
いて説明する。

まず、触媒マフラー装置１は外筒壁２と前部隔
壁板３および後部隔壁板４の筒状体からなり、そ
の内部には四つの仕切板５〜８と一つの内筒壁９
により、後述する二次空気の流れに沿つて第１室
１０から第６室１５に至る六つの室が画成され
る。

そして、機関からの排気ガスが導かれる排気ガ
ス入口管１６は、筒状体の一側方においてその後
端部１６Ｂが前記隔壁板３及び三つの仕切板５〜
７を貫挿して第二室１１に開口される。なお、後
端部１６Ｂは斜めにカツトされて開口されてい
る。

上記排気ガス入口管１６は、その外周に多数の
小孔１８が形成されて第一室１０と連通し、この
第一室１０にその一端が大気に開放される二次空
気導入管１９の他端が開口接続される。

また、上記小孔１８群に近接した排気ガス入口
管１６の内部には、テーパ管からなる二つのベン
チユリ管２０，２１が互いにその小径部を対向し
て収装され、小径部付近にベンチユリ部２２が形
成される。

更に、排気ガス入口管１６は、そのベンチユリ
管２０，２１後方の直管状の拡張管部１６Ａの長
さＬが、該入口管１６の管内径Ｄの２倍以上に設
定されている。

一方、内筒壁９の内側に位置して二つの仕切板
６，７により画成された第三室１２にはハニカム
型の触媒コンバータ２３が収装される。従つて、
仕切板７には触媒入口２４が、また仕切板６には
触媒出口２５がそれぞれ開口される。

すなわち、第２室１１が入口側拡張室を、第４
室１３が出口側拡張室を夫々形成することにな
る。

そして、仕切板６，７及び８を貫挿するように
して、一端が第四室１３にまた他端が第六室１５
にそれぞれ開口する連通管２６はその外周に形成
した小孔２７群を介して、内筒壁９の外側に位置
して二つの仕切板６，７により画成された第五室
１４とも連通される。

最後に、第六室１５には一端が大気に開放され
た排気ガス出口管２８の他端が開口接続される。

このような構成のため、排気ガス入口管１６か
ら流入する排気ガスには、二次空気導入管１９よ
り流入する二次空気が第一室１０，小孔１８群を
経てベンチユリ部２２のアスピレータ作用で混合
され、ベンチユリ部２２後方の拡張管部１６Ａよ
り第２室１１へ流入する。

そして、混合ガスはここからＵターンして触媒
入口２４より第３室１２内の触媒コンバータ２３
に入り、ここを通過することによつて有害ガスか
ら無害ガスに転化されて触媒出口２５より第四室
１３へ流入する。

該第四室１３へ流入した混合ガスは、ここで再
びＵターンされて連通管２６により第六室１５へ
至る一方、その一部は連通管２６の外周に設けた
小孔２７群より触媒コンバータ２３外周の第五室
１４へ流入する。

第六室１５からは排気ガス出口管２８を通つて
混合ガスが大気へ放出される。

一方、消音作用は、混合ガスの第二室１１、触
媒コンバータ２３、第四室１３、連通管２６及び
第六室１５等の通過による気体の膨脹、縮小で騒
音の減衰が行なわれるばかりでなく、連通管２６
に小孔２７群を介して連通する第五室１４がレゾ
ネータ（共鳴）室として作用し、所定の周波数域
の騒音が減衰される。

また、触媒コンバータ２３の外周に位置する上
記第五室１４には、触媒コンバータ２３通過後の
温度上昇した混合ガスが流入するため、触媒コン
バータ２３の保温効果が向上し、機関アイドリン
グ時にも活発な反応を行なわせることができる。

ところで、前述したように排気ガス入口管１６
内の排気は周期的な流速変動（脈動分）を有す
る。

この流動変動は、ベンチユリ部２２によつて増
加され拡張管部１６Ａの開端（後端部１６Ｂ）ま
で持続し、開端部で180°位相を変え反射波として
排気流の逆方向に進み、ベンチユリ部２２の負圧
に対して干渉波として作用する。

なお、上記反射波に関し、機関回転がある一定
の回転において反射波の位相と脈動波の位相を合
致させることは可能であるが、その回転以外の回
転では干渉波となるので、実用上は干渉波として
作用する割合の方が多い。

また、脈動の高周波域（機関の高回転域）で
は、大気（二次空気）に慣性があるため、瞬時の
脈動に対して二次空気が入りにくいことも確認さ
れている。

そこで、本実施例ではベンチユリ管２０，２１
後方の直管状の拡張管部１６Ａの長さＬを可及的
に長く取ることによつて、上記干渉波の影響を低
周波域にとどめ、略全域に亘つて良好な二次空気
導入量を確保するものである。

つまり、拡張管部１６Ａの長さＬが短いと、反
射波の減衰によるカツトオフ周波数が高く、高周
波域では大気の慣性の影響もあつて二次空気の導
入量が不足するのであるが、本実施例の場合は、
減衰によるカツトオフ周波数を低く抑えられ、略
全域にわたつて排気脈動の負圧部分による吸入作
用が極めて効果的に行なわれて良好な二次空気導
入量が確保されるのである。

そして、上記拡張管部１６Ａの長さＬは、第３
図Ａ，Ｂに示したCOの希釈率の実験結果からも
解かるように、すくなくとも2D（Ｄ＝拡張管の内
径）以上は必要であることが確認された。なお、
第３図Ａ，Ｂの実験条件として、４気筒2000c.c.の
機関でＤ寸法が42mmのものが選定されている。

更に、本実施例では排気ガス入口管１６の後端
部１６Ｂが斜めにカツトされているので、排気流
れは第二室１１内へ逃げ易くなり、カツトしない
場合と比較すると衝突とうず発生による圧力損失
を小さく抑えることが可能となつて、同じベンチ
ユリーシステムに対してより良い二次空気導入量
を確保できるという利点がある。

（発明の効果）以上説明したようにこの発明によれば、排気ガ
ス入口管のベンチユリ部よりも後方の部分の長さ
を、該入口管の内径の２倍以上に設定して干渉波
の影響を減殺するとともに、この入口管の後端部
を斜めに切断した形状として圧力損失を低減した
ので、消音機能を損なうことなく、若干の構造変
更で、機関の略全回転域にわたり安定した二次空
気の導入が可能になるという効果が得られる。

また、この発明では一端が前記出口側拡張室に
臨み他端が前記入口側拡張室の後方に臨むように
連通管を設け、この連通管に設けた小孔を介して
触媒コンバータの周囲に排気ガスの一部が流入す
るようにして触媒コンバータ周囲の室がレゾネー
タとして作用するようにしたこと、及び触媒マフ
ラーの全長内において排気ガス入口管と連通管と
を共に長くできることから、優れた消音効果が得
られる。

さらに、上記連通管を介して触媒コンバータの
周囲に導入される排気ガスは反応後の高温ガスで
あるので、低負荷状態下でも触媒コンバータを保
温して良好な転化効率を発揮させられるという効
果も得られる。

勿論、ベンチユリーシステムであるためコスト
的にも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは従来例の断面図、同図Ｂはその−
線断面図である。第２図Ａはこの発明の実施例
の断面図、同図Ｂはその−線断面図である。
第３図Ａ，Ｂはこの発明の効果例を示す各々のグ
ラフ説明図である。１……触媒マフラー装置、２３……触媒コンバ
ータ、１６……排気ガス入口管、２２……ベンチ
ユリ部、１６Ａ……拡張管部、Ｌ……拡張管部の
長さ、Ｄ……拡張管部の内径。

Claims

【特許請求の範囲】

１マフラーを構成する筒状体の内部に触媒コン
バータを収装すると共に、排気ガス入口管の内部
に二次空気導入用のベンチユリ部を設けた触媒マ
フラー装置において、少なくとも、前記触媒の入
口部に連通する入口側拡張室を触媒コンバータの
後方に、出口側に連通する出口側拡張室を触媒コ
ンバータの前方に夫々設けて、前記排気ガス入口
管は前記出口側拡張室と触媒コンバータとを越え
てその斜めに切断された形状の後端部が前記入口
側拡張室に臨むように、かつ前記ベンチユリ部よ
りも後方の部分の長さが内径の２倍以上となるよ
うに設ける一方、一端が前記出口側拡張室に臨み
他端が前記入口側拡張室の後方に臨むように連通
管を設け、かつこの連通管には触媒コンバータの
周囲に画成した室に面して多数の小孔を開口した
ことを特徴とする内燃機関用触媒マフラー装置。