JP3567312B2 - 排気消音装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動二輪車のような車両におけるエンジンの排気消音装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3(A)は自動二輪車に装備される排気消音装置の従来例を示す縦断面図であり、図3(B)は図3(A)におけるIII −III 線断面図を示す。この排気消音装置では、図3(A)に示すエンジンからの排気Eが排気管51を経て導入される本体ケース52内に、排気浄化用の触媒53が配置されている。この触媒53は、リング状の支持部材54内に取り付けられ、支持部材54を介して本体ケース52の内壁52aに支持されている。支持部材54の部分は排気Eが通過できないようにされており、排気管51を経て導入される排気Eの全てが触媒53を通過する。関連技術として特開平10−103046号に示すものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記構成では、エンジンがどのような運転状態にあるときでも、エンジンからの排気Eは全て触媒53を通過することになり、排気Eの通気抵抗が大きくなる。特に、エンジンが高出力・高回転の運転状態にある場合には排気量が多いので、通気抵抗の影響が大きくなり、触媒53を配置しない場合に比べて出力低下を招く。
【0004】
また、排気Eの全てが触媒53を通過することから、排気量が多い運転状態では触媒53を通過した後の排気Eは温度が上昇して体積が増すので、本体ケース52内における触媒53の下流側(出口側)の部屋(膨張室)の容積が足りなくなり、排気消音装置の消音効果が低下する。膨張室の容積を大きくすると、消音効果は向上するが、排気消音装置が大型化する。
【0005】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、エンジンからの排気量が多い運転状態でも、エンジンの出力および消音効果を高く維持できる排気消音装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するために、本発明の請求項1に係る排気消音装置は、エンジンからの排気が円筒形の排気管を経て導入される本体ケース内に、排気浄化用の触媒体が、前記排気管の出口端に排気管内径dに対して(1/30〜1/2)dの間隙を介して対向して配置されるとともに、排気のバイパス通路が設けられている。このバイパス通路は、排気流量の増大に伴い、前記出口端からの排気の一部を、前記間隙から流出させて前記触媒体を迂回し触媒体の下流側へ導く。
【0007】
前記排気消音装置によれば、エンジンから排気管を経て本体ケース内に導入される排気の流量が大きい高出力・高回転のエンジン運転状態において、排気の一部がバイパス通路を通過することにより、触媒体を迂回して触媒の下流側へ導かれるので、排気流量が多いにもかかわらず排気の通過抵抗の増大が抑制されて、エンジン出力の低下が抑制される。また、触媒体を通過する排気の量が少なくなる分だけ、触媒反応による本体ケース内の温度上昇が抑制されるので、消音効果が高く維持される。排気流量が小さい低出力・低回転で、排気浄化が特に必要なエンジン運転状態では、排気のほぼ全てが触媒を通過して、十分浄化される。
【0008】
また、本発明の請求項2に係る排気消音装置は、請求項1の構成において、前記触媒体が支持部材を介して前記ケース本体に支持されており、前記支持部材に前記バイパス通路の一部を形成する通過孔が形成されている。
【0009】
前記排気消音装置によれば、触媒体をケース本体に支持する支持部材にバイパス通路の一部を形成する通過孔が形成されているので、バイパス通路を形成するのに特別な部材を追加する必要がなく、バイパス通路を容易に構成できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る排気消音装置を図1にしたがって説明する。図1(A)はこの実施形態の排気消音装置を示す縦断面図を示し、図1(B)は図1(A)のI−I線断面図を示す。この排気消音装置は自動二輪車に装備されるものであって、図1(A)において、エンジンからの排気Eが円筒形の排気管1を経て導入される本体ケース2内には、排気浄化用の触媒体3が、前記排気管1の出口端1aに対して小さな間隔Gを介して対向配置されている。触媒体3は、白金等の触媒要素4を円筒形の触媒ケース5の内側に装着したものである。
【0011】
前記触媒体3は、リング状の支持部材6を介して前記本体ケース2に支持されている。すなわち、支持部材6は、触媒ケース5の外側に嵌合されて、内周部が触媒ケース5に溶接で接合され、外周部が本体ケース2の内壁9に溶接で接合されている。これにより、触媒体3が、本体ケース2内において、排気管1の出口端1aと同一軸心上に並んだ状態で、出口端1aに近接して配置される。
【0012】
前記支持部材6には複数個の通過孔7が形成されている。この実施形態では、図1(B)に示すように、6個の通過孔7が周方向に等間隔に分散させて配置されている。こうして、図1(A)の排気管1の出口端1aと触媒3の入口端3aとの間の間隙G、および本体ケース2の内壁9と触媒ケース5とで挟まれる空間により、排気管1の出口端1aからの排気Eの一部を前記触媒体3の外周側を迂回して触媒体3の下流側へ導くバイパス通路8が形成される。すなわち、前記各通過孔7は、前記バイパス通路8の流れ方向の一部を形成する。
【0013】
前記触媒ケース5は排気管1とほぼ同一内径とされ、その触媒ケース5内において、触媒要素4は、触媒体3の入口端3a、つまり触媒ケース5の前端よりも下流側に若干後退した部分に充填されている。これにより、触媒ケース5の前端部5aが、排気管1の出口端1aから導出される排気Eを触媒要素4に導入するガイド部材として作用する。
【0014】
この実施形態では、排気管1の内径がd、触媒ケース5の内径もd、排気管1の出口端1aと前記触媒体3の入口端3aとの間の隙間Gの大きさが0.07d、前記支持部材6に形成された6個の通過孔7の合計面積が排気管1の通路面積の0.7倍とされている。
【0015】
前記本体ケース2の前端部を除く主要部は、前記内壁9とその外周に配置される外壁10とからなる二重壁構造とされ、内壁9は多数のパンチ孔12を分散形成した板材からなり、内壁9と外壁10の間の空間には、吸音材であるグラスウール13が充填されている。
【0016】
また、前記本体ケース2内は、支持部材6とその後方の第1隔壁18とにより、前記触媒体3の出口が開口している第1膨張室19が形成されており、第1隔壁18の後方の第2隔壁22と本体ケース後端壁17との間に第2膨張室20が形成され、さらに、第1隔壁18と第2隔壁22との間に第3膨張室21が形成されている。第1膨張室19は、第1隔壁18および第2隔壁22を貫通するパイプ33からなる連通口23により、第2膨張室20に連通している。この第2膨張室20は、第2隔壁22を貫通するパイプ34からなる連通口24により、第3膨張室21に連通している。また、第3膨張室21は、第2隔壁22および本体ケース2の後端壁を貫通するパイプ35からなる連通口25により、本体ケース2外、つまり排気装置の外部に連通させてある。
【0017】
この出口部にある連通口25を構成するパイプ35も内壁26と外壁27を有する二重壁構造とされ、内壁26は多数のパンチ孔12を分散形成した板材からなり、内壁26と外壁27の間の空間には、吸音材であるグラスウール13が充填されている。さらに、前記仕切壁18も、第1膨張室19に面する前壁28と第3膨張室21に面する後壁29とからなる二重壁構造とされ、前壁28と後壁29の間の空間には、吸音材であるグラスウール13が充填されている。
【0018】
前記排気消音装置では、エンジンが低出力・低回転の運転状態にあるとき、エンジンから排気管1を経て導入される排気Eの流量が比較的少なく、また排気管1の出口端1aに対して触媒体3が近接させて配置されているので、導入される排気Eのほぼ全てが図1(A)に実線で示すように触媒体3を通過して、排気Eの浄化が行われる。触媒体3を通過した排気Eは、第1〜第3膨張室19〜21を経て排気音が低減されたのち、本体ケース2外に排出される。この場合、排気流量が少ないので、排気Eが触媒体3を通過するときの通過抵抗が比較的小さいから、出力低下も小さく、また、第1〜第3膨張室19〜21内の排気Eの体積が小さいので、消音効果も低下しない。したがって、従来と同程度の出力と消音効果が得られる。
【0019】
一方、エンジンが高出力・高回転の運転状態になると、エンジンから排気管1を経て導入される排気Eの流量が増大して、触媒体3の通過抵抗が大きくなるために、排気Eの外側部分の一部は、図1(A)に破線で示すように、間隙Gを通って、抵抗の比較的小さいバイパス通路8内に流出し、触媒体3の外周を迂回して触媒体3の下流側(出口側)へ導かれる。したがって、その分だけ、触媒体3を通過する排気流量が少なくなるので、排気Eの触媒通過抵抗が従来の場合のように増大せず、出力低下が抑制される。また、触媒体3を通過して温度上昇する排気Eの量が減少するので、触媒体3とバイパス通路8を通過して触媒体3の下流で合流した排気Eの温度は従来の場合のように上昇しないために、従来の場合よりも2dB程度、消音効果が向上する。
【0020】
なお、前記実施形態では、排気管1の出口端1aと、触媒体3の入口端3aとの間の間隙Gの大きさを、排気管1の内径dの0.07倍(≒1/14d)として、触媒体3を排気管1の出口端1aに近接配置している。間隙Gの大きさは、排気管1の内径dに対して、1/30d〜1/2dの範囲内に設定するのが好ましく、この範囲に設定することにより、高負荷時の出力低下が抑制されるとともに、低負荷時の十分な排気浄化が保証される。前記間隙Gの大きさが1/30dよりも小さい場合、高負荷時に排気の十分なバイパスが得られないために触媒通過抵抗が大きくなって、エンジン出力が低下し、1/2dよりも大きい場合、特に排気浄化が必要な低負荷時にバイパス量が大きくなって、触媒による排気浄化が不十分になる。
【0021】
図2は、本発明の他の実施形態に係る排気消音装置の要部を示す縦断面図である。この実施形態の排気消音装置では、図1の実施形態における触媒ケース5の前端部5aを拡径させて、排気管1の出口端1aの外周を径方向外方から覆うように配置し、排気管1の出口端1aと、触媒ケース5の拡径された前端部5aとで挟まれる空間により、バイパス通路8の流れ方向の一部を形成している。すなわち、この実施形態では、排気管1の出口端1aと、その外周側に位置する触媒ケース5の前端部5aとの間の隙間31が、先の実施形態における排気管1の出口端1aと、触媒ケース5の前端部5aとの間の間隙Gの役割を担っている。このように構成した場合には、触媒ケース5の内径が排気管1より小さい場合でも、排気管1から導入される排気Eの一部を触媒ケース5の前端面に衝突することなく円滑にバイパス通路8へ導くことができる。その他の構成は先の実施形態の場合と同様である。
【0022】
なお、前記各実施形態では、自動二輪車のエンジンに適用した場合について説明したが、四輪など他の車両のエンジンや、車両以外の装置に搭載されるエンジンにも適用できる。
【0023】
【発明の効果】
以上のように、本発明の排気消音装置によれば、エンジンから排気管を経て本体ケース内に導入される排気の流量が多い高出力・高回転のエンジン運転状態において、排気の一部がバイパス通路を通過することにより、触媒体を迂回して触媒体の下流側へ導かれることになり、排気流量が多いにもかかわらず排気の通過抵抗が増大しないので、エンジン出力の低下が抑制される。また、触媒反応による、本体ケース内の温度上昇が抑制されるので、消音効果が高く維持される。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の一実施形態に係る排気消音装置の縦断面図、(B)は(A)におけるI−I線断面図である。
【図2】本発明の他の実施形態に係る排気消音装置の要部を示す縦断面図である。
【図3】(A)は従来例の縦断面図、(B)は(A)のIII −III 線断面図である。
【符号の説明】
1…排気管、1a…出口端、2…本体ケース、3…触媒体、6…支持部材、7…通過孔、8…バイパス通路、E…排気、G…間隙
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動二輪車のような車両におけるエンジンの排気消音装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3(A)は自動二輪車に装備される排気消音装置の従来例を示す縦断面図であり、図3(B)は図3(A)におけるIII −III 線断面図を示す。この排気消音装置では、図3(A)に示すエンジンからの排気Eが排気管51を経て導入される本体ケース52内に、排気浄化用の触媒53が配置されている。この触媒53は、リング状の支持部材54内に取り付けられ、支持部材54を介して本体ケース52の内壁52aに支持されている。支持部材54の部分は排気Eが通過できないようにされており、排気管51を経て導入される排気Eの全てが触媒53を通過する。関連技術として特開平10−103046号に示すものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記構成では、エンジンがどのような運転状態にあるときでも、エンジンからの排気Eは全て触媒53を通過することになり、排気Eの通気抵抗が大きくなる。特に、エンジンが高出力・高回転の運転状態にある場合には排気量が多いので、通気抵抗の影響が大きくなり、触媒53を配置しない場合に比べて出力低下を招く。
【0004】
また、排気Eの全てが触媒53を通過することから、排気量が多い運転状態では触媒53を通過した後の排気Eは温度が上昇して体積が増すので、本体ケース52内における触媒53の下流側(出口側)の部屋(膨張室)の容積が足りなくなり、排気消音装置の消音効果が低下する。膨張室の容積を大きくすると、消音効果は向上するが、排気消音装置が大型化する。
【0005】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、エンジンからの排気量が多い運転状態でも、エンジンの出力および消音効果を高く維持できる排気消音装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するために、本発明の請求項1に係る排気消音装置は、エンジンからの排気が円筒形の排気管を経て導入される本体ケース内に、排気浄化用の触媒体が、前記排気管の出口端に排気管内径dに対して(1/30〜1/2)dの間隙を介して対向して配置されるとともに、排気のバイパス通路が設けられている。このバイパス通路は、排気流量の増大に伴い、前記出口端からの排気の一部を、前記間隙から流出させて前記触媒体を迂回し触媒体の下流側へ導く。
【0007】
前記排気消音装置によれば、エンジンから排気管を経て本体ケース内に導入される排気の流量が大きい高出力・高回転のエンジン運転状態において、排気の一部がバイパス通路を通過することにより、触媒体を迂回して触媒の下流側へ導かれるので、排気流量が多いにもかかわらず排気の通過抵抗の増大が抑制されて、エンジン出力の低下が抑制される。また、触媒体を通過する排気の量が少なくなる分だけ、触媒反応による本体ケース内の温度上昇が抑制されるので、消音効果が高く維持される。排気流量が小さい低出力・低回転で、排気浄化が特に必要なエンジン運転状態では、排気のほぼ全てが触媒を通過して、十分浄化される。
【0008】
また、本発明の請求項2に係る排気消音装置は、請求項1の構成において、前記触媒体が支持部材を介して前記ケース本体に支持されており、前記支持部材に前記バイパス通路の一部を形成する通過孔が形成されている。
【0009】
前記排気消音装置によれば、触媒体をケース本体に支持する支持部材にバイパス通路の一部を形成する通過孔が形成されているので、バイパス通路を形成するのに特別な部材を追加する必要がなく、バイパス通路を容易に構成できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る排気消音装置を図1にしたがって説明する。図1(A)はこの実施形態の排気消音装置を示す縦断面図を示し、図1(B)は図1(A)のI−I線断面図を示す。この排気消音装置は自動二輪車に装備されるものであって、図1(A)において、エンジンからの排気Eが円筒形の排気管1を経て導入される本体ケース2内には、排気浄化用の触媒体3が、前記排気管1の出口端1aに対して小さな間隔Gを介して対向配置されている。触媒体3は、白金等の触媒要素4を円筒形の触媒ケース5の内側に装着したものである。
【0011】
前記触媒体3は、リング状の支持部材6を介して前記本体ケース2に支持されている。すなわち、支持部材6は、触媒ケース5の外側に嵌合されて、内周部が触媒ケース5に溶接で接合され、外周部が本体ケース2の内壁9に溶接で接合されている。これにより、触媒体3が、本体ケース2内において、排気管1の出口端1aと同一軸心上に並んだ状態で、出口端1aに近接して配置される。
【0012】
前記支持部材6には複数個の通過孔7が形成されている。この実施形態では、図1(B)に示すように、6個の通過孔7が周方向に等間隔に分散させて配置されている。こうして、図1(A)の排気管1の出口端1aと触媒3の入口端3aとの間の間隙G、および本体ケース2の内壁9と触媒ケース5とで挟まれる空間により、排気管1の出口端1aからの排気Eの一部を前記触媒体3の外周側を迂回して触媒体3の下流側へ導くバイパス通路8が形成される。すなわち、前記各通過孔7は、前記バイパス通路8の流れ方向の一部を形成する。
【0013】
前記触媒ケース5は排気管1とほぼ同一内径とされ、その触媒ケース5内において、触媒要素4は、触媒体3の入口端3a、つまり触媒ケース5の前端よりも下流側に若干後退した部分に充填されている。これにより、触媒ケース5の前端部5aが、排気管1の出口端1aから導出される排気Eを触媒要素4に導入するガイド部材として作用する。
【0014】
この実施形態では、排気管1の内径がd、触媒ケース5の内径もd、排気管1の出口端1aと前記触媒体3の入口端3aとの間の隙間Gの大きさが0.07d、前記支持部材6に形成された6個の通過孔7の合計面積が排気管1の通路面積の0.7倍とされている。
【0015】
前記本体ケース2の前端部を除く主要部は、前記内壁9とその外周に配置される外壁10とからなる二重壁構造とされ、内壁9は多数のパンチ孔12を分散形成した板材からなり、内壁9と外壁10の間の空間には、吸音材であるグラスウール13が充填されている。
【0016】
また、前記本体ケース2内は、支持部材6とその後方の第1隔壁18とにより、前記触媒体3の出口が開口している第1膨張室19が形成されており、第1隔壁18の後方の第2隔壁22と本体ケース後端壁17との間に第2膨張室20が形成され、さらに、第1隔壁18と第2隔壁22との間に第3膨張室21が形成されている。第1膨張室19は、第1隔壁18および第2隔壁22を貫通するパイプ33からなる連通口23により、第2膨張室20に連通している。この第2膨張室20は、第2隔壁22を貫通するパイプ34からなる連通口24により、第3膨張室21に連通している。また、第3膨張室21は、第2隔壁22および本体ケース2の後端壁を貫通するパイプ35からなる連通口25により、本体ケース2外、つまり排気装置の外部に連通させてある。
【0017】
この出口部にある連通口25を構成するパイプ35も内壁26と外壁27を有する二重壁構造とされ、内壁26は多数のパンチ孔12を分散形成した板材からなり、内壁26と外壁27の間の空間には、吸音材であるグラスウール13が充填されている。さらに、前記仕切壁18も、第1膨張室19に面する前壁28と第3膨張室21に面する後壁29とからなる二重壁構造とされ、前壁28と後壁29の間の空間には、吸音材であるグラスウール13が充填されている。
【0018】
前記排気消音装置では、エンジンが低出力・低回転の運転状態にあるとき、エンジンから排気管1を経て導入される排気Eの流量が比較的少なく、また排気管1の出口端1aに対して触媒体3が近接させて配置されているので、導入される排気Eのほぼ全てが図1(A)に実線で示すように触媒体3を通過して、排気Eの浄化が行われる。触媒体3を通過した排気Eは、第1〜第3膨張室19〜21を経て排気音が低減されたのち、本体ケース2外に排出される。この場合、排気流量が少ないので、排気Eが触媒体3を通過するときの通過抵抗が比較的小さいから、出力低下も小さく、また、第1〜第3膨張室19〜21内の排気Eの体積が小さいので、消音効果も低下しない。したがって、従来と同程度の出力と消音効果が得られる。
【0019】
一方、エンジンが高出力・高回転の運転状態になると、エンジンから排気管1を経て導入される排気Eの流量が増大して、触媒体3の通過抵抗が大きくなるために、排気Eの外側部分の一部は、図1(A)に破線で示すように、間隙Gを通って、抵抗の比較的小さいバイパス通路8内に流出し、触媒体3の外周を迂回して触媒体3の下流側(出口側)へ導かれる。したがって、その分だけ、触媒体3を通過する排気流量が少なくなるので、排気Eの触媒通過抵抗が従来の場合のように増大せず、出力低下が抑制される。また、触媒体3を通過して温度上昇する排気Eの量が減少するので、触媒体3とバイパス通路8を通過して触媒体3の下流で合流した排気Eの温度は従来の場合のように上昇しないために、従来の場合よりも2dB程度、消音効果が向上する。
【0020】
なお、前記実施形態では、排気管1の出口端1aと、触媒体3の入口端3aとの間の間隙Gの大きさを、排気管1の内径dの0.07倍(≒1/14d)として、触媒体3を排気管1の出口端1aに近接配置している。間隙Gの大きさは、排気管1の内径dに対して、1/30d〜1/2dの範囲内に設定するのが好ましく、この範囲に設定することにより、高負荷時の出力低下が抑制されるとともに、低負荷時の十分な排気浄化が保証される。前記間隙Gの大きさが1/30dよりも小さい場合、高負荷時に排気の十分なバイパスが得られないために触媒通過抵抗が大きくなって、エンジン出力が低下し、1/2dよりも大きい場合、特に排気浄化が必要な低負荷時にバイパス量が大きくなって、触媒による排気浄化が不十分になる。
【0021】
図2は、本発明の他の実施形態に係る排気消音装置の要部を示す縦断面図である。この実施形態の排気消音装置では、図1の実施形態における触媒ケース5の前端部5aを拡径させて、排気管1の出口端1aの外周を径方向外方から覆うように配置し、排気管1の出口端1aと、触媒ケース5の拡径された前端部5aとで挟まれる空間により、バイパス通路8の流れ方向の一部を形成している。すなわち、この実施形態では、排気管1の出口端1aと、その外周側に位置する触媒ケース5の前端部5aとの間の隙間31が、先の実施形態における排気管1の出口端1aと、触媒ケース5の前端部5aとの間の間隙Gの役割を担っている。このように構成した場合には、触媒ケース5の内径が排気管1より小さい場合でも、排気管1から導入される排気Eの一部を触媒ケース5の前端面に衝突することなく円滑にバイパス通路8へ導くことができる。その他の構成は先の実施形態の場合と同様である。
【0022】
なお、前記各実施形態では、自動二輪車のエンジンに適用した場合について説明したが、四輪など他の車両のエンジンや、車両以外の装置に搭載されるエンジンにも適用できる。
【0023】
【発明の効果】
以上のように、本発明の排気消音装置によれば、エンジンから排気管を経て本体ケース内に導入される排気の流量が多い高出力・高回転のエンジン運転状態において、排気の一部がバイパス通路を通過することにより、触媒体を迂回して触媒体の下流側へ導かれることになり、排気流量が多いにもかかわらず排気の通過抵抗が増大しないので、エンジン出力の低下が抑制される。また、触媒反応による、本体ケース内の温度上昇が抑制されるので、消音効果が高く維持される。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の一実施形態に係る排気消音装置の縦断面図、(B)は(A)におけるI−I線断面図である。
【図2】本発明の他の実施形態に係る排気消音装置の要部を示す縦断面図である。
【図3】(A)は従来例の縦断面図、(B)は(A)のIII −III 線断面図である。
【符号の説明】
1…排気管、1a…出口端、2…本体ケース、3…触媒体、6…支持部材、7…通過孔、8…バイパス通路、E…排気、G…間隙
Claims (2)
- エンジンからの排気が円筒形の排気管を経て導入される本体ケース内に、排気浄化用の触媒体が、前記排気管の出口端に排気管内径dに対して(1/30〜1/2)dの間隙を介して対向して配置されるとともに、排気流量の増大に伴い前記出口端からの排気の一部を前記間隙から流出させて前記触媒体を迂回し触媒体の下流側へ導くバイパス通路が設けられている排気消音装置。
- 請求項1において、前記触媒体は支持部材を介して前記ケース本体に支持されており、前記支持部材に前記バイパス通路の一部を形成する通過孔が形成されている排気消音装置。
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