JP2576909B2 - 2サイクルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

2サイクルエンジンの排気浄化装置

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は排気管中に設けた触媒体コンバータにより排
気を浄化する2サイクルエンジンの排気浄化装置に関す
る。
従来の技術 エンジン(内燃機関)においては、排気を触媒物質の
作用によって浄化するために、排気管途中に触媒コンバ
ータを設けることが行われている。例えば特開平1−24
9915号公報には、排気管の上流部分にセラミックファイ
バーを織ったセラミッククロスに貴金属触媒を担持させ
たクロス触媒体を設け、下流部分にモノリス型のセラミ
ック系からなるセラミック触媒体を設けて、これらの触
媒体により機関出力を低下させることなく排気を効率よ
く浄化しようとしたものが示されている。また、特開平
1−236949号公報には、上記モノリス型触媒体の触媒担
持体として、帯状の平板と波板とを重ね合せこれを円柱
状に巻き締めて軸方向に複数の蜂の巣状の通路を構成し
たハニカム状多チャンネル部材が開示されている。
解決しようとする課題 ところで、2サイクルエンジンにおいては、吸気行程
と排気行程が完全に分かれていないため、排気中に未燃
の炭化水素等が存在し易く、この影響で、前記特開平1
−249915号におけるように排気管中にクロス触媒体とセ
ラミック触媒体を配しただけでは、充分な排気浄化効果
が得られない。
またセラミック触媒体は、セラミックという材質上触
媒担体自体が大型化してしまうため、2サイクルエンジ
ンの尾管端等に取付けるためには強固なステーを設けた
り尾管自体の強度を高めたりする必要があった。
課題を解決するための手段および効果 本発明は、このような要請に応えた2サイクルエンジ
ンの廃棄浄化装置の改良に係り、排気管のエンジン排気
口直後位置に2次空気導入口が設けられ、該2次空気導
入口の直後下流部にクロス触媒体が配設されるととも
に、該クロス触媒体の下流側の膨張室内に突出する尾管
端部に円筒状メタル触媒体が付設され、該円筒状メタル
触媒体の外周を囲む外管が支持部材を介して前記膨張室
の管壁に支持され、前記円筒状メタル触媒体は、前記外
管と該円筒状メタル触媒体とに介装された耐熱弾性体を
介して弾性的にかつ軸方向へ移動自在に支持されたこと
を特徴とする2サイクルエンジンの排気浄化装置もので
ある。
本発明は前記したように構成されているため、2サイ
クルエンジンから排出される排気中に存在する未燃物質
は、排気口直後位置の2次空気導入口から供給される空
気と混合され、その直後下流部のクロス触媒体に温度低
下を伴わずに触れて、排気浄化酸化反応が適切に行なわ
れる。
そして前記クロス触媒体に触れて高温に昇温した排気
が全てその下流側のメタル触媒体に万遍なく触れて、排
気浄化反応が充分に行なわれるので、排気全体が高い水
準で確実に浄化されうる。
また本発明では、膨張室内の尾管端部に敷設された円
筒状メタル触媒体は、耐熱弾性体を介して該円筒状メタ
ル触媒体の外周を囲む外管に弾性的にかつ軸方向へ移動
自在に支持され、しかも該外管は支持部材を介して前記
膨張室の管壁に支持されているため、排気の熱やメタル
触媒体の浄化反応に伴なう温度変化により、該メタル触
媒体およびこれを支持する尾管が膨張または収縮して
も、このメタル触媒体および尾管の膨張収縮が吸収され
て、該メタル触媒体は安定して支持されるとともに、エ
ンジンの振動や排気脈動に伴なう振動が前記メタル触媒
体に強く働くことが抑制され、該メタル触媒の耐久性が
大巾に向上する。
さらに本発明においては、前記円筒状メタル触媒体は
前記したようにその外周を膨張室の管壁に安定して無理
なく支持されているため、前記膨張室内に長く延びて先
端に片持状に前記メタル触媒体を敷設した尾管に大きな
曲げ荷重が働くことが未然に阻止される。
実施例 第1図は本発明による排気浄化装置を有する2サイク
ルエンジンを搭載した自動二輪車の要部側面図、第2図
は同要部平面図である。1はヘッドパイプ、2は該ヘッ
ドパイプ1から斜下向きに後方へ延びる左右1対のメイ
ンフレームである。メインフレーム2の後頭部からリヤ
フォーク3が上下に傾動自在に後方へ延び、該リヤフォ
ーク3の後端に後輪4が軸支されている。メインフレー
ム2の中間部から後方へ延出するシートレール5上にシ
ート6が取付けられ、その前方に燃料タンク7が搭載さ
れている。60は前輪、61はラジエータ、62はバックステ
ー、63はリヤクッションで、車体はカウル64、シートカ
ウル65等のカバー部材で覆われている。
メインフレーム2の前部から垂下するステー部材8と
メインフレーム2の後部下端との間にエンジン9が取付
けられている。後輪4は該エンジン9によりドライブチ
ェン66を介して駆動される。エンジン9は2サイクルエ
ンジンで、クランク室に通じる吸気口10に吸気管11、気
化器12を経て、潤滑油を添加した混合気が供給される。
吸気管11の上流側はエアクリーナ13に接続されており、
エアクリーナ13により浄化された空気が吸気管11に導か
れる。14はエンジン9のシリンダ15に設けられた排気口
で、排気管16の前端がこの排気口14に接続されている。
排気管16は排気口14から前方へ下向きに延出した後、
後方へ弯曲してエンジン9の下側を通過し、後部におい
て後輪4の右側へ出てマフラ17に接続している。排気管
16前部の前記弯曲した部分に第1の触媒コンバータ18が
設けられている。この触媒コンバータ18自体はクロス触
媒体を有する従来公知のものであり、第7図および第8
図にその一例を示す。19は排気管16の外管で、第8図に
示すように2つ割りにした各半部を突き合わせて構成さ
れている。この外管19の内壁面に沿わせてクロス触媒体
20が設けらている。クロス触媒体20は多数の穴21を明け
たパンチングプレート22から成る円筒体の外周に、触媒
物質を担持させた布体(クロス)を螺旋状に巻き付けて
構成されており、このクロス触媒体20を外管19の膨出部
19aにパンチングプレート22の内径が排気管16の内径と
同径をなすようにして取付けてある。本実施例において
は、このクロス触媒体20は補助触媒であり、その下流に
設けられるメタル触媒体26が主触媒となり、クロス触媒
体20はメタル触媒体26の上流で排気と反応しメタル触媒
体26における排気の温度を高める役割りを持つ。
排気管16はエンジン9の下側後部において拡径し膨張
室23を形成している。そして膨張室23の縮径した後端23
aから尾管24が室内に入り込み軸心に沿って前方へ延び
ており、その前端に第2の触媒コンバータ25が設けられ
ている。第3図は触媒コンバータ25および尾管24の縦断
面図、第4図は触媒コンバータ25部分における排気管16
の横断面図である。この触媒コンバータ25はメタル触媒
体26を備えている。メタル触媒体26の担体は、軸方向に
複数の蜂の巣状の通路を形成したフェライト系ステンレ
ス鋼製のハニカム状多チャンネル部材により構成されて
おり、前述のように帯状の平板と波板とを重ね合わせて
円柱状に巻き締めることにより形成してもよい。この担
体の表面に、Al2O3の密着性を向上させるための表面処
理(ウィスカー処理)を行った後に、Al2O3をコーティ
ング(ウォシュコート)し、白金、ロジウム、レアアー
スメタル、セシウム等の貴金属触媒を担持させてある。
メタル触媒体26の外周に2つ割りにした外管27が被嵌さ
れ、メタル触媒体26の外面に耐熱弾性材28を介して従っ
て外管27とメタル触媒体26とは耐熱弾性材28を介して軸
方向に互いに摺動可能である。耐熱弾性材28は波形の細
いステンレス鋼線材を網目状に固めた所謂SUSコルゲー
トメッシュから成り、良好な耐熱性と弾性とを有してい
る。
触媒コンバータ25を包囲する膨張室23の管壁29も第4
図に示すように互いに衝合する上下2つの管壁部分から
成り、各管壁部分の内壁面にそれぞれ沿わせて半円筒状
の添え板30が取付けられている。そしてこの添え板30と
管壁29との間に前記耐熱弾性材28と同様な耐熱弾性材31
が介挿されている。下側の添え板30の内面に径方向内方
へ突出するステー部片32が溶着されており、該ステー部
片32の内端に前記触媒コンバータ25の外管27が溶着され
ている。従ってメタル触媒体26は耐熱弾性材28と外管2
7、ステー部片32、添え板30、耐熱弾性材31からなる支
持部材とを介して膨張室23の管壁29に弾性的に支持さ
れ、排気管16の振動がメタル触媒体26に伝わるの防止さ
れている。
本実施例においては尾管24は触媒コンバータ25から膨
張室23の後端23aまで連続した一体をなしているのが、
第5図に示すようにこの尾管24を前部尾管24aと後部尾
管24bとに分割し、後部尾管24bを前部尾管24aに摺動可
能に軽圧入して、両者の熱膨張、収縮運動を自由にし熱
応力の発生を防止するようにしてもよい。第6図は両部
分24a,24bの摺動部Aの構造をさらに詳細に示した図面
で、同図に示すように前部尾管24aと後部尾管24bとの間
にガスケット33が介挿されており、該ガスケット33が後
部尾管24bに設けられたL次状部材34によって位置決め
されている。
第1図および第2図に示すように、排気管16の前端部
には、エンジン排気口14の直後(排気口から100mm程度
の所)、触媒コンバータ18の直前位置に2次空気導入口
35が設けられており、該2次空気導入口35は2次空気供
給管36を介してエアクリーナ13のクリーンサイドに連通
している。2次空気供給管36には一方弁としてリード弁
37が設けられている。リード弁37は第2図に示すように
メインフレーム2の内側面にステー37aを介して取付け
られている。そしてこのリード弁37が排気管16内の負圧
によって開くことによりエアクリーナ13から2次空気が
排気管16内の排気中に導入されて、触媒コンバータ18,2
5による排気浄化効果を高める。基本的には、該2次空
気は主触媒コンバータ25の酸化作用を促進するためのも
のであり、導入された2次空気と排気が良好に混合する
には或る程度の距離が必要であるので、2次空気導入口
は主触媒コンバータ25より300mm以上の上流に設けられ
ることが望ましい。本実施例においては2次空気導入口
35さらに補助触媒コンバータ18の上流に設けられている
ので、一層効果が大きい。
以下、2次空気導入系統の詳細を第9図の説明用略図
により説明する。38は前記エンジン9のクランクケー
ス、39はピストン、シリンダ孔15aに掃気開口40および
排気開口41が開口している。排気開口41の上縁部分は軸
42のまわりに回動する排気弁43によって部分的に開閉さ
れるようになっており、エンジン回転速度の早い高出力
時には排気弁43を図に点線で示すように上昇させて排気
開口41を全開状態にし、ピストン39による排気開口41の
開放時期を早めるとともに閉止時期を遅らす。排気弁43
の作動は排気弁作動モータ44によって制御される。すな
わち前記軸42に固定されたプーリ45と排気弁作動モータ
44の出力軸に固定されたプーリ46との間に2本のケーブ
ル47が接続されており、プーリ46が回動するとケーブル
47、プーリ45および軸42を介して排気弁43が回動する。
排気弁作動モータ44はエンジン9の回転速度に応じて回
転して排気弁43を前記のように作動させる。
2次空気供給管36に設けられた前記リード弁37はリー
ド37aと該リードにより開閉される弁口37bとを有し、排
気管16内が負圧になるとリード37aが排気管16側に引寄
せられて弁口37bを開く。しかしリード37aによる弁口37
bの閉鎖は必ずしも完全ではないので、排気圧力が高く
なる高出力運転時には、排気圧力上昇時に排気がリード
弁37を通ってエアクリーナ13側に逆流する恐れがある。
そこで2次空気供給管36にはリード弁37の上流側にさ
らに2次空気制御弁48が設けられている。この2次空気
制御弁48はスプリング49によって弁口50を開く方向に付
勢された弁体51を有し、該弁体51がケーブル52により前
記排気弁作動モータ44のプーリ46に接続されている。従
って、高出力運転に際して排気弁作動モータ44がケーブ
ル47を介して排気弁43を排気開口41の全開位置に引き上
げると、これと同時にケーブル52を介して弁体51がスプ
リング49に抗して引き上げられ弁口50を完全に閉止す
る。このようにして高出力運転時における2次空気供給
管36内への排気の逆流が阻止される。しかも2次空気制
御弁48の駆動、制御は排気弁作動モータ44を利用して行
われ、他に特別の駆動、制御装置を必要としないので、
コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による排気浄化装置を有する2サイクル
エンジンを搭載した自動二輪車の要部側面図、第2図は
同要部平面図、第3図は、同排気浄化装置のメタル触媒
体およびこれを支持する尾管を第4図のIII−III線に沿
って截断した縦断面図、第4図は第1図のIV−IV線に沿
う断面図、第5図は尾管の他の実施例を示す第3図と同
様な縦断面図、第6図はその一部の詳細図、第7図はク
ロス触媒体の縦断面図、第8図はその横断面図、第9図
は2次空気導入系統を説明するための略図である。 1……ヘッドパイプ、2……メインフレーム、3……リ
ヤフォーク、4……後輪、5……シートレール、6……
シート、7……燃料タンク、8……ステー部材、9……
エンジン、10……吸気口、11……吸気管、12……気化
器、13……エアクリーナ、14……排気口、15……シリン
ダ、16……排気管、17……マフラ、18……触媒コンバー
タ、19……外管、20……クロス触媒体、21……穴、22…
…パンチングプレート、23……膨張室、24……尾管、25
……触媒コンバータ、26……メタル触媒体、27……外
管、28……耐熱弾性材、29……管壁、30……添え板、31
……耐熱弾性材、32……ステー部片、33……ガスケッ
ト、34……L字状部材、35……2次空気導入口、36……
2次空気供給管、37……リード弁、38……クランクケー
ス、39……ピストン、40……掃気開口、41……排気開
口、42……軸、43……排気弁、44……排気弁作動モー
タ、45,46……プーリ、47……ケーブル、48……2次空
気制御弁、49……スプリング、50……弁口、51……弁
体、52……ケーブル、60……前輪、61……ラジエータ、
62……バックステー、63……リヤクッション、64……カ
ウル、65……シートカウル、66……ドライブチェン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−81223(JP,A) 特開 平2−61312(JP,A) 実開 平1−136618(JP,U) 実開 昭64−11316(JP,U) 実開 平1−162017(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気管のエンジン排気口直後位置に2次空
    気導入口が設けられ、該2次空気導入口の直後下流部に
    クロス触媒体が配設されるとともに、該クロス触媒体の
    下流側の膨張室内に突出する尾管端部に円筒状メタル触
    媒体が付設され、該円筒状メタル触媒体の外周を囲む外
    管が支持部材を介して前記膨張室の管壁に支持され、前
    記円筒状メタル触媒体は、前記外管と該円筒状メタル触
    媒体とに介装された耐熱弾性体を介して弾性的にかつ軸
    方向へ移動自在に支持されたことを特徴とする2サイク
    ルエンジンの排気浄化装置。
JP2088772A 1990-04-03 1990-04-03 2サイクルエンジンの排気浄化装置 Expired - Fee Related JP2576909B2 (ja)

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