JPH08135436A - 排気浄化装置 - Google Patents

排気浄化装置

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JPH08135436A
JPH08135436A JP6296025A JP29602594A JPH08135436A JP H08135436 A JPH08135436 A JP H08135436A JP 6296025 A JP6296025 A JP 6296025A JP 29602594 A JP29602594 A JP 29602594A JP H08135436 A JPH08135436 A JP H08135436A
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exhaust
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内燃機関の排気系に膨張管および薄肉触媒が
配設され、機関出力を高水準に維持したまま浄化率の高
い排気浄化装置を提供する。 【構成】 膨張管１の上流端寄の周壁にその長手方向に
沿って２個の排気排出用開口２が形成され、排気排出用
開口２に対向して膨張管１の外周に通気可能薄肉触媒３
の巾方向中央部が間隙を存して配設されるとともに薄肉
触媒３の両側部が膨張管１に向って弯曲されて、外周面
に溶接等で一体に装着され、薄肉触媒３の外周は、密封
部材たる密封薄板５で密閉され、膨張管１の排気排出用
開口２の反対側にて密封薄板５に開口５ａが形成され、
密封薄板５の開口５ａに上端が嵌着された連通管６は、
膨張管１に隣接しかつこれと略平行に配設された消音器
ケーシング７の開口７ａを貫通し、連通管６の下端部６
ａは消音器ケーシング７の下流側に向って開放した断面
Ｕ字状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気系に膨
張管および薄肉触媒が配設され、機関出力を高水準に維
持したまま浄化率の高い排気浄化装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来技術および解決しようとする課題】図11に図示さ
れるように、内燃機関の排出ポートに接続されたエキス
パンションチャンバー01の内周面に沿い間隙を存して多
数の通気孔02を有するパンチング管03を配設し、該パン
チング管03に触媒を担持させた排気浄化装置 (特開平３
−２２９９１３号公報参照）があった。
【０００３】そして前記図11に図示の排気浄化装置にお
いて、エキスパンションチャンバー01の下流端内に、上
流に指向したテールパイプ04が同芯状に配設され、該テ
ールパイプ04の上流端に排気透過式触媒05が取付けられ
ており、内燃機関の排気ポートからエキスパンションチ
ャンバー01内に流入した排気の一部は、上流側に位置し
たパンチング管03上の触媒に接触して浄化されるととも
に、前記エキスパンションチャンバー01内の排気は、そ
の下流側の排気透過式触媒05に接触して浄化されるよう
になっていた。
【０００４】図11に図示された排気浄化装置において
は、エキスパンションチャンバー01の内周面の抵抗によ
りエキスパンションチャンバー01の中心から内周面に接
近するにつれて排気流速が大巾に低下するため、エキス
パンションチャンバー01の中心部を高速で通過する排気
流の大部分は、前記エキスパンションチャンバー01の内
周面に隣接したパンチング管03上の触媒に接触すること
なく、テールパイプ04から大気中に排出される傾向が大
きく、パンチング管03上の触媒による充分な浄化効果が
得られなかった。
【０００５】またエキスパンションチャンバー01の下流
側中心に排気透過式触媒05が下流側から上流側に向って
突出しているため、エキスパンションチャンバー01の形
状および寸法を、内燃機関の通常の運転域における排気
の慣性効果と排気の反射波を利用した吹抜け防止効果と
を発揮して掃気効率を高めるように、設定しても、前記
排気透過式触媒05の存在によって、前記慣性効果と吹抜
け防止効果を発揮することができず、掃気効果が低下す
ることが避けられなかった。
【０００６】図11に図示の排気浄化装置を改良したもの
として、図12に図示された実開平３−１２７０１７号の
排気浄化装置があるが、該排気浄化装置では、従来のエ
キスパンションチャンバーと同様な形状に形成された膨
張管010 の上流端011 が、図示されない自動二輪車に搭
載された２サイクル内燃機関の排気ポートに接続され、
該膨張管010 の後流端（図面で右端）012 は閉塞され、
該膨張管010 の上流端011 の近傍から排気管013 が分岐
され、該排気管013 の上流端近傍内周面に、図11の排気
浄化装置のパンチング管03と同様に、表面に触媒を担持
させた薄肉触媒014 が配設され、該排気管013 の下流端
は消音器015 に接続されている。
【０００７】図12に図示された排気浄化装置では、膨張
管010 の内面には、圧力波の反射を乱すものが存在しな
いため、高い掃気効率が得られるものの、図11のパンチ
ング管03上の触媒と同様に、排気が該触媒014 に充分に
接触されることなく、高い浄化効果を発揮することがで
きなかった。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用効果】本発明
は、このような難点を克服した排気浄化装置の改良に係
り、内燃機関の排気ポートに接続される排気管の下流端
に膨張管の上流端が接続され、該膨張管の下流端部は閉
塞されるとともに、該膨張管の上流側に内外を連通する
排気排出用開口が形成され、該排気排出用開口に対向し
て該膨張管の外周に通気可能な薄肉触媒が配設されたこ
とを特徴とするものである。
【０００９】本発明は前記したように構成されるので、
前記膨張管に流入した排気は、該膨張管の管壁で冷却さ
れることなく、該膨張管の上流端の排気排出口を放射方
向へ通過して該開口の外方の通気可能な薄肉触媒に接触
できる結果、高い浄化率が得られる。
【００１０】また本発明においては、前記膨張管内に、
触媒が存在しないため、空燃比の変化に伴なう触媒反応
熱の変化による排気温度変化が避けられ、広い範囲に亘
る運転域において、安定した高レベルの反射波が得ら
れ、高い掃気効率を達成することができ、出力の向上が
期待できる。
【００１１】さらに本発明では、前記膨張管内の排気は
該膨張管内の触媒の反応熱による温度上昇が避けられ
て、比較的低温に保持されるため、該膨張管の大きさが
縮小されて、小型軽量化とコストダウンが可能となる。
【００１２】また本発明を請求項２記載のように構成す
ることにより、高価な触媒の使用量を低下させながら、
薄肉触媒を通過する排気通過抵抗を低下させることがで
き、内燃機関の出力を向上させながら量産性が高く、低
コストの排気浄化装置を得ることができる。
【００１３】さらに本発明を請求項３記載のように構成
することにより、前記膨張管上流側の排気排出開口に対
向した薄肉触媒と接触して反応した排気が充分に浄化さ
れなくても、その下流側の消音器内の触媒と接触して、
確実に浄化され、浄化率の一段の向上が可能となる。
【００１４】さらにまた本発明を請求項４のように構成
することにより、本発明の排気浄化装置を備えた内燃機
関を自動二輪車に洗練された外観で搭載することができ
る。
【００１５】しかも本発明を請求項５のように構成する
ことにより、前記膨張管内の圧力波に悪影響を与えず
に、触媒を内蔵した消音器内に２次空気を供給して、よ
り一層確実な排気浄化を達成することができる。
【００１６】
【実施例】以下、図１ないし図３に図示された本発明の
一実施例について説明する。図示されない自動二輪車に
搭載された２サイクル内燃機関の排気ポートに、膨張管
１の上流端の開口１ａが接続され、該膨張管１では、SU
S304 (ステンレス鋼) 薄板に耐熱性表面処理が施され、
該膨張管１は下流側に進むにつれて漸次拡大され、その
下流端は略半球状の管壁１ｂで閉塞されており、膨張管
１は、図示されない２サイクル内燃機関から排出される
排気の慣性効果と、排気の反射波を利用した吹抜け防止
効果とを引出して、高い掃気効率を達成できるような大
きさと形状に形成されている。
【００１７】また膨張管１の上流端寄の周壁にその長手
方向に沿って２個の排気排出用開口２（膨張管１の全周
に亘って排気排出用開口２を形成してもよい）が形成さ
れ、該排気排出用開口２に対向して膨張管１の外周に通
気可能薄肉触媒３の巾方向中央部が間隙を存して配設さ
れるとともに該薄肉触媒３の両側部が膨張管１に向って
弯曲されて、外周面に溶接等で一体に装着されている。
【００１８】さらに前記薄肉触媒３は、多数の小孔４を
有し、SUS430 (ステンレス鋼) 薄板担持体の内外表面
（小孔４の表面も含む）に水溶性シリカ製アンダーコー
ト層を形成し、該アンダーコート層上に、活性アルミナ
基材とセリア系添加材とシリカ系バインダーとを混合し
たウォッシュコート層を形成し、プラチナ（Ｐｔ）とロ
ジウム（Ｒｈ）とが重量比で20：１の比率で混合された
貴金属製触媒を担持体１ｍ2 当り１〜２grの割合で該ウ
ォッシュコート層上に担持させることにより構成されて
いる。
【００１９】さらにまた前記薄肉触媒３の外周は、密封
部材たる密封薄板５で密閉され、膨張管１の排気排出用
開口２の反対側にて密封薄板５に開口５ａが形成され、
該密封薄板５の開口５ａに上端が嵌着された連通管６
は、膨張管１に隣接しかつこれと略平行に配設された消
音器ケーシング７の開口７ａを貫通し、該連通管６の下
端部６ａは図２に図示されるように、消音器ケーシング
７の下流側（図３で左側）に向って開放した断面Ｕ字状
に形成されている。
【００２０】しかして消音器ケーシング７内の下流側に
断面蜂巣状のモノリス型触媒８が充填され、該モノリス
型触媒８の外周部位を包囲するようにアウターケーシン
グ９が同芯状に配設され、消音器ケーシング７の下流端
に円錐台状の端板10が嵌着され、該端板10に多数の小孔
11が設けられ、消音器ケーシング７とアウターケーシン
グ９との間の消音室12は仕切板13で仕切られ、該仕切板
13には図示されない長さの異なる数本の連通管が貫通さ
れるとともに該アウターケーシング９にテールパイプ14
が貫通されており、該消音室12内で排気の騒音が減衰さ
れるようになっている。
【００２１】また消音器ケーシング７内の空間15は、連
通管６よりも上流側（図面で右側）に設けられた仕切板
16でもって空間15ａ, 15ｂに仕切られ、該仕切板16に連
通口17が形成され、さらに空間15ｂの右方にリード弁型
逆止弁18でもって空間15ｃが仕切られ、該空間15ｃに連
通する２次空気導入管19が消音器ケーシング７の上流端
（図面で右端）に嵌着されている。さらに膨張管１内と
消音器ケーシング７の空間15ａとは、未燃オイル回収管
20でもって連通され、該未燃オイル回収管20に逆止弁21
が介装されている。
【００２２】図１ないし図３に図示の実施例は前記した
ように構成されているので、図示されない２サイクル内
燃機関から排出された排気は、膨張管１内に流入し、そ
の下流端の半球状管壁１ｂに達することなく、上流端開
口１ａ寄りの排気排出用開口２から薄肉触媒３に接触し
た後、密封薄板５で囲まれた空間から連通管６を介して
消音器ケーシング７内の空間15ａに流入し、モノリス型
触媒８に接触した後、小孔11から消音室12内に流れ、消
音室12内にて排気騒音が減衰されてからテールパイプ14
より大気中に排出される。
【００２３】また膨張管１内に流入した高温の排気は、
上流端開口１ａ寄りの排気排出用開口２から排出され、
膨張管１の下流端の半球状管壁１ｂ近くの排気は高温に
加熱されることなく低温に保持されて、膨張管１内の排
気全体の平均温度が低下するため、排気の伝播速度が低
下して、膨張管１が小型化可能となる。
【００２４】さらに膨張管１内には、排気の圧力波の反
射を乱す触媒が存在しないので、膨張管１による排気の
慣性効果と排気の反射波を利用した吹抜け防止効果を充
分に発揮することができて、掃気効率を高めることがで
き、その結果、内燃機関の出力を向上させることができ
る。
【００２５】さらにまた、排気排出用開口２を通過した
排気は、それ程温度が低下しない状態で、半径方向に薄
肉触媒３の小孔４を通過して、薄肉触媒３の全表面に万
遍なく接触し、しかも空間15ａ内にて、必要とする２次
空気が２次空気導入管19から逆止弁18、空間15ｂおよび
連通口17を介し供給された状態で、モノリス型触媒８に
接触して充分な浄化反応を起こすことができるため、排
気の浄化性能を充分に高めることができる。
【００２６】しかも、排気中に混入して膨張管１内にて
分離された未燃オイルは、未燃オイル回収管20を介して
高温雰囲気の空間15ａに送られ、充分に燃焼することが
できる。
【００２７】次に図４ないし図６に図示された本発明の
他の実施例について説明する。オンロードまたはオフロ
ード自動二輪車に付設される通常のエキスパンションチ
ャンバーと略同様に外形が細長く形成された左右割のケ
ーシング30は、上流端に排気吸入開口31を有し、その割
り面に沿って外方へ突出したリブ部30ａは、溶接等で相
互に一体に係合され、該ケーシング30は、排気吸入開口
31から全長約2/3 離れた箇所にて仕切板32により、膨張
室部33と消音器部34とに仕切られ、排気吸入開口31は図
示されない２サイクル内燃機関の排気ポートに接続さ
れ、前記膨張室部33は図１ないし図３に図示の実施例膨
張管１と同様な高い掃気効率を達成できるような大きさ
と形状に形成されている。
【００２８】また仕切板32の底部には、未燃オイル回収
通路35が形成されており、膨張室部33内で排気から分離
された未燃オイルが消音器部34に排出されるようになっ
ている。
【００２９】さらにケーシング30において、排気吸入開
口31から比較的近い下方箇所に、２個の排気排出用開口
36が形成され、図１ないし図３の薄肉触媒３と同様に、
小孔38を備えた薄肉触媒37が排気排出用開口36の外周に
巻装されている。
【００３０】さらにまた、前記薄肉触媒37を全周に亘っ
て覆うとともに、該排気排出用開口36および小孔38と、
仕切板32より下流側で消音器部34に開口する連通口39と
を密閉する密封薄板40がケーシング30に一体に固着さ
れ、該ケーシング30および密封薄板40で密閉された連通
路41内に２次空気導入管42がその長手方向に沿って配設
され、該２次空気導入管42の後部 (図面で右) は密封薄
板40を貫通して外部へ突出し、該２次空気導入管42の前
端にリード弁43が付設されており、２次空気導入管42の
後端に接続された図示されない２次空気供給装置から２
次空気導入管42内に２次空気が供給されると、該２次空
気はリード弁43から連通路41内に流入し、図示されない
内燃機関から膨張室部33に流入し排気排出用開口36およ
び小孔38を通過して連通路41内に流入した排気は、前記
２次空気と混合して消音器部34内に排出されるようにな
っている。
【００３１】そしてケーシング30と密封薄板40とで密閉
された連通路41内には、２次空気導入管42の下方にて前
記薄肉触媒37と同様の小孔付きの横断面ハット状の薄肉
触媒44が膨張室部33の長手方向に指向して配設されてい
る。
【００３２】しかも消音器部34内の上流側には、前記薄
肉触媒37と同様な２枚の小孔付円板状薄肉触媒45が、ケ
ーシング30の長手方向に対し直交して所定の間隔を存し
て配設されるとともに、その下流側に２枚の仕切板46
ａ, 46ｂが同様に配設され、該仕切板46ａ, 46ｂで仕切
られた上流側の消音室47ａと下流側の消音室47ｃとは両
仕切板46ａ, 46ｂを貫通した連通管48でもって連通さ
れ、その中間の消音室47ｂと下流側消音室47ｃとは連通
口49でもって連通れ、ケーシング30の下流端部と下流側
の仕切板46ｂを貫通してテールパイプ50が設けられてい
る。
【００３３】図４ないし図６に図示の実施例は、図１な
いし図３に図示の実施例と原理的には同一の動作を行な
うので、前記実施例と同様な効果を奏することができる
が、その具体的な構造の差異に基く作用効果について説
明する。
【００３４】膨張室部33と消音器部34とは、供給のケー
シング30でもって一体化されているため、コンパクトで
あるとともに、強固に結合され、耐振、耐衝撃製に富ん
でいる。
【００３５】また膨張室部33と消音器部34とは、従来の
エッキスパンションチャンバーと同様に細長い形状のケ
ーシング30でもって構成されているため、図示されない
自動二輪車のレイアウトに対応して、所要の形状に弯曲
変形可能となり、外観性の優れた自動二輪車が提供され
うる。
【００３６】さらに排気排出用開口36の外周に薄肉触媒
37を配設するのみならず、ケーシング30および密封薄板
40で密閉された細長い連通路41内にも薄肉触媒44を配設
したため、薄肉触媒37から排出されて連通路41内を通過
し連通口39から消音室47ａに流入する排気を充分に薄肉
触媒37, 44に接触させることができ、排気をさらに一段
と浄化させることができる。
【００３７】さらにまた消音器部34も比較的細長く形成
されるとともに、２枚の仕切板46ａ，46ｂでもって３個
の消音室47ａ，47ｂ，47ｃが形成されているので、所定
の消音特性が容易に獲得されうる。
【００３８】次に上流側から下流側に進むにつれて次第
に膨張管横断面積が増大する形状に形成された膨張管に
おいて、排気排出用開口の位置を変えた場合、該膨張管
内の圧力波が、膨張管横断面積が次第に増大してから、
減少する形状の従来形状の膨張管（排気排出用開口は下
流端で排気吸入開口に対向して設けられている）内の圧
力波と比べて、どのように変化したか、その実験結果を
図示したものが図７ないし図10に示されている。
【００３９】図７は、排気排出用開口が膨張管（図７で
概略図形化された形状）の下流側側壁に形成されたもの
の圧力波（実線で示されている）と、従来形状の膨張管
の圧力波（破線で示されている）とを比較して図示した
図面であって、図示されない２サイクル内燃機関の排気
ポートが開放された時刻（左側縦破線）から時間の経過
に伴なって排気ポートの圧力の変化の状態が示されてい
る。
【００４０】図７に図示の膨張管では、圧力が従来のも
のに比べて増巾された白抜きの部分の面積が減衰された
黒塗りの部分の面積よりも広く、掃気効果が高い。
【００４１】また図８は、従来型の膨張管の拡大部内周
面に、小孔を多数有する薄肉触媒を添接した膨張管と、
従来型の膨張管との排気ポートにおける圧力の変化を図
示したもので、白抜きの部分の面積が、黒塗りの部分の
面積よりも狭く、掃気効率が低い。
【００４２】さらに図９では、概略図形化された形状の
膨張管の排気排出用開口を上流端寄りの周面に設けた図
12に図示のものにおいて、従来型の膨張管と比べた場合
に白抜きの部分の面積は、黒塗りの部分の面積よりも広
く、掃気効率が高いことが示されている。
【００４３】さらに図10は、本発明における膨張管であ
って、膨張管の上流端寄りの排気排出開口に、小孔付き
薄肉触媒を対抗して設けても、図９のものと同様な高い
掃気効率を奏することが分る。
【００４４】このように本発明では、実験結果でも、掃
気効率を向上させることができることが示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排気浄化装置の一実施例を図示し
た側面図である。
【図２】図１のII−II線に沿って截断した縦断平面図で
ある。
【図３】図１の要部拡大縦断側面図である。
【図４】本発明の他の実施例の側面図である。
【図５】図４の要部拡大縦断側面図である。
【図６】図４のVI−VI線に沿って截断した横断面図であ
る。
【図７】膨張管横断面積が下流側に向って次第に増大し
た後、減少する従来形状の膨張管と、膨張管横断面積が
下流側に向って次第に増大し排気排出用開口を拡大下流
側周面に形成した膨張管とにおいて、排気ポートの圧力
がどのように変化をしたかを図示した特性図である。
【図８】従来形状の膨張管と、該従来形状の膨張管の内
周に小孔付き薄肉触媒を配設したものとの圧力変化特性
図である。
【図９】従来形状の膨張管と、膨張管横断面積が下流側
に向って次第に増大し排気排出用開口を拡大上流側周面
に形成したものとの圧力変化特性図である。
【図１０】従来形状の膨張管と、図９に図示の膨張管に
本発明の排気浄化装置を構成したものとの圧力変化特性
図である。
【図１１】従来の排気浄化装置の一部欠除側面図であ
る。
【図１２】従来の他の排気浄化装置の一部欠除側面図で
ある。
【符号の説明】
１…膨張管、２…排気排出用開口、３…薄肉触媒、４…
小孔、５…密封薄板、６…連通管、７…消音器ケーシン
グ、８…モノリス型触媒、９…アウターケーシング、10
…端板、11…小孔、12…消音室、13…仕切板、14…テー
ルパイプ、15…空間、16…仕切板、17…連通口、18…逆
止弁、19…２次空気導入管、20…未燃オイル回収管、21
…逆止弁、30…ケーシング、31…排気吸入開口、32…仕
切板、33…膨張室部、34…消音器部、35…未燃オイル回
収通路、36…排気排出用開口、37…薄肉触媒、38…小
孔、39…連通口、40…密封薄板、41…連通路、42…２次
空気導入管、43…リード弁、44，45…薄肉触媒、46…仕
切板、47…消音室、48…連通管、49…連通口、50…テー
ルパイプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 23/89 ＺＡＢ 35/04 ＺＡＢ ３４１ Ｆ０１Ｎ 1/02 ＺＡＢ Ｊ 7/08 ＺＡＢ Ｇ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気ポートに接続される排気
    管の下流端に膨張管の上流端が接続され、該膨張管の下
    流端部は閉塞されるとともに、該膨張管の上流側に内外
    を連通する排気排出用開口が形成され、該排気排出用開
    口に対向して該膨張管の外周に通気可能な薄肉触媒が配
    設されたことを特徴とする排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 前記通気可能な薄肉触媒は、多数の孔を
    設けた薄肉金属板の表面に触媒が担持されたことを特徴
    とする前記請求項１記載の排気浄化装置。
  3. 【請求項３】 前記排気排出用開口に対向して配設され
    た通気可能な薄肉触媒の外周は密閉部材で密閉され、流
    路横断面全域に亘り流れ方向に沿って設けられている触
    媒を内蔵した消音器の上流端が前記密閉部材内空間に連
    通されたことを特徴とする前記請求項１記載の排気浄化
    装置。
  4. 【請求項４】 前記膨張管は細長く形成され、該膨張管
    の下流端延長線上に細長形状の触媒内蔵消音器が配設さ
    れ、前記膨張管の上流側の排気排出用開口に対向して配
    設された通気可能な薄肉触媒の外周を密閉する密封部材
    は、前記膨張管の上流側から下流側に延長して前記消音
    器の上流端迄達し、該密封部材で密閉された密閉空間は
    前記膨張管内部と前記消音器内部とに連通されたことを
    特徴とする前記請求項１記載の排気浄化装置。
  5. 【請求項５】 ２次空気が前記排気排出口開口より下流
    側でかつ前記消音器内の触媒より上流側に供給されるこ
    とを特徴とする前記請求項３または請求項４記載の排気
    浄化装置。
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