JPS6114568Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、多気筒内燃機関の排気ガスを、触媒
の作用により浄化するようにした触媒式の排気ガ
ス浄化装置に関するものである。

最近の内燃機関における排気ガスを浄化する触
媒には、例えば実開昭53−130308号公報又は実開
昭53−159406号公報に記載されているようなペレ
ツトタイプの触媒に代えてモノリス触媒が使用さ
れている。

排気ガスを浄化するための触媒が前記公開公報
のようにペレツトタイプのものであると、その触
媒層内に成形される排気ガスの通路がジグザグ状
で且つ相互に連通しているので、このペレツトタ
イプを収容した触媒ケース内に多気筒機関におけ
る各気筒からの排気ガスを導く場合における分配
の点は殆ど問題になることはない。

しかし、触媒が前記のモノリス触媒である場合
には、各気筒からの排気ガスを触媒ケース内に導
入するときの分配の点を考慮しなければならな
い。

すなわち、このモノリス触媒は、円柱形のセラ
ミツク体にその軸方向に小孔をぎつしりと多数個
穿設して、いわゆるれんこん状にし、該各小孔の
内面に触媒物質を保持させてもので、排気ガスは
各小孔の壁面の触媒物質と接触しながら抵抗を受
けることなく小孔内を真直ぐに流れるから、この
モノリス触媒は前記ペレツトタイプの触媒に比べ
て排気ガスの流れ抵抗が少ない特徴を有する反
面、各小孔に入つた排気ガス隣接の小孔に対する
相互の出入りがなく、一つの小孔を通過するのみ
であるから、機関からの排気ガスは総ての小孔に
満遍無く均等に流れるように分配しなければなら
ない。

しかし、このモノリス触媒を多気筒内燃機関に
適用する場合に、各気筒から排気ガスを一斉にモ
ノリス触媒における無数の小孔に満遍無く導くよ
うにすることは、構造上極めて困難であるばかり
か、排気ガスの干渉の影響によつて偏流を生ずる
ことになる。

そこで先行技術としての特開昭54−47923号公
報は、このモノリス触媒を多気筒機関に適用する
場合、モノリス触媒における無数の小孔に対して
各気筒からの排気を、モノリス触媒ケースのヘツ
ド室内に設けたガイド壁等により、各々異なつた
部位の小孔群ごとに分けて導くようにすることを
提案している。

ところがこのようにすることは、各気筒からの
排気ガスの放出が点火順序に従つて間欠的で、あ
る気筒からの排気ガスが入つて来ている小孔群箇
所は、排気ガス自身の熱及び反応熱によつて、排
気ガスの流入が止まつている小孔群箇所より高温
度となり、モノリス触媒は一様な温度にならず、
各所において著しい温度差を繰り返すから、熱歪
によつてモノリス触媒の破れ又は触媒の劣化が増
大するばかりか、各気筒よりの排気ガスが入つて
来る小孔群箇所の温度が低いので、浄化率が低
く、このためモノリス触媒を大型にしなければな
らないのである。しかもこれに２次空気を供給す
るにおいて、ある特定の気筒からの排気ガスに２
次空気を供給することは、その２次空気はこれが
供給される排気ガスが導かれる部位の小孔群にし
か入らないので、２次空気は各気筒における排気
ガスの各々について供給しなければならない不便
がある。

本考案は、このように多気筒内燃機関にモノリ
ス触媒を適用する場合における前記の問題を解消
することを目的とするものである。

このため本考案は、ヘツド室付きの触媒ケース
内に軸方向に多数の孔を有するモノリス触媒を当
該モノリス触媒における入口側端面が前記ヘツド
室内にのぞむように設け、前記ヘツド室に、３気
筒以上の列型多気筒内燃機関における各気筒から
の排気管を接続して成る排気ガス浄化装置におい
て、前記機関の各気筒からの排気管におけるヘツ
ド室への接続開口部の軸線を、側面視において前
記モノリス触媒の入口側端面に対して傾斜し、機
関の各気筒のうち外側に位置する２つの気筒から
の両外側排気管を平面視においてヘツド室に対し
て互いに相対向するように接続する一方、これら
両外側排気管のうち一方の外側排気管のヘツド室
内への接続開口部には、排気ガスをモノリス触媒
の入口側端面のうち当該一方の外側排気管から遠
い個所の領域に導くようにしたガイド部を、他方
の外側排気管のヘツド室内への接続開口部には、
排気ガスをモノリス触媒の入口側端面のうち当該
他方の外側排気管から遠い個所の領域に導くよう
にしたガイド部を各々設け、且つ、前記機関の各
気筒のうち内側に位置する気筒からの内側排気管
のヘツド室への接続開口部を、当該内側排気管内
の排気ガスがモノリス触媒の入口側端面の全域に
導くように構成したものである。

このように構成すると、両外側排気管からの排
気ガスを、両外側排気管のヘツド室への接続開口
部に設けたガイド部にて、モノリス触媒の入口側
端面に対して当該両外側の気筒における外側排気
管より各々遠い位置の領域に向かうように誘導で
きる一方、内側気筒からの排気ガスを、モノリス
触媒の入口側端面の全域に向かうように誘導でき
るから、内側排気管からの排気ガスによつて両外
側排気管のうち一方の外側排気管からの排気ガス
が入る部分の触媒温度を高めることができると共
に、他方の外側排気管からの排気ガスが入る部分
の触媒温度を高めることができる一方、内側排気
管からの排気ガスが入るときの触媒温度を、これ
より前の排気行程において両外側排気管からの排
気ガスによつて高めることができるのであり、こ
の繰り返しにより、多気筒内燃機関機関に適用し
たモノリス触媒を、温度斑のない状態で高い温度
に保持できるのである。

従つて、本考案によると、熱歪みよるモノリス
触媒の破れ及び高温と低温との繰り返しによるモ
ノリス触媒の劣化を低減することができて、モノ
リス触媒の耐久性とモノリス触媒による浄化率と
を向上できると共に、モノリス触媒を小型化でき
る効果を奏するのである。

また、本考案は、各排気管のうち内側排気管の
ヘツド室内への接続開口部を、当該内側排気管か
らの排気ガスをモノリス触媒の入口側端面の全域
に導くように構成したことにより、この内側排気
管に２次空気を供給するだけで、２次空気をモノ
リス触媒の全域に分散できるから、２次空気の供
給を、各気筒からの排気管の各々に対して行う必
要がなく、２次空気供給に際しての構造を著しく
簡単化できると共に、２次空気の供給を行う場合
に際してのスペース及び重量の増大を回避できる
効果をも有する。

次に本考案の一例を列型三気筒内燃機関に適用
した場合の実施例を図面について説明すると、図
において１０は第１気筒１１、第２気筒１２及び
第３気筒１３を直列に配設した三気筒内燃機関を
示し、その点火は第１気筒１１−第２気筒１２−
第３気筒１３の順序で、且つその点火間隔は240
゜の等間隔であり、各気筒には各々排気ポート１
１′，１２′，１３′を備えている。

２０は前記各気筒に接続した排気管２１，２
２，２３を有する排気マニホールド、３０は触媒
ケース、３１は触媒ケース３０の上面に取付くケ
ースカバー、３２は触媒ケース３０の出口に接続
した排気ガス大気放出管を各々示し、前記触媒ケ
ース３０内には、円柱形のセラミツク体に軸方向
に無数の小孔３４を穿設し、該各小孔３４の内面
に触媒物質を保持させてなるモノリス触媒３３
が、当該モノリス触媒３３における入口側端面３
３′が前記ケースカバー３１内のヘツド室３５に
のぞむようにして設けられている。

そして、前記排気マニホールド２０における各
排気管２１，２２，２３を、前記ケースカバー３
１内のヘツド室３５を開口するようにケースカバ
ー３１の上面に一体的に接続するにおいて、前記
機関１０の各気筒からの排気管２１，２２，２３
の前記ケースカバー３１への接続開口部２１ａ，
２２ａ，２３ａの軸線２１ｂ，２２ｂ，２３ｂを
第２図及び第３図の側面視において前記モノリス
触媒３３の入口側端面３３′に対して斜め下向き
に傾斜する。

また、前記機関１０の各気筒のうち外側に位置
する２つの気筒１１，１３からの両外側排気管２
１，２３を、第１図の平面視においてケースカバ
ー３１に対して互いに相対向するように接続する
一方、これら両外側排気管２１，２３のうち一方
の外側排気管２１のヘツド室３５内への接続開口
部２１ａには、排気ガスをモノリス触媒３３の入
口側端面３３′のうち当該一方の外側排気管２１
から遠い個所の領域に導くようにしたガイド部２
１′，２１″を、他方の外側排気管２３のヘツド室
３５内への接続開口部２３ａには、排気ガスをモ
ノリス触媒３３の入口側端面３３′のうち当該他
方の外側排気管２３から遠い個所の領域に導くよ
うにしたガイド部２３′，２３″を各々設ける。

更に、前記機関１０の各気筒のうち内側に位置
する気筒１２からの内側排気管２２のヘツド室３
５への接続開口部２２ａを、第２図に示すように
ケースカバー３１の傾斜状天井面３１′及び／又
は拡大室３１″の存在等により、当該内側排気管
２２内の排気ガスがモノリス触媒３３における入
口側端面３３′の略全部の領域に導くように構成
したものである。

なお、３６は第３気筒の排気管２３又は第１気
筒の排気管２１に設けた吸気系への排気ガスの還
流に際しての排気ガス取出用のソケツト、３７は
第２気筒の排気管２２に設けた２次空気供給用ソ
ケツトを各々示す。

このように構成すれば、先づ第１気筒１１から
一方の外側排気管２１に放出される排気ガスは、
当該排気管２１の接続開口部２１ａ内に設けたガ
イド部２１′，２１″のガイド作用により、モノリ
ス触媒３３における入口側端面３３′のうち当該
一方の外側排気管２１より遠い部位の領域、つま
り他方の外側排気管２３の接続開口部２３ａの略
真下部位の領域に向かうように導かれ、当該領域
におけるモノリス触媒３３の小孔群に入りこれを
通る間に排気ガス中の有害ガス成分が酸化還元反
応によつて浄化されると共に、排気ガスの熱及び
反応熱によつてその小孔群附近の触媒温度が高く
なる。次いで第２気筒１２からの排気ガスは内側
排気管２２の接続開口部２２からモノリス触媒３
３における入口側端面３３′の全部の領域に導か
れ、モノリス触媒３３における全部の小孔３４を
通り有害ガス成分が酸化還元反応によつて浄化さ
れ、排気ガスの熱及び反応熱にて前記第１気筒１
２からの排気ガスが通る小孔群附近の触媒温度が
高く保持されると共に、これと反対側つまり第１
気筒１１からの排気管２１の接続開口部２１ａの
略真下部位における小孔群附近の触媒温度が高め
られる。そして第３気筒１３から他方の外側排気
管２３に放出される排気ガスは、当該排気管２３
の接続開口部２３ａ内に設けたガイド部２３′，
２３″のガイド作用により、モノリス触媒３３に
おける入口側端面３３′のうち当該他方の外側排
気管２３より遠い部位の領域、つまり一方の外側
排気管２１の接続開口部２１ａの略真下部位の領
域に向かうように導かれ、当該領域におけるモノ
リス触媒３３の小孔群に入り、有害ガス成分が浄
化されると共に、当該小孔群附近の触媒温度が高
く保持される。

すなわち、第２気筒からの排気ガスは、第１気
筒からの排気ガスが通る小孔群附近の触媒温度を
高温に保つと共に、第３気筒からの排気ガスが通
る小孔群附近の触媒温度を高め、この第２気筒か
らの排気ガスによつて温度が高められた小孔群に
第３気筒からの排気ガスが入つて触媒温度が高め
られる。第１気筒から排気ガスは前記第２気筒か
ら排気ガスによつて温度が高められた小孔群に入
つてその温度を高める。また、第２気筒からの排
気ガスは、第１気筒及び第３気筒から排気ガスに
よつて温度が高められた全小孔群に入つて、全小
孔群の温度を高めるのを繰り返す。

この場合、頭記した特開昭54−47923号公報が
教示するように、モノリス触媒における無数の小
孔を３つの気筒の小孔群に分け、各々の小孔群に
各々の気筒からの排気ガスを別々導く場合には、
各小孔群には排気ガスの導入が２回とばしになる
ので、その間に触媒温度が可成り低下し、低い温
度になつた所に排気ガスが導かれるから、可燃性
有害ガス成分の浄化率は低下すると共に、モノリ
ス触媒の各所に激しい温度斑を生ずることにな
る。

これに対し前記した本考案によるときは、第１
気筒からの排気ガスが入る部位の小孔群には、こ
れより１回前に第２気筒からの排気ガスが入つて
いて１回とばしであり、第３気筒からの排気ガス
の入る部位の小孔群には、直前に第２気筒からの
排気ガスが入つていて連続的であり、そして、第
２気筒からの排気ガスは、これにより直前に第１
気筒からの排気ガスが入つた小孔群と、これより
１回前に第３気筒からの排気ガスが入つた小孔群
とに流入するから、モノリス触媒における各所の
温度低下は少なく触媒の温度は、前記先行技術の
ものよりはるかに高温になつて、排気ガス中にお
ける有害ガスの酸化還元反応を著しく向上できる
と共に、モノリス触媒の各所における温度差が少
なくモノリス触媒における熱歪みを著しく低減で
きるのである。

また、第２気筒１２からの排気管２２は、モノ
リス触媒３３の全域に指向しているから、この第
２気筒の排気管２２に２次空気供給用ソケツト３
７を設けて、これに２次空気を供給することによ
り、２次空気をモノリス触媒３３の小孔の全部に
行き渡らせることができるのである。

なお、上記実施例は３気筒機関の場合であつた
が、列型４気筒機関の場合には、その点火は第１
気筒−第３気筒−第４気筒−第２気筒又は第１気
筒−第２気筒−第４気筒−第３気筒の順であるか
ら、機関の外側に位置する第１気筒及び第４気筒
からの両排気管を、互に相対向して触媒ケースの
ヘツド室に接続する一方、機関の内側に位置する
第２気筒及び第３気筒からの排気管を触媒ケース
のヘツド室にモノリス触媒の全域に指向するよう
に接続することにより、同様にして適用できるこ
とはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は平面
図、第２図は第１図の−視断面図、第３図は
第１図の−視断面図である。 １０……内燃機関、１１，１２，１３……気
筒、２０……排気マニホールド、２１，２２，２
３……排気管、３０……触媒ケース、３３……モ
ノリス触媒、３３′……入口側端面、３１……ケ
ースカバー、３５……ヘツド室、２１′，２１″，
２３′，２３″……ガイド部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ヘツド室付きの触媒ケース内に軸方向に多数の
   孔を有するモノリス触媒を当該モノリス触媒にお
   ける入口側端面が前記ヘツド室内にのぞむように
   設け、前記ヘツド室に、３気筒以上の列型多気筒
   内燃機関における各気筒からの排気管を接続して
   成る排気ガス浄化装置において、前記機関の各気
   筒からの排気管におけるヘツド室への接続開口部
   の軸線を、側面視において前記モノリス触媒の入
   口側端面に対して傾斜し、機関の各気筒のうち外
   側に位置する２つの気筒からの両外側排気管を平
   面視においてヘツド室に対して互いに相対向する
   ように接続する一方、これら両外側排気管のうち
   一方の外側排気管のヘツド室内への接続開口部に
   は、排気ガスをモノリス触媒の入口側端面のうち
   当該一方の外側排気管から遠い個所の領域に導く
   ようにしたガイド部を、他方の外側排気管のヘツ
   ド室内への接続開口部には、排気ガスをモノリス
   触媒の入口側端面のうち当該他方の外側排気管か
   ら遠い個所の領域に導くようにしたガイド部を
   各々設け、且つ、前記機関の各気筒のうち内側に
   位置する気筒からの内側排気管のヘツド室への接
   続開口部を、当該内側排気管の排気ガスがモノリ
   ス触媒の入口側端面の全域に導くように構成した
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。