JP3567312B2

JP3567312B2 - 排気消音装置

Info

Publication number: JP3567312B2
Application number: JP29514299A
Authority: JP
Inventors: 隆司平賀
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2019-10-18
Also published as: JP2001115831A

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

Claims

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。