JPS5919784Y2 - Internal combustion engine exhaust passage device - Google Patents
Internal combustion engine exhaust passage deviceInfo
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- JPS5919784Y2 JPS5919784Y2 JP13792278U JP13792278U JPS5919784Y2 JP S5919784 Y2 JPS5919784 Y2 JP S5919784Y2 JP 13792278 U JP13792278 U JP 13792278U JP 13792278 U JP13792278 U JP 13792278U JP S5919784 Y2 JPS5919784 Y2 JP S5919784Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、内燃機関の排気圧力の脈動を利用して2次空
気を排気系に導入させるようにした排気通路装置に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an exhaust passage device that utilizes pulsations in the exhaust pressure of an internal combustion engine to introduce secondary air into an exhaust system.
排気圧力の脈動を利用して排気浄化用の2次空気を排気
中に吸引混入させるようにした装置は従来から種々提案
されている。Various devices have been proposed in the past that utilize pulsations in exhaust pressure to draw in and mix secondary air for purifying exhaust gas into exhaust gas.
従来におけるこの種のシステムは、例えば第1図に示す
ようである。A conventional system of this type is shown in FIG. 1, for example.
即ち、内燃機関1の排気マニホールド2にフロントチュ
ーブ3を介して酸化触媒を装填してなる触媒コンバータ
4を接続し、このコンバータ4の下流にセンターチュー
ブ5を介してマフラー6を接続し、このマフラー6の下
流端に接続したリアチューブ7を大気中に開放させる。That is, a catalytic converter 4 loaded with an oxidation catalyst is connected to an exhaust manifold 2 of an internal combustion engine 1 via a front tube 3, and a muffler 6 is connected downstream of this converter 4 via a center tube 5. The rear tube 7 connected to the downstream end of the tube 6 is opened to the atmosphere.
前記排気マニホールド2に設けた図示しない2次空気導
入口と機関1のエアクリーナ8に設けた逆止弁9との間
をエアギヤラリを備えた2次空気導入通路10を介して
連通接続し、排気のブローダウンにて排気マニホールド
2内が負圧になった時にエアクリーナ8から逆止弁9及
び2次空気導入通路10を介して2次空気を排気マニホ
ールド2内に吸引混入させ、2次空気と排気と排気の未
燃成分とを触媒コンバータ4で反応させ、排気を浄化さ
せるようにしている。A secondary air inlet (not shown) provided in the exhaust manifold 2 and a check valve 9 provided in the air cleaner 8 of the engine 1 are communicated and connected via a secondary air inlet passage 10 equipped with an air gear rally. When the inside of the exhaust manifold 2 becomes negative pressure due to blowdown, secondary air is sucked into the exhaust manifold 2 from the air cleaner 8 through the check valve 9 and the secondary air introduction passage 10, and the secondary air and the exhaust are mixed. and unburned components of the exhaust gas are reacted in a catalytic converter 4 to purify the exhaust gas.
(特開昭52−34120号公報参照)。(Refer to Japanese Unexamined Patent Publication No. 52-34120).
ところが、この種の排気浄化システムでは、エアポンプ
等によって2次空気を強制供給するものに対比して、排
気圧力の脈動による吸引作用にて混入させるものである
がら、2次空気が本質的に不足することが憂慮される。However, in this type of exhaust gas purification system, secondary air is inherently insufficient, although it is mixed in by suction action due to pulsation of exhaust pressure, compared to systems that forcibly supply secondary air using an air pump or the like. There are concerns that this will happen.
即ち、排気圧力の脈動によって誘起される負圧の大きさ
は、機関の回転速度によって決まる排気ブローダウンの
周期と、排気管の長さく排気弁がら管断面が急拡大する
位置までの距離)によって定まる気柱振動の周期とが一
致する共振域において最も大きくなり、逆に、前記周期
の位相が反転する非共振域での負圧レベルは極めて小さ
くなる。In other words, the magnitude of the negative pressure induced by the pulsation of exhaust pressure depends on the cycle of exhaust blowdown, which is determined by the rotational speed of the engine, and the length of the exhaust pipe (the distance from the exhaust valve to the point where the pipe cross section suddenly expands). The negative pressure level is highest in a resonant region where the period of air column vibration coincides with the determined period, and conversely, the negative pressure level becomes extremely small in a non-resonant region where the phase of the period is reversed.
このため、機関回転速度に対する2次空気導入量の特性
は前記共振域で大きく非共振域で小さくなるから第9図
に破線で示すように必ず山と谷とを有する曲線となる。Therefore, the characteristic of the amount of secondary air introduced relative to the engine rotational speed is large in the resonance region and small in the non-resonance region, so that the curve always has peaks and troughs, as shown by the broken line in FIG.
従って、谷が生じる運転領域では、2次空気の導入率が
極端に低下して2次空気不足を生じるため酸化触媒の転
化効率が極度に低下し、所期の排気浄化機能を満足でき
ない欠点があった。Therefore, in the operating range where the valley occurs, the introduction rate of secondary air is extremely reduced, resulting in a shortage of secondary air, and the conversion efficiency of the oxidation catalyst is extremely reduced, resulting in the disadvantage that the desired exhaust purification function cannot be achieved. there were.
このような欠点を解消するためには触媒コンバータある
いはマフラーの位置を移動させて排気管の長さを変え、
上記2次空気導入曲線に大きな谷ができないような機関
の回転速度に対して導入曲線ができるだけフラットな特
性になるようにすることも考えられるが、通常の車両の
レイアウト上、触媒コンバータ及びマフラーの位置を変
更することは実質的に不可能である場合が多く、実用的
ではない。In order to eliminate these drawbacks, move the catalytic converter or muffler position, change the length of the exhaust pipe,
It may be possible to make the secondary air introduction curve as flat as possible for the engine rotation speed so that there is no large valley in the secondary air introduction curve, but due to the layout of a normal vehicle, the catalytic converter and muffler Changing the position is often virtually impossible and impractical.
従ってこのような場合には、逆止弁の数を増加させたり
2次空気導入通路の長さを変更して2次空気を増量させ
ているが、かかるものでは本質的な2次空気不足を解消
できないのである。Therefore, in such cases, the amount of secondary air is increased by increasing the number of check valves or changing the length of the secondary air introduction passage, but these methods essentially cause a shortage of secondary air. It cannot be resolved.
ところで前記公報においては、かかる2次空気不足を解
消するために、フロントチューブをその排気下流側のセ
ンタチューブよりも断面積を大とし、もって排気管内の
気柱振動の同調(共振)点を相互に接近させることによ
り、非同調点の影響を軽減して、2次空気供給量を増大
する方策を採用している。By the way, in the above-mentioned publication, in order to eliminate the secondary air shortage, the front tube is made to have a larger cross-sectional area than the center tube on the downstream side of the exhaust pipe, thereby making the tuning (resonance) points of the air column vibration in the exhaust pipe mutual. A measure is adopted to reduce the influence of the out-of-tuning point and increase the amount of secondary air supply by bringing the air temperature close to .
しかるにこのものは、通常排気温度に対応してフロント
チューブがセンタチューブよりも管径が大であるように
配設する一般傾向に反するものであるから、背圧が増大
して掃気効率ひいては吸気充填効率が低下し出力が悪化
し易くなるおそれがある。However, this goes against the general tendency of arranging the front tube to have a larger diameter than the center tube in response to the exhaust temperature, so the back pressure increases and the scavenging efficiency and intake air filling are affected. There is a risk that efficiency will decrease and output will likely deteriorate.
然もフロントチューブ及びセンタチューブの2つの固有
振動数に同調する点(同次の)を単に機関回転速度に対
してずらすだけであるがら、同調点の数に変りはなく、
次の振動次数(1次に対して2次)の間に非同調点があ
ればがえって該非同調点の影響を大きくしてしまうおそ
れが生じる。Although the points tuned to the two natural frequencies of the front tube and center tube (same order) are simply shifted relative to the engine speed, the number of tuning points remains the same.
If there is a non-tuning point between the next vibration orders (first order and second order), there is a risk that the influence of the non-tuning point will be increased.
本考案は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、
車両のレイアウト上、触媒コンバータ、マフラーの位置
を変更できない場合にあっても、極めて簡単な構成によ
って気柱振動の周期と同調する機関回転速度を新たに出
現させ、これによって2次空気の導入量を増加させよう
とするものである。The present invention was made in view of these circumstances, and
Even if it is not possible to change the position of the catalytic converter or muffler due to the layout of the vehicle, an extremely simple configuration can create a new engine rotation speed that synchronizes with the cycle of air column vibration, thereby reducing the amount of secondary air introduced. The aim is to increase the
以下、第2図ないし第10図までに示された実施例に基
づいて本考案を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on the embodiments shown in FIGS. 2 to 10.
第2図から第4図までに示された第1実施例において、
内燃機関1の排気マニホールド2にはフロントチューブ
3を介して触媒コンバータ4を接続している。In the first embodiment shown in FIGS. 2 to 4,
A catalytic converter 4 is connected to an exhaust manifold 2 of an internal combustion engine 1 via a front tube 3.
触媒コンバータ4の内部には、ハニカム状あるいはペレ
ット状の酸化触媒4′を装填しており、その下流にはセ
ンターチューブ5を介してマフラー6を接続し、このマ
フラー6に接続したリアチューブ7を大気中に開放させ
ている。A honeycomb-shaped or pellet-shaped oxidation catalyst 4' is loaded inside the catalytic converter 4, and a muffler 6 is connected downstream of it via a center tube 5, and a rear tube 7 connected to this muffler 6 is connected to the muffler 6 via a center tube 5. It is open to the atmosphere.
又、機関1のエアクリーナ8を設けた逆止弁9に一端を
接続した2次空気導入通路10の他端は、前記排気マニ
ホールド2の部分で排気系路に合流されていること、従
来と同様である。Further, the other end of the secondary air introduction passage 10, whose one end is connected to the check valve 9 provided with the air cleaner 8 of the engine 1, is merged into the exhaust system passage at the exhaust manifold 2, as in the conventional case. It is.
かかる排気浄化システムにおいて、前記触媒コンバータ
4とセンターチューブ5との接続部には、第3図及び第
4図に示すように、千面略正方形状をなす横長の膨張室
11を介装している。In such an exhaust purification system, as shown in FIGS. 3 and 4, a horizontally long expansion chamber 11 having a substantially square shape on 1000 sides is interposed at the connection between the catalytic converter 4 and the center tube 5. There is.
尚、この膨張室11は前後端の入口、出口面積(a−a
’。The expansion chamber 11 has an inlet and an outlet area (a-a
'.
c−c’)を略等しくし、中央部を前記断面a −a’
又はc−c’より大きな断面積(b−b′)をもつ中空
容器にて構成されているが、第5図に示した第2実施例
のように、触媒コンバータ4の下流部に膨張室11を一
体成形し、あるいは図示はしないが、マフラー6の上流
部に一体成形したものであってもよい。c-c') are made approximately equal, and the central part is the cross section a-a'
Alternatively, it is constructed of a hollow container having a cross-sectional area (bb') larger than c-c', but as in the second embodiment shown in FIG. 11 may be integrally molded, or, although not shown, may be integrally molded at the upstream portion of the muffler 6.
又、膨張室11は必ずしも一個である必要はなく、第6
図に示した第3実施例のように多数個の膨張室11を連
結一体化したものであってもよく、第7図に示す第4実
施例のようにセンターチユーブ5の一部を中空容器で覆
い、この中空容器の前後端をそれぞれチューブ5内と連
通させたものであってもよく、あるいは第8図に示す第
5実施例のように、センターチューブ5から分岐させた
チューブ5′の先端を膨張室11に開放させたものであ
ってもよく、又は、図示はしないが、センターチューブ
5の一部を膨張拡大させたものであってもよい。Further, the number of expansion chambers 11 does not necessarily have to be one, and the number of expansion chambers 11 is not limited to one.
A plurality of expansion chambers 11 may be connected and integrated as in the third embodiment shown in the figure, or a part of the center tube 5 may be made into a hollow container as in the fourth embodiment shown in FIG. Alternatively, as in the fifth embodiment shown in FIG. 8, a tube 5' branched from the center tube 5 may be used. The tip may be opened to the expansion chamber 11, or, although not shown, a portion of the center tube 5 may be expanded and expanded.
かかる構成において、2次空気の導入量は、機関の回転
速度と同調した排気管系の長さく排気弁から管断面が急
拡大する位置までの長さ)においてピーク値をとること
は、前述したとおりである。As mentioned above, in such a configuration, the amount of secondary air introduced reaches its peak value at the length of the exhaust pipe system that is synchronized with the rotational speed of the engine (the length from the exhaust valve to the position where the pipe cross section suddenly expands). That's right.
また、2次空気の導入量がピークとなる同調機関回転速
度Nと排気管系の長さlとの関係は、音響理論により、
4気筒機関の場合は、
N=15 C/2 n 、1 (C: 排気管中(
7)音速、n=1. 2. 3・・・・・・)
となる。Furthermore, according to acoustic theory, the relationship between the tuned engine rotational speed N at which the amount of secondary air introduced reaches its peak and the length l of the exhaust pipe system is as follows:
In the case of a 4-cylinder engine, N = 15 C/2 n, 1 (C: in the exhaust pipe (
7) Sound speed, n=1. 2. 3...).
従って、触媒コンバータ4の入口までの長さ11、膨張
室11の入口までの長さを12、マフラー6の入口まで
の長さを13とすると、前記長さ10,1□、13に同
調した機関回転速度N1.N2.N3にそれぞれ2次空
気導入量のピークが生じ、N2回転における導入量ピー
クが新たに出現し、第9図に実線で示すように、2次空
気の導入量が増加する。Therefore, if we assume that the length to the inlet of the catalytic converter 4 is 11, the length to the inlet of the expansion chamber 11 is 12, and the length to the inlet of the muffler 6 is 13, then Engine rotation speed N1. N2. A peak in the amount of secondary air introduced occurs at each rotation N3, a new peak in the amount introduced at the N2 rotation, and as shown by the solid line in FIG. 9, the amount of introduced secondary air increases.
又、膨張室11を第6図に示すように連接した場合には
、各膨張室11の入口に至るまでの長さlA。Further, when the expansion chambers 11 are connected as shown in FIG. 6, the length lA up to the entrance of each expansion chamber 11.
lB、loに同調する回転速度NA、NB、Noにでも
ピーク値をとるので、2次空気導入特性は第9図に一点
鎖線で示すようにさらにフラット化される。Since peak values are also obtained at rotational speeds NA, NB, and No that are synchronized with lB and lo, the secondary air introduction characteristics are further flattened as shown by the dashed line in FIG.
従って、膨張室11は多く設けるほど効果的で゛ある。Therefore, the more expansion chambers 11 are provided, the more effective it is.
他方、機関の排気量と膨張室11の容積とが2次空気の
導入量に及ぼす影響は、第10図に示すように膨張室1
1の容積が排気量の50%未満では膨張室11の容積が
増加するにともなって導入空気量が急激に増加し、50
%以上では緩やかに増加した。On the other hand, the influence of the engine displacement and the volume of the expansion chamber 11 on the amount of secondary air introduced is as shown in FIG.
If the volume of the expansion chamber 11 is less than 50% of the exhaust volume, the amount of introduced air will increase rapidly as the volume of the expansion chamber 11 increases.
% or more, it increased moderately.
従って、膨張室11の容積を、機関排気量の少くとも5
0%以上に設定することが有効である。Therefore, the volume of the expansion chamber 11 should be set at least 5 times the engine displacement.
It is effective to set it to 0% or more.
以上述べたように、本考案によれば、2次空気と排気と
の合流点より下流の排気系路であって触媒コンバータと
マフラーとの間に所定容積の膨張室を設けるという極め
て簡単な構成でありながら触媒コンバータあるいはマフ
ラー等の位置を変更することなく2次空気導入量のピー
クを新たに出現させ得るため、従来のように2次空気量
不足に陥る運転領域が発生することを防止でき、酸化触
媒の転化効率を高い状態に維持できるため、排気の浄化
機能を向上できる。As described above, the present invention has an extremely simple configuration in which an expansion chamber of a predetermined volume is provided between the catalytic converter and the muffler in the exhaust system path downstream from the confluence point of the secondary air and the exhaust gas. However, since it is possible to create a new peak in the amount of secondary air introduced without changing the position of the catalytic converter or muffler, it is possible to prevent the occurrence of operating regions where the amount of secondary air is insufficient as in the past. Since the conversion efficiency of the oxidation catalyst can be maintained at a high level, the exhaust purification function can be improved.
第1図は従来の2次空気導入システムの一例を示す全体
図、第2図は本考案の第1実施例を示す全体図、第3図
は同上要部の平面図、第4図は第3図の正面図、第5図
は第2実施例を示す要部の断面図、第6図は第3実施例
を示す要部の断面図、第7図は第4実施例を示す要部の
斜視図、第8図は第5実施例を示す要部の概略断面図、
第9図は機関の回転速度と2次空気導入量との関係図、
第10図は膨張室の容積(対機関排気量)と2次空気導
入量との関係図である。
1・・・・・・内燃機関、2・・・・・・排気マニホー
ルド、3・・・・・・フロントチューブ、4・・・・・
・触媒コンバータ、5・・・・・・センターチューブ、
6・・・・・・マフラー、7・・・・・・リアチューブ
、8・・・・・・エアクリーナ、9・・・・・・逆止弁
、10・・・・・・2次空気導入通路、11・・・・・
・膨張室。Fig. 1 is an overall view showing an example of a conventional secondary air introduction system, Fig. 2 is an overall view showing a first embodiment of the present invention, Fig. 3 is a plan view of the main parts of the same, and Fig. 4 is a general view showing an example of a conventional secondary air introduction system. 3 is a front view, FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part showing the second embodiment, FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part showing the third embodiment, and FIG. 7 is a main part showing the fourth embodiment. FIG. 8 is a schematic sectional view of the main parts showing the fifth embodiment,
Figure 9 is a diagram of the relationship between the engine rotation speed and the amount of secondary air introduced.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the volume of the expansion chamber (engine displacement) and the amount of secondary air introduced. 1...Internal combustion engine, 2...Exhaust manifold, 3...Front tube, 4...
・Catalytic converter, 5...center tube,
6...Muffler, 7...Rear tube, 8...Air cleaner, 9...Check valve, 10...Secondary air introduction Aisle, 11...
- Expansion chamber.
Claims (5)
を供給するようにした2次空気導入装置と酸化触媒を装
填した触媒コンバータとマフラーとを備えた内燃機関の
排気浄化システムにおいて、2次空気と排気との合流点
より下流で、触媒コンバータとマフラーとの間に所定容
積の膨張室を設けたことを特徴とする内燃機関の排気通
路装置。(1) In an exhaust purification system for an internal combustion engine that includes a secondary air introduction device that supplies secondary air to the exhaust system using pulsations in exhaust pressure, a catalytic converter loaded with an oxidation catalyst, and a muffler, An exhaust passage device for an internal combustion engine, characterized in that an expansion chamber of a predetermined volume is provided between a catalytic converter and a muffler downstream of a confluence point of secondary air and exhaust gas.
積に形成されていることを特徴とする実用新案登録請求
の範囲第1項に記載の内燃機関の排気通路装置。(2) The exhaust passage device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the expansion chamber is formed to have a volume that is at least 50% of the engine displacement.
徴とする実用新案登録請求の範囲第1項〜第2項のいず
れかに記載の内燃機関の排気通路装置。(3) The exhaust passage device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 2, wherein the expansion chamber is divided into a plurality of chambers.
中空容器の前後端をそれぞれ排気通路内と連通させてな
ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第1項〜第
3項のいずれかに記載の内燃機関の排気通路装置。(4) The expansion chamber is formed by covering a part of the exhaust pipe with a hollow container, and communicating the front and rear ends of the hollow container with the inside of the exhaust passage. The exhaust passage device for an internal combustion engine according to any one of Item 3.
とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第1項〜第3項
のいずれかに記載の内燃機関の排気通路装置。(5) The exhaust passage device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the expansion chamber is integrally formed with a catalytic converter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13792278U JPS5919784Y2 (en) | 1978-10-09 | 1978-10-09 | Internal combustion engine exhaust passage device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13792278U JPS5919784Y2 (en) | 1978-10-09 | 1978-10-09 | Internal combustion engine exhaust passage device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5554515U JPS5554515U (en) | 1980-04-12 |
| JPS5919784Y2 true JPS5919784Y2 (en) | 1984-06-08 |
Family
ID=29110596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13792278U Expired JPS5919784Y2 (en) | 1978-10-09 | 1978-10-09 | Internal combustion engine exhaust passage device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5919784Y2 (en) |
-
1978
- 1978-10-09 JP JP13792278U patent/JPS5919784Y2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5554515U (en) | 1980-04-12 |
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