JPH06193439A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マフラに酸化触媒層を設けた排気浄化装置の
構造を簡略にするとともに、排気を効率良く消音する。 【構成】 マフラ１の内筒２の内部空間を一次膨張室４
に形成し、内筒２の外周側で外筒３の内部空間を二次膨
張室５に形成する。二次膨張室５に内筒２に沿わせて筒
状の酸化触媒層１０を配置する。酸化触媒層１０の内側
の二次膨張室５から一次膨張室４に至る部位を仕切り壁
１１で区画し、マフラ入口６に二次空気導入管１４を突
入させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの排気浄化装置
に関し、排気の浄化と排気音の低減を効率良く達成でき
るものを提供する。

【０００２】即ち、本発明の対象となるエンジンの排気
浄化装置の基本構造は、図１、図３又は図５に示すよう
に、多孔管状の内筒２を外筒３に内嵌してエンジンＥの
マフラ１を構成し、内筒２の内部空間を一次膨張室４に
形成し、内筒２の外周側で外筒３の内部空間を二次膨張
室５に形成し、内筒２の両端部にマフラ入口６及びマフ
ラ出口７を臨ませ、エンジンＥの排気ポートからマフラ
出口７に至る排気路８に酸化触媒層１０を設け、排気を
当該酸化触媒層１０に通過させて浄化可能に構成した形
式のものである。

【０００３】

【従来の技術】この形式の従来技術としては、図５に示
すように、縦型エンジンＥのマフラ１の排気流通上手側
の排気路８に触媒コンバータ５０を配置し、触媒コンバ
ータ５０内に、例えば、触媒作用をする白金、パラジウ
ム、ロジウムなどの活性金属を格子状のアルミナに担持
したモノリス型の酸化触媒層１０を組み込み、エンジン
Ｅの吸気路５１から案内した二次空気導入装置５２の空
気供給管５３を排気路８に接続して、二次空気の導入下
で触媒コンバータ５０の触媒上の酸化作用を促進させ
て、排気中のＣＯ及びＨＣの濃度を低減するとともに、
マフラ１の二次膨張室５の最外周部にグラスウールなど
の消音材５４を収容した消音室５５を設けて、排気音を
マフラ１の消音室５５で有効に低減するように構成した
ものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記酸化触媒方式の排
気浄化装置では、通常、上述のように、触媒上の酸化反
応を促進するために、酸化触媒層１０の排気流通上手側
に二次空気を導入する必要がある。このため、上記従来
技術では、吸気路５１から専用の二次空気導入装置５２
によって空気を案内するうえ、マフラ１に対して触媒コ
ンバータ５０を別途直列に接続するため、排気浄化装置
の構造が複雑になり、製造コストが高くなる。

【０００５】また、酸化触媒層１０をマフラ１内に組み
込んで排気を浄化することも考えられるが、消音室５５
を設けたマフラ１内に酸化触媒層１０を収容すると、マ
フラ１の構造が複雑になるうえ、マフラ１内に多くの部
材を配置することで背圧が高まる虞れもある。本発明
は、排気浄化装置を簡略にするとともに、排気の浄化と
排気音の低減を効率良く達成することを技術的課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の手段を、実施例を示す図１〜図４により以下に説明す
る。即ち、本発明１は、前記基本構造のエンジンの排気
浄化装置において、二次膨張室５に内筒２に沿わせて筒
状の酸化触媒層１０を配置し、酸化触媒層１０の内側の
二次膨張室５から一次膨張室４に至る部位を仕切り壁１
１で区画し、マフラ入口６に二次空気導入管１４を突入
させた事を特徴とするものである。本発明２は、前記基
本構造のエンジンの排気浄化装置において、上記二次膨
張室５に内筒２に沿わせて筒状の排気通過層１２を配置
し、排気通過層１２の内側の二次膨張室５から一次膨張
室４に至る部位を仕切り壁１１で区画し、排気通過層１
２の外側の二次膨張室５に当該仕切り壁１１に臨ませて
二次空気導入管１４を突入し、排気通過層１２の少なく
とも仕切り壁１１より排気流通下手側を酸化触媒層１０
で構成したものである。

【０００７】上記酸化触媒層１０は、発泡金属に、或
は、格子状やペレット状のアルミナに前述の活性金属を
担持したものなどをいい、排気中のＣＯ、ＨＣなどを効
率良く濃度低減できるものをいう。上記本発明２におい
て、排気通過層１２の少なくとも仕切り壁１１より排気
流通下手側を酸化触媒層１０で構成するため、排気通過
層１２の全体が酸化触媒層１０であっても良い。

【０００８】

【作用】

(1) 本発明１では、図１に示すように、二次空気導入管
１４をマフラ入口６に突入させるので、排気の流れによ
る圧力損失が生じて、マフラ１内には当該導入管１４を
介して外気、即ち二次空気がスムーズに導入される。排
気は、二次空気の存在下でマフラ入口６から一次膨張室
４に入り、多孔管状の内筒２を経て二次膨張室５に導か
れ、酸化触媒層１０を通過するとともに、仕切り壁１１
の作用で再び酸化触媒層１０を通過して、二次膨張室５
から一次膨張室４を経てマフラ出口７に排出される。ま
た、二次膨張室５内に配置する酸化触媒層１０を内筒２
に沿う筒状に形成するので、その表面積を大きく確保で
きる。従って、排気は、大きな表面積を有する酸化触媒
層１０を２度通過するので、効率良く浄化される。

【０００９】また、排気が２度通過する酸化触媒層１０
は大きな表面積であり、しかも、酸化触媒層１０は二次
膨張室５内に通路横断状ではなく、内筒２に沿うように
配置されるので、背圧が大きくなることはない。一方、
排気音は、一次・二次膨張室４・５で膨張し、多孔管状
の内筒２で共鳴する際に消音されるとともに、酸化触媒
層１０が従来技術のグラスファイバーなどと同様の吸音
機能を果すので、この酸化触媒層１０を２度通過する際
に吸音されて効率良く消音される。

【００１０】(2) 本発明２では、図３に示すように、二
次空気導入管１４を二次膨張室５に突入させるので、こ
の二次膨張室５内の排気の流れによる圧力損失が生じ
て、二次膨張室５内には当該導入管１４を介して外気、
即ち二次空気がスムーズに導入される。排気及び排気音
の流れは上記本発明１と同様であり、両者とも排気通過
層１２を通過する際に、排気の浄化及び排気音の消音は
ともに効率良く達成できる。但し、本発明２では、排気
通過層１２の少なくとも仕切り壁１１より排気流通下手
側を酸化触媒層１０で構成するため、排気通過層１２の
全体が酸化触媒層１０である場合に、排気は酸化触媒層
１０を２度通過することになる。尚、排気音は排気通過
層１２を２度通過して吸音されるので、この点は本発明
１と同様である。

【００１１】

【発明の効果】

(1) 本発明１では、排気は大きな表面積を有する酸化触
媒層を２度通過するので、効率良く浄化される。本発明
２においても、大きな表面積を有する酸化触媒層を通過
する際に、排気は有効に浄化される。 (2) 本発明１及び２では、排気音はマフラ内で膨張・共
鳴する際に消音されるとともに、特に、吸音材の機能を
果す酸化触媒層又は排気通過層を２度通過する際に強力
に消音される。

【００１２】(3) 本発明１及び２では、二次空気導入管
をマフラ入口又は二次膨張室に突入させるだけの簡単な
構造で、酸化触媒層に二次空気を充分に案内できるの
で、排気浄化装置を簡略にして、製造コストを低減でき
る。 (4) 本発明１及び２では、排気が通過する酸化触媒層は
大きな表面積であるうえ、酸化触媒層に沿いながら排気
は通過するため、背圧が大きくなることはなく、エンジ
ンの出力低下を防止できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて述べ
る。図１は実施例１を示すエンジンの排気浄化装置の要
部横断平面図、図２は図１のII―II線断面図である。

【００１４】図１及び図２に示すように、エンジンＥの
シリンダヘッド１３にマフラ１を接続し、当該マフラ１
を多孔管状の内筒２と外筒３との二重管構造に構成し、
内筒２の内部空間を一次膨張室４に形成し、内筒２の外
周側で外筒３の内部空間を二次膨張室５に形成し、内筒
２の両端部にマフラ入口６及びマフラ出口７を臨ませ
る。図１及び図２に示すように、上記二次膨張室５内に
円筒状の酸化触媒層１０を内筒２に外嵌状に収容配置
し、排気を当該酸化触媒層１０に通過させて浄化可能に
構成するとともに、酸化触媒層１０の内側の二次膨張室
５から一次膨張室４に至る部位を仕切り壁１１で区画し
て、両膨張室４・５をマフラ１の長さ方向に対して略均
等に２分割する。

【００１５】上記酸化触媒層１０は発泡金属、即ち多孔
質の耐熱金属の表面に白金、パラジウム、ロジウムなど
の活性金属を担持したものである。尚、発泡金属の通気
度合は排気抵抗との関係で適正に選択される。また、マ
フラ入口６に臨むエルボ管１５に二次空気導入管１４を
突入させ、当該導入管１４をマフラ１の長さ方向に沿う
ように配置し、その入口側先端部１６をマフラ１外に開
口し、その出口側先端部１７をマフラ入口６に開口す
る。

【００１６】そこで、本実施例１の排気浄化装置の機能
を説明する。図１に示すように、二次空気導入管１４を
マフラ入口６に突入させると、排気の流れによる圧力損
失で、当該導入管１４の両先端部１６・１７に圧力差が
生じるので、マフラ１内には当該導入管１４を介して外
気、即ち二次空気がスムーズに導入される(図１の白矢
印参照)。

【００１７】排気は、二次空気の存在下で、マフラ入口
６→一次膨張室４→多孔管状の内筒２→二次膨張室５を
経て酸化触媒層１０を通過するとともに、仕切り壁１１
の作用で再び酸化触媒層１０を通過して、二次膨張室５
→一次膨張室４→マフラ出口７に排出される。また、上
記酸化触媒層１０は内筒２に外嵌可能な円筒状に形成さ
れて、その表面積を大きく形成できるので、排気は大き
な表面積を有する酸化触媒層１０を２度通過する際に、
効率良く浄化される。即ち、排気中のＣＯは二次空気中
のＯ₂と反応してＣＯ₂に、また、ＨＣはＣＯ₂とＨ₂Ｏに
各々円滑に変換される。

【００１８】また、排気が２度通過する酸化触媒層１０
は大きな表面積であり、酸化触媒層１０は二次膨張室５
内に通路横断状にではなく、内筒２に沿うように配置さ
れるので、背圧が大きくなることはない。一方、上記酸
化触媒層１０は従来技術のグラスファイバーなどと同様
の吸音機能を有するので、排気音はこの酸化触媒層１０
を２度通過する際に吸音されて強力に消音される。しか
も、二次空気導入管１４をマフラ入口６に突入させて、
酸化触媒層１０に二次空気を案内する方式なので、当該
二次空気導入機構が従来技術に比べて簡単になり、排気
浄化装置の全体を簡略化できる。

【００１９】図３及び図４は、本発明の実施例２を示
し、上記実施例１を基礎として、二次空気導入管１４を
二次膨張室５に案内するとともに、マフラ入口６側を前
側とし、マフラ出口７側を後側とする場合、二次膨張室
５に配置した排気通過層である発泡金属層１２の後半部
だけを酸化触媒層１０に構成したものである。

【００２０】即ち、外筒３の前後方向の中央部３ａに円
環状の空気案内帯路１８を外嵌周設し、当該案内帯路１
８に二次空気導入管１４を突入させ、外筒３の周面に多
数の通気口１９を開け、二次空気導入管１４の出口側先
端部１７を当該案内帯路１８及び通気口１９を介して二
次膨張室５に連通する。上記二次膨張室５内に前後方向
に沿わせて円筒状の発泡金属層１２を配置し、この発泡
金属層１２の後半部、即ち、仕切り壁１１より後寄り
を、当該金属層の表面に前記活性金属を担持した酸化触
媒層１０に構成する。

【００２１】そこで、本実施例２の機能を述べる。二次
空気導入管１４を二次膨張室５に突入させると、当該膨
張室５内の排気の流れにより圧力損失が生じるため、実
施例１と同様に、二次膨張室５内には当該導入管１４を
介して外気、即ち二次空気がスムーズに導入される(図３
及び図４の白矢印参照)。排気及び排気音の流れは、上
記本発明１と同様であり、両者とも排気通過層１２を通
過する際に、排気の浄化及び排気音の消音はともに有効
に達成できる。

【００２２】但し、本実施例２では、発泡金属層１２の
後半部だけが酸化触媒層１０であるので、排気音は排気
通過層１２を２度通過して吸音されるのに対して、排気
は二次膨張室５から一次膨張室４に戻る際に、酸化触媒
層１０を通過して浄化される。尚、当該発泡金属層１２
を全て酸化触媒層１０とし、二次空気導入管１４を外筒
３の前寄りに突入させると、排気の浄化効率は一層向上
する。尚、本発明は、火花点火エンジン及びディーゼル
エンジンを問わずに適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示すエンジンの排気浄化装置の要部
横断平面図である。

【図２】図１のII―II線断面図である。

【図３】実施例２を示す図１の相当図である。

【図４】図３のIV―IV線断面図である。

【図５】従来技術を示すエンジンの排気浄化装置の概略
系統図である。

【符号の説明】

１…マフラ、２…１の内筒、３…１の外筒、４…一次膨
張室、５…二次膨張室、６…マフラ入口、７…マフラ出
口、８…排気路、１０…酸化触媒層、１１…仕切り壁、
１２…排気通過層、１４…二次空気導入管、Ｅ…エンジ
ン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多孔管状の内筒(２)を外筒(３)に内嵌し
   てエンジン(Ｅ)のマフラ(１)を構成し、内筒(２)の内部
   空間を一次膨張室(４)に形成し、内筒(２)の外周側で外
   筒(３)の内部空間を二次膨張室(５)に形成し、内筒(２)
   の両端部にマフラ入口(６)及びマフラ出口(７)を臨ま
   せ、エンジン(Ｅ)の排気ポートからマフラ出口(７)に至
   る排気路(８)に酸化触媒層(１０)を設け、排気を当該酸
   化触媒層(１０)に通過させて浄化可能に構成したエンジ
   ンの排気浄化装置において、 上記二次膨張室(５)に内筒(２)に沿わせて筒状の酸化触
   媒層(１０)を配置し、酸化触媒層(１０)の内側の二次膨
   張室(５)から一次膨張室(４)に至る部位を仕切り壁(１
   １)で区画し、マフラ入口(６)に二次空気導入管(１４)
   を突入させたことを特徴とするエンジンの排気浄化装
   置。
2. 【請求項２】 多孔管状の内筒(２)を外筒(３)に内嵌し
   てエンジン(Ｅ)のマフラ(１)を構成し、内筒(２)の内部
   空間を一次膨張室(４)に形成し、内筒(２)の外周側で外
   筒(３)の内部空間を二次膨張室(５)に形成し、内筒(２)
   の両端部にマフラ入口(６)及びマフラ出口(７)を臨ま
   せ、エンジン(Ｅ)の排気ポートからマフラ出口(７)に至
   る排気路(８)に酸化触媒層(１０)を設け、排気を当該酸
   化触媒層(１０)に通過させて浄化可能に構成したエンジ
   ンの排気浄化装置において、 上記二次膨張室(５)に内筒(２)に沿わせて筒状の排気通
   過層(１２)を配置し、排気通過層(１２)の内側の二次膨
   張室(５)から一次膨張室(４)に至る部位を仕切り壁(１
   １)で区画し、排気通過層(１２)の外側の二次膨張室
   (５)に当該仕切り壁(１１)に臨ませて二次空気導入管
   (１４)を突入し、排気通過層(１２)の少なくとも仕切り
   壁(１１)より排気流通下手側を酸化触媒層(１０)で構成
   したことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。