JPH06212964A - エンジンの排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造でエゼクタ効果を高めて二次空気
を効率的に供給することができるとともに、低コスト
で、しかも排気騒音の低減が図れ、また、マフラ本体の
高温による酸化劣化防止を抑制して耐久性の向上、及び
高い信頼性を得る。 【構成】 エンジンから排出された排気ガスは、マニホ
ルド３を経てマフラ本体２に設けられた第１拡張室６、
第２拡張室７、第３拡張室８へ導入され、その後、エゼ
クタ部５で流速がさらに速められて負圧を発生し、空気
導入パイプ１６から二次空気を吸引する。そして、デフ
ューザーパイプ１７内で排気ガスと二次空気が混合され
ながら、触媒室１０に放出されて触媒２１で浄化されて
排気パイプ４から大気に放出される。この際、抵抗の大
きい消音部がエゼクタ部５の下流にないため、エゼクタ
効果を高めて排気ガス浄化性能を向上することができ、
しかも、全体を小型化することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二次空気を導入して触
媒での酸化反応を促進し、排気ガスを浄化するエンジン
の排気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、過濃な空燃比で運転されたエ
ンジンの排気中に二次空気を導入し、触媒やサーマルリ
アクタ等の後処理装置における排気ガス浄化反応の促進
を図る技術が知られており、この二次空気を排気系へ供
給する手段として、ポンプ等の補機類を用いて積極的に
供給するものがある。

【０００３】しかし、排気ガス吐出量に見合う二次空気
の導入量を絞り弁等のコントロール手段で適正に制御し
なければならず、制御が複雑で、しかも装置全体が大型
化してしまい、コストの高騰を招く問題がある。

【０００４】一方、排気ガスが吐出する際のエゼクタ効
果を利用して二次空気を導入するようにしたものは、構
造が簡単で、排気ガスの吐出量に見合う二次空気を導入
することができるため多くのエンジンで採用されてい
る。例えば、米国特許第３４６８１２４号には、排気マ
ニホルドの上流側で二次空気をエゼクタ効果により気筒
毎に取り入れる技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
エゼクタ効果により二次空気を取り入れる際には、上記
先行技術に記載されているように、排気マニホルドの上
流側にエゼクタを設け、このエゼクタの下流側に排気騒
音を低減するため消音器を配設しており、抵抗の大きい
消音器のため十分なエゼクタ効果が得られない。さら
に、図９に示すように、エンジンの排気圧力は負圧部分
が少ないため、正圧によってエゼクタ効果が弱められて
しまうという問題がある。

【０００６】また、排気ガスが触媒で二次空気と反応す
る際の反応熱によりマフラ本体が加熱されて酸化劣化を
起因する等、耐久性上の問題がある。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、簡単な構造でエゼクタ効果を高めて二次空気を効率
的に供給することができるとともに、低コストで、しか
も排気騒音の低減が図れ、また、マフラ本体の高温によ
る酸化劣化防止を抑制して耐久性の向上、及び高い信頼
性を得ることのできるエンジンの排気装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジン
の排気側に接続するマフラ本体内に、上記マフラ本体の
排気ガス導入口に連通する消音部と、外部から二次空気
を導入して上記消音部を通過した排気ガスと混合するエ
ゼクタ部と、上記エゼクタ部からの排気ガスを浄化する
触媒とを配設したものである。

【０００９】第２の発明は、エンジンの排気側に接続す
るマフラ本体内に、上記マフラ本体の排気ガス導入口に
連通する消音部と、外部から逆止弁を介して導入した二
次空気と上記消音部を通過した排気ガスとを混合するエ
ゼクタ部と、上記エゼクタ部からの排気ガスを浄化する
触媒とを配設したものである。

【００１０】第３の発明は、エンジンの排気側に接続す
るマフラ本体内に、上記マフラ本体の排気ガス導入口に
連通する消音部と、外部から二次空気を導入して上記消
音部を通過した排気ガスと混合するエゼクタ部と、上記
エゼクタ部からの排気ガスを浄化する触媒と、上記触媒
を保持する保持器の周囲に上記消音部を通過した排気ガ
スの一部を導いて上記触媒通過後の排気ガスと混合させ
るバイパス通路とを配設したものである。

【００１１】第４の発明は、エンジンの排気側に接続す
るマフラ本体内に、上記マフラ本体の排気ガス導入口に
連通する消音部と、外部から逆止弁を介して導入した二
次空気と上記消音部を通過した排気ガスとを混合するエ
ゼクタ部と、上記エゼクタ部からの排気ガスを浄化する
触媒と、上記触媒を保持する保持器の周囲に上記消音部
を通過した排気ガスの一部を導いて上記触媒通過後の排
気ガスと混合させるバイパス通路とを配設したものであ
る。

【００１２】

【作用】第１の発明では、エンジンから排出される排気
ガスをマフラ本体内の消音部に導入して排気騒音を低減
し、この消音部からの排気ガスをエゼクタ部に導いて二
次空気を導入して混合し、さらに、触媒に導いて浄化す
る。

【００１３】第２の発明では、エンジンから排出される
排気ガスをマフラ本体内の消音部に導入して排気騒音を
低減し、この消音部からの排気ガスをエゼクタ部に導
き、逆止弁を介して導入した二次空気と混合し、さら
に、触媒に導いて浄化する。

【００１４】第３の発明では、エンジンから排出される
排気ガスをマフラ本体内の消音部に導入して排気騒音を
低減し、この消音部からの排気ガスをエゼクタ部に導い
て二次空気と混合して触媒に導くとともに、上記消音部
からの排気ガスの一部をバイパスさせて触媒を保持する
保持器の周囲に導いて触媒周囲を冷却する。

【００１５】第４の発明では、エンジンから排出される
排気ガスをマフラ本体内の消音部に導入して排気騒音を
低減し、この消音部からの排気ガスをエゼクタ部に導い
て逆止弁を介して導入した二次空気と混合して触媒に導
くとともに、上記消音部からの排気ガスの一部をバイパ
スさせて触媒を保持する保持器の周囲に導いて触媒周囲
を冷却する。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１〜図５は本発明の第１実施例を示し、図１は
排気装置の断面図、図２は排気装置の外観図、図３はエ
ゼクタ部の正面図、図４はエゼクタ部における排気ガス
及び二次空気の流れを示す説明図、図５はエゼクタ部で
発生する排気圧力を示す説明図である。

【００１７】図２において、符号１は排気装置であり、
円筒状のマフラ本体２の上端部に、径方向に周回して内
部に連通するマニホルド３が取り付けられ、このマニホ
ルド３先端のフランジ３ａを介して、図示しない汎用エ
ンジンなどの排気ポートに接続されるようになってい
る。

【００１８】また、上記マフラ本体２の下端部に、浄化
した排気ガスを大気に放出する排気パイプ４が取り付け
られており、さらに、上記マフラ本体２の略中央側部
に、エゼクタ部５が設けられ、このエゼクタ部５から上
記マフラ本体２内部に二次空気が取り入れられるように
なっている。

【００１９】上記マフラ本体２は、図１に示すように、
カップ状の筒を上下に接合した外筒２ａ内部に、排気ガ
ス導入口としての上記マニホルド３に連通する第１拡張
室６と、この第１拡張室６下部に形成された第３拡張室
８と、この第３拡張室８下部に形成され、導パイプ９を
介して上記第１拡張室６に連通する第２拡張室７とから
なる消音部を有し、さらに、上記第２拡張室７下部に形
成された触媒室１０、上記排気パイプ４が連通される最
下部の排気室１１を有している。

【００２０】上記第１拡張室６と上記第３拡張室８とは
隔板１２によって区切られ、また、上記第３拡張室８と
上記第２拡張室７とは隔板１３によって区切られてい
る。そして、上記導パイプ９の上下の開口端部外周が、
それぞれ上記隔板１１と上記隔板１２とに固着されて上
記第１拡張室６と上記第２拡張室７とが連通され、さら
に、上記隔板１３に穿設された多数の孔１３ａを介し
て、上記第２拡張室７と上記第３拡張室８とが連通され
るようになっている。

【００２１】また、上記第２拡張室７には、上記エゼク
タ部５が収納され、このエゼクタ部５は、上記マフラ本
体２に対して横方向に配置された円筒状の旋回筒１４
と、この旋回筒１４内部と上記第３拡張室８とを連通す
る排気ガス導入パイプ１５と、外部から二次空気を取り
入れるための空気導入パイプ１６と、排気ガスと二次空
気とを混合して上記触媒室１０に導くエルボ形状のデフ
ューザーパイプ１７とから構成されている。

【００２２】上記排気ガス導入パイプ１５は、上記隔板
１３ａを貫通して一端が上記第３拡張室８に開口し、図
３に示すように、他端が、上記旋回筒１４の軸中心に対
してオフセットをもって直交するよう上記旋回筒１４外
周部に固着され、上記旋回筒１４内部に開口している。

【００２３】上記空気導入パイプ１６は、上記旋回筒１
４の外部前面壁を貫通して上記旋回筒１４に同心となる
よう固定され、上記旋回筒１４内部で、上記空気導入パ
イプ１６より太径の上記デフューザーパイプ１７の直管
部分に対し、互いの開口端が同一面となるかあるいは若
干重なり合う二重管を形成する。

【００２４】上記デフューザーパイプ１７は、上記旋回
筒１４の後面壁を貫通して上記旋回筒１４内部に突出す
る直管部分が上記旋回筒１４に同心となるよう固定さ
れ、上記第２拡張室７内に延出された曲管部分が、上記
マフラ本体２の上下方向に沿って上記第２拡張室７と上
記触媒室１０とを区切る隔板１８を貫通し、上記触媒室
１０内に開口されている。

【００２５】また、上記触媒室１０は、上記排気室１１
と隔板１９によって区切られており、この隔板１９に取
り付けられた触媒保持器２０に、流路抵抗の少ない触媒
（酸化触媒）２１が収納されている。そして、この触媒
２１によって浄化された排気ガスが、上記排気室１１か
ら上記排気パイプ４を経て大気に放出されるようになっ
ている。

【００２６】次に、上記構成による排気装置１の作用に
ついて説明する。

【００２７】エンジンを始動させると、エンジンから排
出された排気ガスは、マニホルド３を経てマフラ本体２
に設けられた第１拡張室６へ放出され、導パイプ９によ
り第２拡張室７に放出される。さらに、この第２拡張室
７に放出された排気ガスは、第２拡張室７上部の隔板１
３に穿設された多数の孔１３ａによって絞られて第３拡
張室８へ導入される。これにより、エンジンから排出さ
れた排気ガスが拡張収縮を繰り返し、小容量の消音部で
効率良く排気騒音を低減することができる。

【００２８】次いで、第３拡張室８の排気ガスはエゼク
タ部５の排気ガス導入パイプ１５を通って旋回筒１４内
部に導入される。このとき、図３に示すように、排気ガ
ス導入パイプ１５が旋回筒１４の軸中心に対してオフセ
ットして直交しているため、旋回筒１４内部に導入され
た排気ガスは流速を速めながら渦巻状に旋回する。

【００２９】そして、図４に示すように、旋回筒１４内
部で旋回した排気ガスが、デフューザーパイプ１７開口
部と空気導入パイプ１６開口部との間に形成された環状
隙間からデフューザーパイプ１７内部へ侵入する。これ
により、排気ガスの流速がさらに速められて負圧が発生
し、空気導入パイプ１６から外部の新気（二次空気）が
吸引される。

【００３０】その後、デフューザーパイプ１７内で排気
ガスと二次空気が混合されながら、触媒室１０に放出さ
れて触媒２１に入り、この触媒２１内での酸化反応によ
り、有毒なＨＣ，ＣＯが浄化され、排気パイプ４から大
気に放出される。

【００３１】すなわち、抵抗の大きい第１拡張室６、第
２拡張室７、第３拡張室８からなる消音部をエゼクタ部
５の上流側に配置することにより、図９に示すエンジン
に排気圧力を有効に利用し、図５に示すように正負の総
合としてエゼクタ部５で発生する負圧を大きくすること
ができ、二次空気の吸引量を大幅に増加させることがで
きる。

【００３２】これにより、効率良くエンジン騒音を低減
することができるとともに、エゼクタ効果をより高めて
排気ガス浄化性能を大幅に向上することができ、しか
も、全体を小型化することが可能となるのである。

【００３３】図６は本発明の第２実施例を示し、排気装
置の断面図である。

【００３４】この第２実施例は、前述の第１実施例の排
気装置１に対し、よりエゼクタ効果を高めるため、二次
空気導入側に逆止弁を設けたものである。尚、以下の各
実施例においては、前述の第１実施例と同様の部材には
同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００３５】図６に示すように、本実施例の排気装置３
０は、第１実施例のエゼクタ部５の空気導入パイプ１６
の大気解放端を延出した空気導入パイプ３１の先端に、
逆止弁３２が介装されている。この逆止弁３２は、リー
ドバルブ３３とストッパ３４とシート３５とから一体的
に構成されており、吸入管３６と蓋３７とで挾持されて
図示しないボルト等により結合され、上記空気導入パイ
プ３１の先端に接続されている。

【００３６】本実施例では、図９に示すように正圧部分
の多いエンジンの排気圧力に対し、浄化前の排気ガスが
正圧によって空気導入パイプ３１から大気に放出される
ことを逆止弁３２で阻止することができ、効果的に二次
空気を導入してエゼクタ効果をより高めることができ
る。その他の作用・効果は前述の第１実施例と同様であ
る。

【００３７】図７は本発明の第３実施例を示し、排気装
置の断面図である。

【００３８】この第３実施例は、前述の第１実施例の排
気装置１に対し、マフラ本体２内部で発生する触媒２１
の反応熱による熱害を防止するため、触媒２１周囲を冷
却するものである。

【００３９】すなわち、本実施例の排気装置４０では、
図７に示すように、第１実施例の隔板１８に相当する第
２拡張室７下部の隔板４１に、触媒２１を収納する触媒
保持器４２の周縁が延出されて当接し、エゼクタ部５の
デフューザーパイプ４３が開口される触媒室１０を形成
している。

【００４０】尚、上記デフューザーパイプ４３は、図７
においては、第１実施例のデフューザーパイプ１７に対
してエルボ形状の管路の曲がりが若干異なるのみである
が、エゼクタ部５を横方向に若干延ばし、デフューザー
パイプ１７の取り付け位置をずらしても良い。

【００４１】そして、上記第２拡張室７下部に、外筒２
ａ、上記隔板４１、上記触媒保持器４２側壁、及び、上
記触媒保持器２０が取り付けられる隔板４４（前述の第
１実施例の隔板１９に相当）で囲繞される空間により第
４拡張室４５が形成されている。

【００４２】上記隔板４１には、上記外筒２ａと上記触
媒保持器４２外壁の間の位置で孔４１ａが穿設され、さ
らに、上記隔板４４にも、上記隔板４１と同様、上記外
筒２ａと上記触媒保持器４２外壁との間の位置で孔４４
ａが穿設されており、上記孔４１ａ，４４ａにより、上
記第２拡張室７を上記第４拡張室４５を介して排気室１
１に連通するバイパス通路が形成される。

【００４３】本実施例では、第１実施例と同様に第２拡
張室７からの排気ガスがエゼクタ部５で二次空気と混合
されて触媒２１に導かれる一方、上記第２拡張室７の排
気ガスの一部が、隔板４１の孔４１ａを通過して第４拡
張室４５に導入され、さらに、隔板４４の孔４４ａを通
過して排気室１１に至り、上記触媒２１で浄化された排
気ガスと混合されて大気に放出される。

【００４４】すなわち、排気ガスの一部が外筒２ａと触
媒保持器４２との間を流れて上記触媒２１での酸化反応
熱による高温部を冷却し、しかも、触媒２１を通過した
排気ガスと混合する際には、余剰酸素が少なくリアクタ
ー反応を生じることもないため、各部の過度の温度上昇
を防止してマフラ全体を比較的低温に保持することがで
きる。従って、高価な耐熱合金を使用することなく、ト
ータルコストを下げて安全性を高め、耐久性を向上させ
ることができるのである。

【００４５】図８は本発明の第４実施例を示し、排気装
置の断面図である。

【００４６】この第４実施例は、前述の第２実施例が第
１実施例の排気装置１に逆止弁を設けたものであるのに
対し、第３実施例の排気装置４０に逆止弁を設けたもの
である。

【００４７】すなわち、第４実施例の排気装置５０は、
図８に示すように、エゼクタ部５の空気導入パイプ１６
を第２実施例と同様の空気導入パイプ３１とし、この空
気導入パイプ３１の先端に、第２実施例と同様の逆止弁
３２を介装することによって触媒での酸化反応熱による
熱害を防止しつつ、よりエゼクタ効果を高めることがで
きるのである。

【００４８】尚、以上の各実施例においては、排気ガス
を螺旋状に旋回させるエゼクタについて説明したが、本
発明はこれに限定されるものではない。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ンジンから排出される排気ガスをマフラ本体内の消音部
に導入して排気騒音を低減し、この消音部からの排気ガ
スをエゼクタ部に導いて二次空気を導入して混合した
後、触媒に導いて浄化するため、抵抗の大きい消音部に
よってエゼクタ効果が弱められることがなく、簡単な構
造でエゼクタ効果を高めて二次空気を効率的に供給する
ことができるとともに、低コストで、しかも排気騒音の
低減が図れる。

【００５０】また、二次空気を逆止弁を介してエゼクタ
部に導入するため、正の排気圧力によってエゼクタ効果
が弱められることがない。

【００５１】さらに、消音部からの排気ガスの一部をバ
イパスさせて触媒を保持する保持器の周囲に導いて触媒
周囲を冷却するため、マフラ本体の高温による酸化劣化
防止を抑制して耐久性の向上、及び高い信頼性を得るこ
とのできるなど優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係わり、排気装置の断面
図

【図２】同上、排気装置の外観図

【図３】同上、エゼクタ部の正面図

【図４】同上、エゼクタ部における排気ガス及び二次空
気の流れを示す説明図

【図５】同上、エゼクタ部で発生する排気圧力を示す説
明図

【図６】本発明の第２実施例に係わり、排気装置の断面
図

【図７】本発明の第３実施例に係わり、排気装置の断面
図

【図８】本発明の第４実施例に係わり、排気装置の断面
図

【図９】従来例に係わり、エンジンの排気圧力を示す説
明図

【符号の説明】

１ 排気装置 ２ マフラ本体 ５ エゼクタ部 ６ 第１拡張室（消音部） ７ 第２拡張室（消音部） ８ 第３拡張室（消音部） ２１ 触媒 ３２ 逆止弁 ４１ａ 孔（バイパス通路） ４２ａ 孔（バイパス通路）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排気側に接続するマフラ本体
   内に、 上記マフラ本体の排気ガス導入口に連通する消音部と、 外部から二次空気を導入して上記消音部を通過した排気
   ガスと混合するエゼクタ部と、 上記エゼクタ部からの排気ガスを浄化する触媒とを配設
   したことを特徴とするエンジンの排気装置。
2. 【請求項２】 エンジンの排気側に接続するマフラ本体
   内に、 上記マフラ本体の排気ガス導入口に連通する消音部と、 外部から逆止弁を介して導入した二次空気と上記消音部
   を通過した排気ガスとを混合するエゼクタ部と、 上記エゼクタ部からの排気ガスを浄化する触媒とを配設
   したことを特徴とするエンジンの排気装置。
3. 【請求項３】 エンジンの排気側に接続するマフラ本体
   内に、 上記マフラ本体の排気ガス導入口に連通する消音部と、 外部から二次空気を導入して上記消音部を通過した排気
   ガスと混合するエゼクタ部と、 上記エゼクタ部からの排気ガスを浄化する触媒と、 上記触媒を保持する保持器の周囲に上記消音部を通過し
   た排気ガスの一部を導いて上記触媒通過後の排気ガスと
   混合させるバイパス通路とを配設したことを特徴とする
   エンジンの排気装置。
4. 【請求項４】 エンジンの排気側に接続するマフラ本体
   内に、 上記マフラ本体の排気ガス導入口に連通する消音部と、 外部から逆止弁を介して導入した二次空気と上記消音部
   を通過した排気ガスとを混合するエゼクタ部と、 上記エゼクタ部からの排気ガスを浄化する触媒と、 上記触媒を保持する保持器の周囲に上記消音部を通過し
   た排気ガスの一部を導いて上記触媒通過後の排気ガスと
   混合させるバイパス通路とを配設したことを特徴とする
   エンジンの排気装置。