JP2009144525A - エンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】排気ガスの浄化性能を維持しつつ、エンジン運転状態に応じて発生する不快な騒音低減を可能にするエンジンの排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】エンジンからの排気ガスが供給される集合部12においてプリ触媒18が介設された本通路17とバイパス通路15に分岐し、本通路17及びバイパス通路15が合流する合流部19の下流に連続する排気通路20にメイン触媒21が介設され、バイパス通路15に予め設定された容積のチャンバ16を設け、集合部12にエンジン低回転数域において本通路17を開いた状態でバイパス通路15を閉じ、エンジン高回転数域においてバイパス通路15を開く切換弁25を設ける。エンジン低回転数域においてチャンバ16を含むバイパス通路15が共鳴形の消音器として機能し、エンジン高回転数域においてチャンバ16が膨張形の消音器として機能する。
【選択図】図1
【解決手段】エンジンからの排気ガスが供給される集合部12においてプリ触媒18が介設された本通路17とバイパス通路15に分岐し、本通路17及びバイパス通路15が合流する合流部19の下流に連続する排気通路20にメイン触媒21が介設され、バイパス通路15に予め設定された容積のチャンバ16を設け、集合部12にエンジン低回転数域において本通路17を開いた状態でバイパス通路15を閉じ、エンジン高回転数域においてバイパス通路15を開く切換弁25を設ける。エンジン低回転数域においてチャンバ16を含むバイパス通路15が共鳴形の消音器として機能し、エンジン高回転数域においてチャンバ16が膨張形の消音器として機能する。
【選択図】図1
Description
本発明は、触媒によって排気ガス浄化を行うエンジンの排気ガス浄化装置に関する。
従来この種の技術としては、例えば特許文献1が開示されている。この特許文献1に開示される排気ガス浄化装置を模式的に示す図4を参照して説明する。
図示しない多気筒エンジンのシリンダヘッドにエキゾーストマニホールド101が設けられ、エキゾーストマニホールド101によってエンジンの各シリンダの排気ポート100から排出される排気ガスを集合し、エキゾーストマニホールド101の下流に形成された集合部102にバイパス通路103及び本通路104の上流側が接続される。
バイパス通路103はエキゾーストマニホールド101の出口に対して略直線状に延設され、本通路104は中間部105に低温活性触媒からなるプリ触媒106を内蔵して下流側がバイパス通路103に接合して合流する。このバイパス通路103と本通路104の合流部107の下流側に連続する排気通路108にメイン触媒109及び図示しない消音器が介設される。更に、エキゾーストマニホールド101の集合部102にはバイパス通路103と本通路104を選択的に開閉する切換弁110が設けられる。
排気ガスが低温時には、切換弁110がバイパス通路103を閉じ、排気ガスは本通路104を流れプリ触媒106により浄化される。一方、排気ガスの温度が上昇した場合には、切換弁110が本通路104を閉じ、バイパス通路103を開く。これにより排気ガスはバイパス通路103を流れ、下流に配設したメイン触媒109によって浄化される。また、バイバス通路103がエキゾーストマニホールド101の出口に対して略直線状に延設されることから、エンジン高回転数域において排気流量が増大した場合であっても、背圧が増大することなく、エンジンの出力性能の向上が図れる。
上記特許文献1の排気ガス浄化装置によると、排気ガスが低温時に切換弁110によりバイパス通路103を閉じることで排気ガスが本通路104を流れ、プリ触媒106により浄化する。一方、排気ガスの温度が上昇した場合には、切換弁110が本通路104を閉じてバイパス通路103を開くことで排気ガスはバイパス通路103を流れメインの触媒109によって浄化される。
しかし、特にエンジン低回転数域において低周波のこもり音が発生して運転者に不快感を与えることが懸念される。即ち、エンジン低回転数域において、吸排気弁の開閉に伴う圧力変動によって発生する排気脈動に起因して、消音器から大気に開放されるときの排気ガスの圧力差が大きくなり、これに伴い発生する排気音が車室と共鳴して車室内にこもったような不快な音が発生する。一方、エンジン高回転数域においては、排気ガスの脈動は周波数が高くなりこもり音の発生が抑制されるものの、排気流量が多く排気抵抗や気流音が助長されてエンジン低回転数域と同様に不快な音の発生原因となる。
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、排気ガスの浄化性能を維持しつつ、エンジン運転状態に応じて発生する不快な騒音低減を可能にするエンジンの排気ガス浄化装置を提供することにある。
上記目的を達成する請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置の発明は、エンジンのエキゾーストマニホールドの集合部からプリ触媒が介設された本通路とバイパス通路に分岐し、該本通路及びバイパス通路の下流が合流する合流部の下流に連続する排気通路にメイン触媒が介設され、上記集合部にバイパス通路を開閉する切換弁を備えたエンジンの排気浄化装置において、上記バイパス通路に予め設定された容積のチャンバを設け、上記切換弁は、エンジン低回転数域においてバイパス通路を閉じ、エンジン高回転数域においてバイパス通路を開くことを特徴とする。
この発明によると、エンジン低回転数域において、エキゾーストマニホールドの集合部から本通路及び合流部を経て排気通路に流れる排気ガスの脈動を、切換弁によって閉じられたチャンバを含むバイパス通路が共鳴形の消音器として機能して減衰する。これにより、エンジン低回転数域において排気ガスが本通路を流れる際の脈動に起因するこもり音が減少して車室内に発生する不快な音の発生が防止される。また、エンジン始動時における低温の排気ガスの全量が本通路を流れ、プリ触媒の活性化が促進されて浄化性能が向上する。また、プリ触媒の発熱により排気ガスが積極的に高温化させて下流に配置されたメイン触媒の暖機性能が向上する。
一方、エンジン高回転数域ではバイパス通路においては、チャンバが膨張形の消音器として機能し、排気ガスがチャンバ内で膨張して脈動が減衰されて排気音による不快な音の発生が防止される。
請求項2に記載のエンジンの排気浄化装置の発明は、エンジンのエキゾーストマニホールドの集合部においてプリ触媒が介設された本通路とバイパス通路に分岐し、該本通路及びバイパス通路の下流が合流する合流部の下流に連続する排気通路にメイン触媒が介設され、上記集合部にバイパス通路を開閉する切換弁を備えたエンジンの排気浄化装置において、上記バイパス通路に予め設定された容積のチャンバを設け、上記集合部と本通路が連通し、上記切換弁は、エンジン低回転数域においてバイパス通路を閉じ、エンジン高回転数域においてバイパス通路を開くことを特徴とする。
この発明によると、上記請求項1に加え、排気ガスがエキゾーストマニホールドの集合部から本通路及びバイパス通路に分流されて排気抵抗が抑制されると共に、排気ガスの流速が減少して気流音の発生が減少する。また、排気ガスが本通路とバイパス通路を流れることによって排気ガスがプリ触媒及びメイン触媒により浄化され、効率的に排気ガスが浄化される。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2のエンジンの排気浄化装置において、上記切換弁は、エンジン回転数信号に基づきアクチュエータにより開閉駆動されることを特徴とする。
本発明によると、エンジンコントロールユニット等からのエンジン回転数信号に基づいてアクチュエータにより切換弁を開閉駆動することから、容易かつ適切なエンジン回転数に基づいて切換弁を開閉駆動制御することができる。
本発明によると、エンジン低回転数域において、切換弁によって閉じられたチャンバを含むバイパス通路が共鳴形の消音器として機能し、排気ガスの脈動に起因するこもり音が減少して車室内に発生する不快な音が防止される。また、エンジン始動時における低温の排気ガスの全量が本通路を流れ、排気ガスによりプリ触媒の活性化を促進させて浄化性能が向上する。
一方、エンジン高回転数域では、チャンバが膨張形の消音器として機能し、バイパス通路において排気ガスがチャンバ内で膨張して脈動が減衰されて排気音による不快な音の発生が防止される。
以下、本発明におけるエンジンの排気ガス浄化装置の一実施の形態を図1乃至図3を参照して説明する。
図1は、本実施の形態に係るエンジンの排気ガス浄化装置1の概要を示す模式図、図2は作動状態を説明する模式図、図3は切換弁の開閉制御を説明するフロー図である。
本実施の形態による排気ガス浄化装置1は、図示しない多気筒エンジンのシリンダヘッドにエキゾーストマニホールド11が設けられ、エキゾーストマニホールド11によってエンジンの各シリンダの排気ポート10から排出される排気ガスを集合し、エキゾーストマニホールド11の下流に形成された集合部12からバイパス通路15及び本通路17の上流15a、17aが分岐して接続される。
バイパス通路15はエキゾーストマニホールド11の集合部12に対して略直線状に延設され、中間部に大径に膨出形成された円筒状で予め設定された容積を有するチャンバ16が形成されている。なお、このチャンバ16については詳細に後述する。
一方、本通路17は、中間部にプリ触媒18を介設して下流17bがバイパス通路15の下流15bに接合して合流する。このバイパス通路15と本通路17の合流部19の下流に連続する排気通路20の下流側に順にメイン触媒21及び図示しない消音器が配設される。
更に、エキゾーストマニホールド11の集合部12に、図1に実線25aで示すように本通路17の上流17aを開いた状態でバイパス通路15の上流15aを閉じる閉位置25aと、破線25bで示すように本通路17の上流17a及びバイパス通路15の上方15aを共に開く開位置25bとの間で選択的に揺動して切り換えられる切換弁25が設けられる。
この切換弁25は、エンジン回転数が比較的低く、こもり音の発生が懸念される特定周波数域以下のエンジン低回転数域において、本通路17の上流17aが開いた状態でバイパス通路15の上流15aを閉じる閉位置25aに保持される。一方、エンジン高回転数域において、本通路17の上流17aが開いた状態でバイパス通路15の上流端15aを開く開位置25bに切り換えられる。
切換弁25の閉位置25aと開位置25bの選択的な切り換えは、例えば図3に示すように、閉位置25aに付勢された切換弁25を開位置25bに揺動するアクチュエータ、本実施の形態ではコントローラモータ26を備え、エンジンコントロールユニット(ECU)27から予め設定された閾値に達した高回転数域のエンジン回転数Neの信号に基づきコントローラモータ26によって開位置25bに切り換えてバイパス通路15の上流端15aを開く。一方、閾値に達しないエンジン低回転数域においては閉位置25aとなりバイパス通路15の上流15aを閉じる。このようにエンジンコントロールユニット27からのエンジン回転数信号に基づいてコントローラモータ26により切換弁25を開閉駆動することにより、容易かつ適切なエンジン回転数に基づいて切換弁25を開閉駆動制御することができる。
バイパス通路15に形成されるチャンバ16は、図1に示すように切換弁25が閉位置25aに保持されてバイパス通路15の上流15aを閉じた状態でバイパス通路15の下流15bが合流部19に開放されて、集合部12から本通路17及び合流部19を経て排気通路20に流れる排気ガスの脈動を減衰させる共鳴形の消音器として機能する。
この共鳴形の消音器としての減衰特性は、図1にハッチングで示すチャンバ16を含むバイパス通路15の容積によって決まり、その特定の周波数に応じた形状を設定する。
この減衰しようとする特定の周波数に対するチャンバ16を含むバイパス通路15の容積(レゾネータ容積)は、一般に次式によって設定される。
V=(4π2f0 2C0)/C2
(但し、V:レゾネータ容積、f0:減衰しようとする特定の周波数、C:音の速度、C0:音響伝播率)
(但し、V:レゾネータ容積、f0:減衰しようとする特定の周波数、C:音の速度、C0:音響伝播率)
即ち、チャンバ16を含むバイパス通路15の容積を適切に設定することで、エンジン低回転数域において排気ガスが本通路17を流れる際の脈動に起因するこもり音が減衰できる。
一方、バイパス通路15の上流15aを開いた状態では、排気ガスが集合部12から本通路17とバイパス通路15に分流されて排気ガスの排気抵抗が抑制されると共に排気流速が減少して気流音の発生が減少する。また、膨出するチャンバ16が膨張形の消音器として機能し、バイパス通路15において排気ガスがチャンバ16内で膨張して脈動が減衰される。
次に、このように構成された排気ガス浄化装置1の作用を説明する。
エンジン始動時等のエンジン回転数が閾値に達しない低回転数域においては、図1に示すように切換弁25は閉位置25aに保持されてバイパス通路15の上流15aを閉じ、排気ガスは本通路15を流れる。かかる状況下においては、エンジン始動時等にあっては、低温の排気ガスの全量が本通路15を流れ、排気ガスによりプリ触媒18の活性化を促進させて浄化性能を向上させる。また、プリ触媒18の発熱により排気ガスを積極的に高温化させて、下流に配置されたメイン触媒21の暖機性能を向上させる。
このエンジン低回転数域において、集合部12から本通路17及び合流部19を経て排気通路20を流れる排気ガスの脈動は、上流15aが切換弁25によって閉塞したチャンバ16を含むバイパス通路15が共鳴形の消音器として機能して減衰される。これにより、エンジン低回転数域において排気ガスが本通路17を流れる際の脈動に起因するこもり音が減少して、排気音が車室と共鳴して車室内に発生する不快な音の発生が防止されて、車室内の居住環境が向上する。
一方、エンジン回転数が上昇して、エンジンコントロールユニット27から閾値を越えた高回転数域のエンジン回転数Neの信号がコントローラモータ26に送られると、図2に示すようにコントロールモータ26によって切換弁25が開位置25bに切り換えてバイパス通路15の上流端15aを開き、エンジンの高回転数に伴う比較的多くの排気ガスが集合部12から本通路17及びバイパス通路15に分流される。
かかる状況下では、排気ガスが本通路17とバイパス通路15に分流されて排気抵抗が抑制されると共に、排気ガスの流速が減少して気流音の発生が大幅に減少する。また、バイパス通路15において排気ガスがチャンバ16内で膨張して脈動が減衰される。これにより、排気音が車室と共鳴して車室内に発生する不快な音の発生が防止されて車室内の居住環境が向上する。
また、排気ガスが集合部12から本通路17とバイパス通路15に分流して排気ガスが本通路17とバイパス通路15を流れることによって、排気ガスがプリ触媒18とメイン触媒21により浄化され、効率的に触媒による排気ガスの浄化が行われる。
従って、本実施の形態によると、エキゾーストマニホールド11の下流に形成された集合部12にエンジン回転数に応じてバイパス通路15を選択的に開閉する切換弁25を設け、さらにバイパス通路15にチャンバ16を形成する簡単な構成でプリ触媒18及びメイン触媒21による浄化機能を維持しつつエンジン低回転域におけるこもり音及びエンジン高回転域における気流音の発生が抑制できる。
また、バイパス通路15にチャンバ16を介設する簡単な構成であり、既存の排気ガス浄化装置を大きく変更することなく、本発明を実施することができる。 なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
1 排気ガス浄化装置
12 集合部
15 バイパス通路
15a 上流
15a 下流
16 チャンバ
17 本通路
17a 上流
17b 下流
18 プリ触媒
19 合流部
20 排気通路
21 メイン触媒
25 切換弁
25a 閉位置
25b 開位置
26 コントローラモータ(アクチュエータ)
12 集合部
15 バイパス通路
15a 上流
15a 下流
16 チャンバ
17 本通路
17a 上流
17b 下流
18 プリ触媒
19 合流部
20 排気通路
21 メイン触媒
25 切換弁
25a 閉位置
25b 開位置
26 コントローラモータ(アクチュエータ)
Claims (3)
- エンジンのエキゾーストマニホールドの集合部からプリ触媒が介設された本通路とバイパス通路に分岐し、該本通路及びバイパス通路の下流が合流する合流部の下流に連続する排気通路にメイン触媒が介設され、上記集合部にバイパス通路を開閉する切換弁を備えたエンジンの排気浄化装置において、
上記バイパス通路に予め設定された容積のチャンバを設け、
上記切換弁は、エンジン低回転数域においてバイパス通路を閉じ、エンジン高回転数域においてバイパス通路を開くことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。 - エンジンのエキゾーストマニホールドの集合部においてプリ触媒が介設された本通路とバイパス通路に分岐し、該本通路及びバイパス通路の下流が合流する合流部の下流に連続する排気通路にメイン触媒が介設され、上記集合部にバイパス通路を開閉する切換弁を備えたエンジンの排気浄化装置において、
上記バイパス通路に予め設定された容積のチャンバを設け、
上記集合部と本通路が連通し、
上記切換弁は、エンジン低回転数域においてバイパス通路を閉じ、エンジン高回転数域においてバイパス通路を開くことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。 - 上記切換弁は、エンジン回転数信号に基づきアクチュエータにより開閉駆動されることを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007319636A JP2009144525A (ja) | 2007-12-11 | 2007-12-11 | エンジンの排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007319636A JP2009144525A (ja) | 2007-12-11 | 2007-12-11 | エンジンの排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2009144525A true JP2009144525A (ja) | 2009-07-02 |
Family
ID=40915430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007319636A Pending JP2009144525A (ja) | 2007-12-11 | 2007-12-11 | エンジンの排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2009144525A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107288731A (zh) * | 2016-03-30 | 2017-10-24 | 光阳工业股份有限公司 | 摩托车引擎的排气装置 |
JP2021124040A (ja) * | 2020-02-04 | 2021-08-30 | マツダ株式会社 | エンジンの排熱回収システム |
-
2007
- 2007-12-11 JP JP2007319636A patent/JP2009144525A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021124040A (ja) * | 2020-02-04 | 2021-08-30 | マツダ株式会社 | エンジンの排熱回収システム |
JP7334634B2 (ja) | 2020-02-04 | 2023-08-29 | マツダ株式会社 | エンジンの排熱回収システム |
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