JP3886194B2

JP3886194B2 - Exhaust device with catalyst

Info

Publication number: JP3886194B2
Application number: JP00977897A
Authority: JP
Inventors: 敏浩大高; 友美石川; 淳片山; 正菅原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2017-01-22
Also published as: JPH10205324A; CN1188843A; ITTO980029A1; TW501665U; CN1100199C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はマフラー内に触媒を担持した排気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平６ー１０６５８号には、エンジンから延びる排気管にマフラーを接続し、このマフラー内へ一端が前記排気管に連通接続されて排気ガスの流出方向へ末広がり状に拡径するディフューザーパイプを配設するとともに、排気管とディフューザーパイプとの接続部へ触媒装置を介装した排気装置が示されている。
【０００３】
実開平４ー２７１０８号には、マフラー内へ配設されたディフューザーパイプの後端部に触媒を収容した円筒状部材を直列に接続した排気装置が示されている。
【０００４】
特開昭５４ー１１８９１２号にはマフラー内において、内挿された排気管の上流側に布状触媒で形成された筒状部材を直列に接続した排気装置が示されている。
【０００５】
さらに、実開平２ー８７９２２号には、エンジンから延出する排気管の後端部に接続したディフューザーパイプの後端部をマフラー内へ突出させるとともに、マフラー内を互いに連通管で接続された３室に区画し、これら排気管、ディフューザーパイプ及びマフラー外板の各内周面、並びに連通管、テールパイプ及び隔壁の表面全体に触媒を担持させた排気装置が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６ー１０６５８号、実開平４ー２７１０８号及び特開昭５４ー１１８９１２号のように、別体の触媒装置をディフューザーパイプと直列に配置すると、これらのマフラー内挿部材の合計寸法が長くなるのでマフラーも長くなり易く、しかも、このような触媒装置は通常ハニカム状に構成されているため、重量も大きくなってしまうため、排気装置全体のコンパクト化が難しくなる。
【０００７】
そのうえ、スクーターなどの小型車両用マフラーでは、マフラーの長さが制約されがちなので、所定の浄化レベルを達成するに必要な表面積を確保できるように触媒装置を配設することも容易でなく、困難な設計が要求される。
【０００８】
さらに、触媒装置を排気管やディフューザーパイプの排気系と直列配置することにより、浄化効率は向上するものの、排気脈動に対する影響が生じ易くなるため、エンジンの出力低下を招かないようにするための困難な設計が要求される。
【０００９】
しかも、触媒装置がハニカム状に構成されている場合は重量が大きくなるため、ディフューザーパイプの取付部も大型となり、特に、触媒装置を片持支持させるようなことが困難になるとともに、排気脈動に対する影響が生じ易くなるため、エンジンの出力低下を招かないような困難な設計を要求された。
【００１０】
なお、特開昭５４ー１１８９１２号に多孔性の触媒筒を用いているが、この例では膨張後の排気ガスを触媒筒内へ集めて浄化するようになっているため浄化効率が低下し、その結果、触媒筒が大型化してコストアップすることになる。
【００１１】
一方、実開平２ー８７９２２号のように別体の触媒装置を設けず、排気管やディフューザーパイプの内周面等へ直接触媒を坦持させると、マフラーの長さや排気脈動に影響を与えることなく排気ガスを浄化できる。
【００１２】
しかし、この例では、ディフューザーパイプから出た排気ガスは徐々に排気温度を下げつつ、下流側の連通管等に坦持された触媒と接触するため、下流側へ行くにしたがって浄化効率が低下する傾向があり、その結果、所定の浄化レベルを達成するには、触媒を広範囲に担持させなければならないので、それだけコストアップすることになる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本願発明に係る触媒付排気装置は、エンジンから延びる排気管と、この排気管に接続されたマフラーと、このマフラー内へ配設されかつ一端を前記排気管に連通接続された排気管内挿部と、マフラー内に担持された触媒とを備えた触媒付排気装置において、前記排気管内挿部を、排気ガスの流出方向へ末広がり状に拡径するディフューザーパイプとし、このディフューザーパイプ内へ表面に触媒を担持した触媒筒を略同心状に挿入し、この触媒筒の排気上流側端部に固着されたステーのみを介して、前記ディフューザーパイプの末広がり状部における排気上流側端部である小径部側部分にて片持支持させるとともに、
前記ステーは、前記触媒筒の排気上流側端部周囲へ固着される触媒筒固着部と、テーパー状をなして前記ディフューザーパイプの前記小径部側部分内面へ当接する当接部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
この場合、触媒筒の排気流出側端部をディフューザーパイプの排気流出側端部よりも長く排気ガスの流出方向へ突出させることができる。
【００１５】
また、触媒筒とディフューザーパイプの間に排気ガスの流通路を形成させることができる。
【００１６】
そのうえ、前記ディフューザーパイプの少なくとも一部の内外周両面に触媒を坦持させることもできる。
【００１８】
この場合、前記触媒を坦持する範囲は、前記ディフューザーパイプの排気流入側端部近傍部分及び排気流出側端部近傍部分を含むようにすることができる。
【００１９】
【発明の効果】
マフラー内に配設したディフューザーパイプ内側へ多孔性の触媒筒を同心状に挿入配置したので、別体の触媒装置を直列配置した従来のものと比べてマフラーの長さに与える影響が少なく、しかも、単純な筒状をなすので軽量でありかつその支持も容易になるため、排気装置全体のコンパクト化を達成できる。
【００２０】
このとき、触媒筒はディフューザーパイプ内にある膨張前の排気ガスを浄化するため、浄化効率が高くかつディフューザーパイプの長さと略同程度に比較的長くできるため、所定の浄化レベルを達成するに必要な表面積を容易に確保できる。
【００２１】
そのうえ、ディフューザーパイプが末広がり状のため、この内部を流れる排気ガスはディフューザーパイプの排気流出側端部に向かって徐々に内圧を下げるため、触媒筒内の排気ガスが外周部に形成された穴を通って外部へ流出し易くなり、これによっても浄化効率が向上する。
【００２２】
このため、スクーターなどの小型車両用マフラーのように長さが制約されがちな場合でも、十分な表面積を有する触媒を容易に配設でき、そのための設計も簡単になる。
【００２３】
さらに、触媒筒の排気流出側端部をディフューザーパイプの排気流出側端部よりも長く排気ガスの流出方向へ突出させれば、ディフューザーパイプを出た排気ガスの膨張流を利用して、この突出部から触媒筒内の排気ガスを外部へ流出させ易くなるので、より一層浄化効率が高まる。
【００２４】
さらにまた、触媒筒とディフューザーパイプの間に排気ガスの流通路を確保すれば、排気脈動に対する影響が生じにくくなるようにでき、エンジンの出力低下を招かないようにするための設計が容易になる。
【００２５】
そのうえまた、ディフューザーパイプの少なくとも一部の内外周両面に触媒を坦持させると、まずディフューザーパイプ内を通過する排気ガスが内周面側の触媒と接触して化学反応することにより、このときの反応熱で外周面側の触媒も加熱される。
【００２６】
そこで、ディフューザーパイプから出て膨張した排気ガスが外周面側の触媒へ接触すると、内周面側の触媒による反応熱で加熱された外周面側の触媒により化学反応が促進され、その結果、ディフューザーパイプから出た後の排気ガスは、徐々に排気温度が低下するるにもかかわらず、浄化効率が高まる。
【００２７】
また、マフラー内へ配設されかつ一端をマフラー外の排気管に連通された排気管内挿部の少なくとも一部の内外周両面に触媒を坦持させると、上記同様に、比較的高温で排気管内挿部内を通過する排気ガスと内周面側の触媒との接触による反応熱を利用して外周面側の触媒の温度を高めるため、排気管内挿部から流出して膨張する排気ガスを排気管内挿部の外周面側で効率よく浄化できる。
【００２８】
したがって、触媒を比較的狭い範囲に担持させることが可能になり、それだけコストダウンが可能になる。
【００２９】
さらにこの場合、触媒を坦持する範囲を、前記排気管内挿部における排気流入側端部近傍部分及び排気流出側端部近傍部分を含むようにすれば、まず、排気流入側端部近傍部分においては、排気管内挿部内で最も高温となる排気ガスが内周面側の触媒と接触して効率よく浄化されるとともに、この部分が強く加熱される。
【００３０】
次に、排気流出側端部近傍部分においては、排気流入側端部近傍部分の反応熱で比較的高温を保った排気ガスと内周面側の触媒と接触して効率よく浄化されるとともに、この部分も反応熱で加熱される。
【００３１】
このため、比較的高温で排気流入側端部から出て膨張した排気ガスは、排気管内挿部の外周面側において、まず排気流出側端部近傍部分の外周面に設けられて内側より加熱されている外周面側の触媒と接触して効率よく浄化されるとともに、ここでの反応熱により再び加熱されて、排気流入側端部近傍部分外周面側の触媒に接触する。
【００３２】
このとき、この部分の外周面側触媒は、前記したように内側からかなり高温に加熱されているから、比較的高温を保っている排気ガスはここでも効率よく浄化される。
【００３３】
したがって、排気管内挿部を出た後の排気ガスを比較的長時間高温に保つことができ、かつ排気管内挿部外周面の比較的広範囲で効率よく浄化できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本願発明の一実施形態を説明する。図１はマフラー部分の長さ方向全断面図、図２はこのマフラーを用いた排気装置の全体図、図３は図１の３ー３線拡大断面図、図４は図１の４ー４線拡大断面図、図５は触媒筒の外観を一部欠いて示した図、図６は図５の６ー６線拡大断面図である。
【００３５】
図２において、上流側の端部が図示しないエンジンの排気口へ接続する排気管１はその下流側端部がマフラー２の上流側へ接続している。符号３は車体取付用ステーである。
【００３６】
なお、以下の説明において、排気管１の下流側端部を後端部とし、これに接続するマフラー２の部分を前部、長さ方向反対側を後部というものとする。また、後述する、第１及び第２のディフューザーパイプ並びに触媒筒の各長さ方向端部のうち、それぞれの内部を流れる排気ガスの上流側を前端部とし、これと反対側を後端部というものとする。
【００３７】
図１に明らかなように、マフラー２の内部は隔壁４、５により、前側から順に、第１膨張室６、第２膨張室７、第３膨張室８に区画されている。
【００３８】
これら第１膨張室６から第３膨張室８を貫いて末広がり状をなすディフューザーパイプがマフラー２の内部前後方向に配設されている。
【００３９】
このディフューザーパイプは、本願発明における排気管内挿部に相当し、連続する第１のディフューザーパイプ１０と第２のディフューザーパイプ１１で構成されている。
【００４０】
第１の第１のディフューザーパイプ１０は、前端部がフロントキャップ１２を貫通し、ここで排気管１の後端部と接続され、後端部は、第２膨張室７内において第２のディフューザーパイプ１１の前端部と接続されている。
【００４１】
第２のディフューザーパイプ１１内には触媒筒１３が略同心状に配設され、これら第２のディフューザーパイプ１１及び触媒筒１３の各後端部は第３膨張室８内においてエンドキャップ１４の近傍に開放されている。
【００４２】
第３膨張室８と第１膨張室６は連通管１５によって連通し、第１膨張室６と第２膨張室７は連通管１６によって連通されている（図３参照）。
【００４３】
さらに第２膨張室７は後端部がエンドキャップ１４を貫通して外部へ突出するテールパイプ１７によって大気と連通され、このテールパイプ１７の第２膨張室７内へ開口する端部は、外部排出口１８になっている。
【００４４】
符号２０は円筒状をなすマフラー２の外筒であり、第３膨張室８部分は、その内側に吸音材２１がパンチングメタル製の内筒２２で保持されている。
【００４５】
なお、第２のディフューザーパイプ１１の外周にもサイレンサー２３が取付けられ、その内側には吸音材２４が介装され、かつこの部分の第２のディフューザーパイプ１１の壁面には小孔２５が多数形成されている。
【００４６】
フロントキャップ１２及びエンドキャップ１４の各内側も、パンチングメタル製の内板２６、２７が設けられ、フロントキャップ１２と内板２６の間及びエンドキャップ１４と内板２７の間にそれぞれ吸音材２８、２９が保持されている。
【００４７】
排気管１から入った排気ガスは、第１のディフューザーパイプ１０から第２のディフューザーパイプ１１内へ進み、第２のディフューザーパイプ１１及び触媒筒１３の各後端部から第３膨張室８内へ出て膨張する。
【００４８】
その後連通管１５を通って第１膨張室６内へ入って膨張し、さらに連通管１６を通って再度第２膨張室７内で膨張した後、外部排出口１８からテールパイプ１７を通って大気中へ排出される。
【００４９】
図４乃至図６に示すように、触媒筒１３の前端部外周にはステー３０がプラグ溶接部３１で固着され、その一部に形成された当接部３２が第２のディフューザーパイプ１１の前端部内周面へ当接することにより片持支持されている。
【００５０】
触媒筒１３と第２のディフューザーパイプ１１との間には十分に大きな間隙をなす流通路３３が形成され、第２のディフューザーパイプ１１及び触媒筒１３の各内外周面には触媒３４が坦持されている。
【００５１】
触媒筒１３は多数の小孔３５を有するよう、パンチングメタルを筒状に形成して周方向端部間を溶接し、周囲にセラミックコーテイングを介して触媒３４を坦持したものであり、触媒３４並びにその坦持方法は公知の組成及び方法を採用できる。
【００５２】
ステー３０は、固着部３６、折り曲げ部３７及び当接部３２を備え、固着部３６は、触媒筒１３の前端部外周に沿い、プラグ溶接部３１により触媒筒１３へ取付けられる部分である。
【００５３】
折り曲げ部３７は、触媒筒１３の周方向における固着部３６の両端部を触媒筒１３の半径方向外方へ折り曲げた部分である。
【００５４】
当接部３２は、さらにこの折り曲げ部３７の先端を第２のディフューザーパイプ１１の前部内周面へ沿うように折り曲げられた部分であり、第２のディフューザーパイプ１１の内周面と同一の傾斜を有するテーパー状をなしている。
【００５５】
したがって、触媒筒１３を第２のディフューザーパイプ１１内へ後端部側から挿入すると、当接部３２が第２のディフューザーパイプ１１の前部内周面へテーパー合わせで密接するようになっている。
【００５６】
このとき、固着部３６と当接部３２は折り曲げ部３７によって、寸法ｄなる間隔が保たれているため、触媒筒１３と第２のディフューザーパイプ１１の内周面との間に寸法ｄ以上の間隙が形成され、この間隙部分が前記流通路３３（図４）になる。
【００５７】
なお、図面からは明らかでないが、当接部３２は第２のディフューザーパイプ１１の前部内周面でプラグ溶接することにより片持ち支持されている。
【００５８】
この部分をプラグ溶接することにより、当接部３２を溶接した後からサイレンサー２３を第２のディフューザーパイプ１１の外周面上へ小径部側からはめて溶接するようになっている。
【００５９】
触媒筒１３の後端部は、第２のディフューザーパイプ１１の後端部より寸法Ｄで示すように大きく下流側へ突出している（図１）。
【００６０】
また第２のディフューザーパイプ１１の内外周面及び第１膨張室６内の第１のディフューザーパイプ１０の内周面及び第１膨張室６内の外周面にも同様の触媒３４が坦持されている。
【００６１】
但し、第１のディフューザーパイプ１０の外周面で隔壁４を貫通する部分には、予めマスキングテープでマスキングすることにより触媒を坦持させないようにして、隔壁４との溶接性を確保している。
【００６２】
さらに、図１中の符号３８は第１のディフューザーパイプ１０における排気流入側端部であり、同３９は第２のディフューザーパイプ１１の排気流出側端部である。また、１３ａは触媒筒１３の排気流出側端部である。
【００６３】
次に、本実施形態の作用を説明する。図１において、排気管１から第１のディフューザーパイプ１０内へ入った排気ガスは、最も高温の状態で内周面に坦持されている触媒３４と接触し、効率よく浄化されるとともに、第１のディフューザーパイプ１０は高温の排気ガスと反応熱によって内側から加熱される。
【００６４】
その後、第２のディフューザーパイプ１１内へ入った排気ガスは、第２のディフューザーパイプ１１と触媒筒１３の間に形成された流通路３３を進むものと、触媒筒１３内を進むものとに分かれる。
【００６５】
流通路３３内を進む排気ガスは、第１のディフューザーパイプ１０内における加熱もあって、まだ比較的高温を保った状態で第２のディフューザーパイプ１１の内周面及び触媒筒１３外周面の触媒３４と接触することにより酸化が促進されてさらに浄化される。
【００６６】
また、触媒筒１３を進む排気ガスは触媒筒１３内周面の触媒３４により浄化されるとともに、一部が徐々に触媒筒１３の小孔３５から外側へ通過し、この際に触媒３４と接触して化学反応が促進されることにより浄化される。
【００６７】
このとき、第２のディフューザーパイプ１１が末広がり状のため、この内部を流れる排気ガスは後端部に向かって徐々に内圧を下げ、触媒筒１３内の排気ガスが小孔３５を通って外部へ流出し易くなるため浄化効率が向上する。
【００６８】
そのうえ、触媒筒１３が寸法Ｄだけ第２のディフューザーパイプ１１から下流側へ突出しているので、触媒筒１３内を通過する排気ガスは、この突出部分において第２のディフューザーパイプ１１の後端部から出て膨張する排気ガスの膨張流を利用して小孔３５から外部へ吸い出され易くなるから、浄化効率がさらに向上する。
【００６９】
さらに、第２のディフューザーパイプ１１の内周面及び触媒筒１３の表面は、坦持された触媒３４における化学反応に伴う反応発熱で加熱されて高温化し、かつ第２のディフューザーパイプ１１及び触媒筒１３を通過した排気ガスも加熱される。
【００７０】
このため、第２のディフューザーパイプ１１及び触媒筒１３を通過した排気ガスは、第３膨張室８内で膨張し、徐々に排気温度を下げながら第１膨張室６方向へ向かうとき、第２のディフューザーパイプ１１の外表面へ接触し、ここに担持されている触媒３４によってさらに浄化される。
【００７１】
このとき、排気ガス並びに第２のディフューザーパイプ１１及び触媒筒１３がそれぞれ加熱されていることにより、浄化効率が向上する。
【００７２】
このようにして第３膨張室８内で浄化された排気ガスは、第１膨張室６内へ入ると、ここで第１のディフューザーパイプ１０の外表面に担持された触媒３４と接触する。
【００７３】
このとき、第１のディフューザーパイプ１０は内側から加熱されて十分に高温になっており、かつ、第３膨張室８から入って来る排気ガスも第２のディフューザーパイプ１１及び触媒筒１３の反応熱により加熱され、第２のディフューザーパイプを出てから比較的長時間を経ているにもかかわらず、比較的高温を維持している。
【００７４】
このため、排気ガスは外部排出口１８近くの第１膨張室６内においても、第１のディフューザーパイプ１０の外表面に担持された触媒３４と接触し、効率よくかつ外部へ排出されるに十分な程度まで最終的に浄化される。
【００７５】
したがって、排気管１から流入する排気ガスは、マフラー２内において高い浄化効率で浄化されるため、触媒筒１３以外で触媒３４を直接担持させる範囲は、第１のディフューザーパイプ１０及び第２のディフューザーパイプ１１で十分となり、隔壁４，５並びに連通管１５，１６及びテールパイプ１７等へ触媒を坦持させる場合と比べれば、著しく触媒の表面積を少なくでき、それだけコストダウンが可能になる。
【００７６】
しかも、触媒筒１３は第２のディフューザーパイプ１１内側へ多孔性の触媒筒１３を同心状に挿入配置したので、触媒筒１３を直列配置した従来のものと比べてマフラー２の長さに与える影響が少なく、かつ軽量でディフューザーパイプ１１へ片持支持できるため、排気装置全体のコンパクト化が容易になる。
【００７７】
このとき、触媒筒１３は第１のディフューザーパイプ１１内にある膨張前の排気ガスを浄化するため、浄化効率が高くかつ第１のディフューザーパイプ１１の長さと略同程度に比較的長くできるため、所定の浄化レベルを達成するに必要な表面積を容易に確保できる。
【００７８】
そのうえ、スクーターなどの小型車両用マフラーのように長さが制約されがちな場合でも、十分な表面積を有する触媒を容易に配設でき、そのための設計も簡単になる。
【００７９】
さらにまた、別体の触媒装置を排気管１やディフューザーパイプ（１０，１１）と直列に配置せず、かつ触媒筒１３と第２のディフューザーパイプ１１との間に排気ガスの流通路３３を確保でき、排気脈動に対する影響が生じにくくなるので、エンジンの出力低下を招かずに浄化効率を高めることができ、かつこのための設計も容易になる。
【００８０】
なお、本願発明は種々に変形可能であり、例えば、径の異なる複数の触媒筒を第２のディフューザーパイプ１１内へ同心状に挿入配置することもできる。
【００８１】
また、ディフューザーパイプ（１０，１１）の内外周面に坦持する触媒３４を省略又は一部に限定することもできる。
【００８２】
逆に、十分な触媒の表面積を確保できれば、触媒筒１３を省略して、ディフューザーパイプ（１０，１１）の内外周面に触媒３４を直接坦持した構造のみとすることもできる。
【００８３】
この場合、少なくとも、ディフューザーパイプ（１０，１１）の入り口側と出口側の各近傍部分を含む範囲へ触媒を坦持するようにもできる。
【００８４】
さらに、ディフューザーパイプ（１０，１１）に代えて、排気管１のマフラー２内へ延長する部分としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】マフラー部分の長さ方向全断面図
【図２】マフラーを用いた排気装置の全体図
【図３】図１の３ー３線拡大断面図
【図４】図１の４ー４線拡大断面図
【図５】触媒筒の外観を一部欠いて示した図
【図６】図５の６ー６線拡大断面図
【符号の解説】１：排気管、２：マフラー、１０：第１のディフューザーパイプ、１１：第２のディフューザーパイプ、１３：触媒筒、３０：ステー、３３：流通路、３４：触媒[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust device in which a catalyst is supported in a muffler.
[0002]
[Prior art]
In JP-A-6-10658, a muffler is connected to an exhaust pipe extending from an engine, and a diffuser pipe is connected into the muffler so that one end thereof is connected to the exhaust pipe and expands toward the exhaust gas outlet direction. In addition, an exhaust device is shown in which a catalyst device is interposed at a connection portion between an exhaust pipe and a diffuser pipe.
[0003]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-27108 shows an exhaust system in which a cylindrical member containing a catalyst is connected in series to a rear end portion of a diffuser pipe disposed in a muffler.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-118912 discloses an exhaust system in which a cylindrical member formed of a cloth-like catalyst is connected in series in the muffler on the upstream side of an inserted exhaust pipe.
[0005]
Further, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-87922, the rear end portion of the diffuser pipe connected to the rear end portion of the exhaust pipe extending from the engine protrudes into the muffler, and the inside of the muffler is connected to each other by a communication pipe. An exhaust device is shown which is partitioned into chambers and has a catalyst supported on the inner peripheral surfaces of the exhaust pipe, the diffuser pipe and the muffler outer plate, and the entire surface of the communication pipe, the tail pipe and the partition wall.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When separate catalyst devices are arranged in series with the diffuser pipe as in JP-A-6-10658, JP-A-4-27108 and JP-A-54-118912, the total size of these muffler insertion members becomes long. Therefore, the muffler is likely to be long, and since such a catalyst device is usually configured in a honeycomb shape, the weight also increases, making it difficult to make the entire exhaust device compact.
[0007]
In addition, in the muffler for small vehicles such as scooters, since the length of the muffler tends to be limited, it is not easy and difficult to install the catalyst device so as to secure the surface area necessary to achieve the predetermined purification level. Design is required.
[0008]
Furthermore, although the purification efficiency is improved by placing the catalyst device in series with the exhaust system of the exhaust pipe or the diffuser pipe, the effect on exhaust pulsation is likely to occur, so it is difficult to prevent a decrease in engine output. Design is required.
[0009]
In addition, when the catalyst device is configured in a honeycomb shape, the weight increases, so that the attachment portion of the diffuser pipe also becomes large. In particular, it becomes difficult to support the catalyst device in a cantilevered manner, and against exhaust pulsation. Since the effect is likely to occur, a difficult design that does not cause a decrease in engine output is required.
[0010]
In addition, although a porous catalyst cylinder is used in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-118912, in this example, the exhaust gas after expansion is collected in the catalyst cylinder for purification, and the purification efficiency is reduced. As a result, the catalyst cylinder becomes larger and the cost increases.
[0011]
On the other hand, if a catalyst is directly supported on the inner peripheral surface of the exhaust pipe or diffuser pipe without providing a separate catalyst device as in Japanese Utility Model Publication No. 2-87922, the length of the muffler and the exhaust pulsation will be affected. And exhaust gas can be purified.
[0012]
However, in this example, the exhaust gas emitted from the diffuser pipe gradually lowers the exhaust temperature and comes into contact with the catalyst carried on the downstream communication pipe or the like, so that the purification efficiency decreases as it goes downstream. As a result, in order to achieve a predetermined purification level, the catalyst must be supported over a wide range, which increases the cost.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an exhaust system with a catalyst according to the present invention includes an exhaust pipe extending from an engine, a muffler connected to the exhaust pipe, and disposed in the muffler and having one end connected to the exhaust pipe. In the exhaust apparatus with a catalyst provided with the exhaust pipe insertion portion and the catalyst carried in the muffler, the exhaust pipe insertion portion is a diffuser pipe that expands in a divergent shape in the exhaust gas outflow direction. the catalyst tube carrying a catalyst on the front surface to the inner insert substantially concentrically, only through the stay fixed to the exhaust upstream end of the catalyst tube, the exhaust upstream end of the flared portion of the diffuser pipe While supporting the cantilever at the small-diameter part that is the part,
The stay includes a catalyst cylinder fixing portion fixed to the periphery of the exhaust upstream side end portion of the catalyst cylinder, and a contact portion that forms a taper shape and contacts the inner surface of the small diameter portion side portion of the diffuser pipe. Features.
[0014]
In this case, the exhaust outlet side end portion of the catalyst cylinder can be protruded in the exhaust gas outlet direction longer than the exhaust outlet side end portion of the diffuser pipe.
[0015]
Further, it is possible to form a flow passage of exhaust gas between the catalytic tube and diffuser pipes.
[0016]
In addition, the catalyst can be supported on both inner and outer peripheral surfaces of at least a part of the diffuser pipe.
[0018]
In this case, the range bears a pre-Symbol catalyst can be to include an exhaust inlet side end portions near portion and the exhaust outlet side end portion vicinity of the diffuser pipe.
[0019]
【The invention's effect】
Since the porous catalyst cylinder is concentrically inserted and arranged inside the diffuser pipe arranged in the muffler, it has less influence on the length of the muffler than the conventional one in which separate catalyst devices are arranged in series. Since it has a simple cylindrical shape, it is lightweight and easy to support, so that the exhaust system as a whole can be made compact.
[0020]
At this time, the catalyst cylinder purifies the exhaust gas before expansion in the diffuser pipe, so that the purification efficiency is high and it can be made relatively long as much as the length of the diffuser pipe, so it is necessary to achieve a predetermined purification level. A large surface area can be easily secured.
[0021]
In addition, since the diffuser pipe has a divergent shape, the exhaust gas flowing through the interior gradually lowers the internal pressure toward the exhaust outlet side end of the diffuser pipe. It becomes easy to flow out to the outside, and this also improves the purification efficiency.
[0022]
For this reason, even when the length tends to be limited, such as a muffler for a small vehicle such as a scooter, a catalyst having a sufficient surface area can be easily disposed, and the design for it can be simplified.
[0023]
Furthermore, if the exhaust gas outlet side end of the catalyst cylinder protrudes in the exhaust gas outlet direction longer than the exhaust outlet side end of the diffuser pipe, this protrusion is utilized by utilizing the expansion flow of the exhaust gas exiting the diffuser pipe. Since the exhaust gas in the catalyst cylinder easily flows out from the part to the outside, the purification efficiency is further increased.
[0024]
Furthermore, if an exhaust gas flow path is ensured between the catalyst cylinder and the diffuser pipe, the influence on exhaust pulsation is less likely to occur, and the design for preventing the engine output from decreasing is facilitated. .
[0025]
Moreover, when the catalyst is supported on both inner and outer peripheral surfaces of at least a part of the diffuser pipe, the exhaust gas that passes through the diffuser pipe first contacts the catalyst on the inner peripheral surface side and chemically reacts. The catalyst on the outer peripheral surface side is also heated by the reaction heat.
[0026]
Therefore, when the exhaust gas expanded from the diffuser pipe comes into contact with the catalyst on the outer peripheral surface side, the chemical reaction is promoted by the catalyst on the outer peripheral surface side heated by the reaction heat generated by the catalyst on the inner peripheral surface side. The exhaust gas after exiting the pipe has an increased purification efficiency, although the exhaust temperature gradually decreases.
[0027]
In addition, when the catalyst is supported on both inner and outer peripheral surfaces of at least a part of the exhaust pipe insertion portion that is disposed in the muffler and has one end communicating with the exhaust pipe outside the muffler, the inside of the exhaust pipe is relatively high temperature as described above. In order to increase the temperature of the catalyst on the outer peripheral surface side using the heat of reaction caused by the contact between the exhaust gas passing through the insertion portion and the catalyst on the inner peripheral surface side, the exhaust gas that flows out of the exhaust pipe insertion portion and expands in the exhaust pipe It can be efficiently purified on the outer peripheral surface side of the insertion portion.
[0028]
Therefore, the catalyst can be supported in a relatively narrow range, and the cost can be reduced accordingly.
[0029]
Furthermore, in this case, if the range for supporting the catalyst includes an exhaust inflow side end vicinity portion and an exhaust outflow side end vicinity portion in the exhaust pipe insertion portion, first, in the exhaust inflow side end vicinity portion The exhaust gas having the highest temperature in the exhaust pipe insertion portion comes into contact with the catalyst on the inner peripheral surface side and is efficiently purified, and this portion is strongly heated.
[0030]
Next, in the vicinity of the exhaust outflow side end portion, the exhaust gas kept relatively high by the reaction heat of the exhaust inflow side end portion and the catalyst on the inner peripheral surface side is contacted with the catalyst and efficiently purified, This part is also heated by reaction heat.
[0031]
For this reason, the exhaust gas that has expanded from the exhaust inflow side end portion at a relatively high temperature is first provided on the outer peripheral surface in the vicinity of the exhaust outflow side end portion and heated from the inside on the outer peripheral surface side of the exhaust pipe insertion portion. The catalyst is efficiently purified by contacting with the catalyst on the outer peripheral surface side, and is heated again by the reaction heat here, and contacts the catalyst on the outer peripheral surface side in the vicinity of the exhaust inflow side end portion.
[0032]
At this time, since the outer peripheral surface side catalyst of this portion is heated to a considerably high temperature from the inside as described above, the exhaust gas maintaining a relatively high temperature is also efficiently purified here.
[0033]
Therefore, the exhaust gas after exiting the exhaust pipe insertion portion can be kept at a high temperature for a relatively long time, and can be efficiently purified over a relatively wide range of the outer peripheral surface of the exhaust pipe insertion portion.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a longitudinal sectional view of the muffler part, FIG. 2 is an overall view of an exhaust system using the muffler, FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along line 3-3 in FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a partially enlarged view of the catalyst cylinder, and FIG. 6 is an enlarged sectional view taken along line 6-6 of FIG.
[0035]
In FIG. 2, an exhaust pipe 1 whose upstream end is connected to an exhaust port of an engine (not shown) has a downstream end connected to the upstream side of the muffler 2. Reference numeral 3 denotes a vehicle body mounting stay.
[0036]
In the following description, the downstream end portion of the exhaust pipe 1 is referred to as a rear end portion, the portion of the muffler 2 connected to the exhaust pipe 1 is referred to as a front portion, and the opposite side in the length direction is referred to as a rear portion. Also, among the first and second diffuser pipes and the longitudinal ends of the catalyst cylinder, which will be described later, the upstream side of the exhaust gas flowing through each inside is defined as the front end, and the opposite side is referred to as the rear end. Shall.
[0037]
As apparent from FIG. 1, the inside of the muffler 2 is partitioned into first expansion chamber 6, second expansion chamber 7, and third expansion chamber 8 in order from the front side by partition walls 4 and 5.
[0038]
A diffuser pipe that extends from the first expansion chamber 6 through the third expansion chamber 8 is disposed in the front-rear direction inside the muffler 2.
[0039]
This diffuser pipe corresponds to the exhaust pipe insertion portion in the present invention, and is composed of a continuous first diffuser pipe 10 and second diffuser pipe 11.
[0040]
The first first diffuser pipe 10 has a front end that passes through the front cap 12 and is connected to the rear end of the exhaust pipe 1. The rear end of the first first diffuser pipe 10 is a second diffuser in the second expansion chamber 7. The front end of the pipe 11 is connected.
[0041]
A catalyst cylinder 13 is disposed substantially concentrically in the second diffuser pipe 11, and the rear end portions of the second diffuser pipe 11 and the catalyst cylinder 13 are in the vicinity of the end cap 14 in the third expansion chamber 8. It is open to.
[0042]
The third expansion chamber 8 and the first expansion chamber 6 communicate with each other through a communication pipe 15, and the first expansion chamber 6 and the second expansion chamber 7 communicate with each other through a communication pipe 16 (see FIG. 3).
[0043]
Further, the second expansion chamber 7 is communicated with the atmosphere by a tail pipe 17 whose rear end portion passes through the end cap 14 and protrudes to the outside, and an end portion of the tail pipe 17 that opens into the second expansion chamber 7 is an external portion. A discharge port 18 is formed.
[0044]
Reference numeral 20 denotes an outer cylinder of the muffler 2 having a cylindrical shape, and a sound absorbing material 21 is held inside the third expansion chamber 8 by an inner cylinder 22 made of punching metal.
[0045]
A silencer 23 is also attached to the outer periphery of the second diffuser pipe 11, a sound absorbing material 24 is interposed on the inside thereof, and many small holes 25 are formed in the wall surface of the second diffuser pipe 11 in this portion. Has been.
[0046]
Inner plates 26 and 27 made of punching metal are also provided inside each of the front cap 12 and the end cap 14, and the sound absorbing material 28, between the front cap 12 and the inner plate 26 and between the end cap 14 and the inner plate 27, respectively. 29 is held.
[0047]
Exhaust gas that has entered from the exhaust pipe 1 proceeds from the first diffuser pipe 10 into the second diffuser pipe 11, and enters the third expansion chamber 8 from the rear end portions of the second diffuser pipe 11 and the catalyst cylinder 13. Swell out.
[0048]
Thereafter, the air enters the first expansion chamber 6 through the communication pipe 15 and expands, and further expands in the second expansion chamber 7 through the communication pipe 16, and then expands in the atmosphere from the external discharge port 18 through the tail pipe 17. Discharged inside.
[0049]
As shown in FIGS. 4 to 6, a stay 30 is fixed to the outer periphery of the front end portion of the catalyst cylinder 13 by a plug weld portion 31, and a contact portion 32 formed at a part thereof is a front end of the second diffuser pipe 11. The cantilever is supported by abutting on the inner peripheral surface.
[0050]
A flow passage 33 having a sufficiently large gap is formed between the catalyst cylinder 13 and the second diffuser pipe 11, and the catalyst 34 is carried on the inner and outer peripheral surfaces of the second diffuser pipe 11 and the catalyst cylinder 13. Has been.
[0051]
The catalyst cylinder 13 is formed by forming a punching metal into a cylindrical shape so as to have a large number of small holes 35, welding between circumferential ends, and carrying a catalyst 34 around the periphery via ceramic coating. In addition, a known composition and method can be adopted as the supporting method.
[0052]
The stay 30 includes a fixing portion 36, a bent portion 37, and an abutting portion 32, and the fixing portion 36 is a portion that is attached to the catalyst cylinder 13 by the plug welding portion 31 along the outer periphery of the front end portion of the catalyst cylinder 13.
[0053]
The bent portion 37 is a portion where both end portions of the fixing portion 36 in the circumferential direction of the catalyst cylinder 13 are bent outward in the radial direction of the catalyst cylinder 13.
[0054]
The contact portion 32 is a portion where the tip of the bent portion 37 is further bent along the front inner peripheral surface of the second diffuser pipe 11, and has the same inclination as the inner peripheral surface of the second diffuser pipe 11. Has a tapered shape.
[0055]
Therefore, when the catalyst cylinder 13 is inserted into the second diffuser pipe 11 from the rear end side, the contact portion 32 comes into close contact with the front inner peripheral surface of the second diffuser pipe 11 by tapering.
[0056]
At this time, the fixed portion 36 and the abutting portion 32 are maintained at an interval of the dimension d by the bent portion 37, so that the dimension d or more is between the catalyst cylinder 13 and the inner peripheral surface of the second diffuser pipe 11. A gap is formed, and this gap portion becomes the flow passage 33 (FIG. 4).
[0057]
Although not apparent from the drawings, the contact portion 32 is cantilevered by plug welding on the front inner peripheral surface of the second diffuser pipe 11.
[0058]
By plug welding this portion, the silencer 23 is fitted onto the outer peripheral surface of the second diffuser pipe 11 from the small diameter side and welded after the contact portion 32 is welded.
[0059]
The rear end portion of the catalyst cylinder 13 protrudes greatly downstream as shown by the dimension D from the rear end portion of the second diffuser pipe 11 (FIG. 1).
[0060]
The same catalyst 34 is also carried on the inner and outer peripheral surfaces of the second diffuser pipe 11, the inner peripheral surface of the first diffuser pipe 10 in the first expansion chamber 6, and the outer peripheral surface of the first expansion chamber 6. Yes.
[0061]
However, the portion that penetrates the partition wall 4 on the outer peripheral surface of the first diffuser pipe 10 is masked with a masking tape in advance so as not to carry the catalyst, thereby ensuring weldability with the partition wall 4.
[0062]
Further, reference numeral 38 in FIG. 1 is an exhaust inflow side end of the first diffuser pipe 10, and 39 is an exhaust outflow side end of the second diffuser pipe 11. Reference numeral 13 a denotes an exhaust outflow side end of the catalyst cylinder 13.
[0063]
Next, the operation of this embodiment will be described. In FIG. 1, the exhaust gas that has entered the first diffuser pipe 10 from the exhaust pipe 1 comes into contact with the catalyst 34 carried on the inner peripheral surface in the highest temperature state, and is efficiently purified. One diffuser pipe 10 is heated from the inside by hot exhaust gas and reaction heat.
[0064]
Thereafter, the exhaust gas that has entered the second diffuser pipe 11 is divided into one that travels through the flow passage 33 formed between the second diffuser pipe 11 and the catalyst cylinder 13 and one that travels through the catalyst cylinder 13. .
[0065]
The exhaust gas traveling in the flow passage 33 is heated in the first diffuser pipe 10, and the catalyst on the inner peripheral surface of the second diffuser pipe 11 and the outer peripheral surface of the catalyst cylinder 13 is still kept at a relatively high temperature. Oxidation is promoted by contact with 34 and further purified.
[0066]
Further, the exhaust gas traveling through the catalyst cylinder 13 is purified by the catalyst 34 on the inner peripheral surface of the catalyst cylinder 13, and part of the exhaust gas gradually passes outside from the small hole 35 of the catalyst cylinder 13, and contacts the catalyst 34 at this time. Then, the chemical reaction is promoted to be purified.
[0067]
At this time, since the second diffuser pipe 11 has a divergent shape, the exhaust gas flowing in the interior gradually lowers the internal pressure toward the rear end, and the exhaust gas in the catalyst cylinder 13 passes through the small hole 35 to the outside. Since it becomes easy to flow out, purification efficiency improves.
[0068]
In addition, since the catalyst cylinder 13 protrudes downstream from the second diffuser pipe 11 by the dimension D, the exhaust gas passing through the catalyst cylinder 13 passes from the rear end portion of the second diffuser pipe 11 at this protruding portion. Since it becomes easy to be sucked out from the small hole 35 by using the expansion flow of the exhaust gas that comes out and expands, the purification efficiency is further improved.
[0069]
Further, the inner peripheral surface of the second diffuser pipe 11 and the surface of the catalyst cylinder 13 are heated by the reaction heat generated by the chemical reaction in the supported catalyst 34 to increase the temperature, and the second diffuser pipe 11 and the catalyst cylinder are heated. The exhaust gas that has passed through 13 is also heated.
[0070]
For this reason, when the exhaust gas that has passed through the second diffuser pipe 11 and the catalyst cylinder 13 expands in the third expansion chamber 8 and moves toward the first expansion chamber 6 while gradually reducing the exhaust temperature, It contacts the outer surface of the diffuser pipe 11 and is further purified by the catalyst 34 carried thereon.
[0071]
At this time, the exhaust gas and the second diffuser pipe 11 and the catalyst cylinder 13 are heated, so that the purification efficiency is improved.
[0072]
The exhaust gas purified in the third expansion chamber 8 in this way enters the first expansion chamber 6 and comes into contact with the catalyst 34 carried on the outer surface of the first diffuser pipe 10 here.
[0073]
At this time, the first diffuser pipe 10 is heated from the inside to a sufficiently high temperature, and the exhaust gas entering from the third expansion chamber 8 also reacts with the reaction heat of the second diffuser pipe 11 and the catalyst cylinder 13. Although it has been heated by the above, it has been maintained at a relatively high temperature despite a relatively long time after leaving the second diffuser pipe.
[0074]
For this reason, the exhaust gas is in contact with the catalyst 34 supported on the outer surface of the first diffuser pipe 10 even in the first expansion chamber 6 near the external discharge port 18, and is sufficient to be discharged efficiently and to the outside. It is finally purified to a certain extent.
[0075]
Accordingly, since the exhaust gas flowing in from the exhaust pipe 1 is purified with high purification efficiency in the muffler 2, the range in which the catalyst 34 is directly supported other than the catalyst cylinder 13 is within the range of the first diffuser pipe 10 and the second diffuser. Compared to the case where the pipe 11 is sufficient and the catalyst is supported on the partition walls 4 and 5, the communication pipes 15 and 16, the tail pipe 17 and the like, the surface area of the catalyst can be remarkably reduced, and the cost can be reduced accordingly.
[0076]
In addition, since the porous catalyst cylinder 13 is concentrically inserted and arranged inside the second diffuser pipe 11, the catalyst cylinder 13 has an influence on the length of the muffler 2 as compared with the conventional one in which the catalyst cylinders 13 are arranged in series. Therefore, the entire exhaust system can be easily made compact.
[0077]
At this time, since the catalyst cylinder 13 purifies the exhaust gas before expansion in the first diffuser pipe 11, the purification efficiency is high, and the catalyst cylinder 13 can be made relatively long as substantially the same as the length of the first diffuser pipe 11. A surface area required to achieve a predetermined purification level can be easily secured.
[0078]
In addition, even when the length tends to be limited, such as a muffler for a small vehicle such as a scooter, a catalyst having a sufficient surface area can be easily disposed, and the design for that is simplified.
[0079]
Furthermore, a separate catalyst device is not arranged in series with the exhaust pipe 1 or the diffuser pipe (10, 11), and an exhaust gas flow passage 33 is secured between the catalyst cylinder 13 and the second diffuser pipe 11. In addition, since the exhaust pulsation is hardly affected, the purification efficiency can be increased without causing a decrease in engine output, and the design for this can be facilitated.
[0080]
The present invention can be variously modified. For example, a plurality of catalyst cylinders having different diameters can be concentrically inserted into the second diffuser pipe 11.
[0081]
Further, the catalyst 34 carried on the inner and outer peripheral surfaces of the diffuser pipe (10, 11) can be omitted or limited to a part.
[0082]
On the contrary, if a sufficient surface area of the catalyst can be secured, the catalyst cylinder 13 can be omitted and only the structure in which the catalyst 34 is directly supported on the inner and outer peripheral surfaces of the diffuser pipes (10, 11) can be obtained.
[0083]
In this case, the catalyst can be supported at least in a range including the vicinity of the entrance side and the exit side of the diffuser pipe (10, 11).
[0084]
Furthermore, it is good also as a part extended in the muffler 2 of the exhaust pipe 1 instead of a diffuser pipe (10, 11).
[Brief description of the drawings]
1 is a longitudinal cross-sectional view of a muffler part. FIG. 2 is an overall view of an exhaust system using a muffler. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 1. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the catalyst cylinder. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of line 6-6 in FIG. 5. [Explanation of symbols] 1: exhaust pipe, 2: muffler, 10: 1st diffuser pipe, 11: 2nd diffuser pipe, 13: catalyst cylinder, 30: stay, 33: flow path, 34: catalyst

Claims

エンジンから延びる排気管と、この排気管に接続されたマフラーと、このマフラー内へ配設されかつ一端を前記排気管に連通接続された排気管内挿部と、マフラー内に担持された触媒とを備えた触媒付排気装置において、
前記排気管内挿部を、排気ガスの流出方向へ末広がり状に拡径するディフューザーパイプとし、このディフューザーパイプ内へ表面に触媒を担持した触媒筒を略同心状に挿入し、この触媒筒の排気上流側端部に固着されたステーのみを介して、前記ディフューザーパイプの末広がり状部における排気上流側端部である小径部側部分にて片持支持させるとともに、
前記ステーは、前記触媒筒の排気上流側端部周囲へ固着される触媒筒固着部と、テーパー状をなして前記ディフューザーパイプの前記小径部側部分内面へ当接する当接部とを備えることを特徴とする触媒付排気装置。An exhaust pipe extending from the engine, a muffler connected to the exhaust pipe, an exhaust pipe insertion portion disposed in the muffler and having one end connected to the exhaust pipe, and a catalyst carried in the muffler In the equipped exhaust system with catalyst,
Wherein the exhaust pipe insertion portion, a diffuser pipe whose diameter increases in the flared to the outflow direction of the exhaust gas, a catalyst tube carrying a catalyst on the front surface to the diffuser pipe inserted substantially concentrically, the exhaust of the catalyst tube Through only the stay fixed to the upstream end, the cantilever is supported at the small diameter portion side portion that is the exhaust upstream end of the diffuser pipe at the end widening portion,
The stay includes a catalyst cylinder fixing portion that is fixed around the exhaust upstream side end portion of the catalyst cylinder, and a contact portion that forms a taper and contacts the inner surface of the small diameter portion side portion of the diffuser pipe. An exhaust system with a catalyst.

前記触媒筒の排気流出側端部がディフューザーパイプの排気流出側端部よりも長く排気ガスの流出方向へ突出していることを特徴とする請求項１記載の触媒付排気装置。The exhaust apparatus with a catalyst according to claim 1, wherein the exhaust gas outlet side end portion of the catalyst cylinder protrudes in the exhaust gas outlet direction longer than the exhaust gas outlet side end portion of the diffuser pipe.

前記触媒筒とディフューザーパイプの間に排気ガスの流通路を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の触媒付排気装置。Before Kisawa medium cylinder and with catalyst exhaust system according to claim 1 or 2, wherein the forming the flow path of the exhaust gas between the diffuser pipes.

前記ディフューザーパイプの少なくとも一部の内外周両面に触媒を坦持したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した触媒付排気装置。The exhaust apparatus with a catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein a catalyst is supported on both inner and outer peripheral surfaces of at least a part of the diffuser pipe.

前記ディフューザーパイプの内外周両面に前記触媒を坦持する範囲は、前記ディフューザーパイプの排気流入側端部近傍部分及び排気流出側端部近傍部分を含むことを特徴とする請求項４記載の触媒付排気装置。Range bears the catalyst on the inner periphery side of the diffuser pipe, with the catalyst of claim 4, wherein the containing exhaust inlet side end portions near portion and the exhaust outlet side end portion vicinity of the diffuser pipe Exhaust system.