JPS5919784Y2 - 内燃機関の排気通路装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

（特開昭５２−３４１２０号公報参照）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

尚、この膨張室１１は前後端の入口、出口面積（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

従って、膨張室１１は多く設けるほど効果的で゛ある。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１） 排気圧力の脈動を利用して排気系に２次空気
   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。
2. （２）膨張室は、少くとも機関排気量の５０％以上の容
   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。
3. （３）膨張室は、複数室に分割構成されてなることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項〜第２項のいず
   れかに記載の内燃機関の排気通路装置。
4. （４）膨張室は、排気管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。
5. （５）膨張室は、触媒コンバータと一体形成してなるこ
   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。