JP4024127B2 - Exhaust device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気管の途中に設けられた排気浄化装置と排気マフラとを備える内燃機関の排気装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の排気ガスを浄化するための排気浄化装置が排気管の途中に設けられた排気装置として、例えば特許文献1に開示されたものがある。この排気装置では、排気ガスを浄化する主触媒および副触媒が排気管の途中に設けられる。各触媒は、上流側および下流側にそれぞれ位置する排気管の径よりも大径の収容部に収容される。そのため、収容部の上流側部分は、排気ガスの下流に向かって流路面積が増加するダイバージェント部に形成され、収容部の下流側部分は、排気ガスの下流に向かって流路面積が減少するコンバージェント部に形成される。
【0003】
また、排気管の途中に排気ガスが流出する孔が設けられた排気装置として、例えば特許文献2および特許文献3に開示されたものがある。特許文献2に開示されたマフラでは、マフラの第1膨張室内に保持されたディフューザパイプに第1膨張室内に挿入された排気管の後部が嵌合され、排気管には第1膨張室に開放する調整孔が設けられる。そして、調整孔により、排気脈動波を利用して特定の回転域で高出力を得るようにしたときの出力の谷が補正される。
【0004】
さらに、特許文献3に開示された排気消音器では、消音器の排気入口に接続された排気管には、排気入口および排気出口を結ぶ貫通管が連接される。貫通管は、前部消音室内に位置するテーパ部と該テーパ部から排気出口に至る直管部とからなる。そして、テーパ部には、前部消音室に連通する多数の通孔が設けられ、直管部には、中間消音室に連通する弁孔と、この弁孔と直管部とを交互に開閉する切換弁が設けられる。そして、切換弁が直管部を遮断するときに、排気管からの排気ガスは、多数の通孔を通って前部消音室に流出し、さらに後部消音室、次いで中間消音室を経て排気出口に達する。また、切換弁が直管部を部分的に開くと、一部の排気ガスは、多数の通孔から流出して、前部消音室、後部消音室および中間消音室を順次通って排気出口に達し、残りの排気ガスは、貫通管のみを通って排気出口に達する。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−204931号公報
【特許文献2】
特許2737079号公報
【特許文献3】
特開平2−81911号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
排気通路を形成する排気管内で発生する反射圧力波に基づく排気脈動を利用することにより、排気効率を高めたり、新気の吹抜けを防止または抑制して、機関出力を増加させることができることはよく知られている。そのときは、発生する反射圧力波が適切な時期に排気ポートの排気口に達するように、排気管での反射圧力波の発生部位の排気通路における位置を適切に設定する必要がある。
【0007】
ところで、排気管の途中に排気浄化装置が設けられる場合、排気浄化装置の浄化エレメント(例えば特許文献1の触媒が相当する。)での排気ガスの通路を確保する必要があることから、特許文献1の従来技術のように、排気浄化装置は、負の反射圧力波が発生するダイバージェント部と、正の反射圧力波が発生するコンバージェント部を有する。そして、一般的には、負の反射圧力波は、排気ガスの流出を促進することから排気効率の向上に寄与する一方で、正の反射圧力波は、排気ガスの流出を抑制することから、その発生部位の排気通路での位置が適切に設定される場合には新気の吹抜けを抑制するものの、そうでない場合には排気効率を低下させる傾向を有する。
【0008】
そのため、浄化エレメントを有する排気浄化装置を備える排気装置において、排気脈動を利用して排気効率ひいては機関出力を高めるためには、反射圧力波が発生する部位であるダイバージェント部およびコンバージェント部、特に、排気効率を低下させる正の反射圧力波を発生するコンバージェント部の排気通路での位置を適切に設定する必要がある。
【0009】
しかしながら、排気浄化装置の設置箇所は、車体でのレイアウトを考慮しつつ、例えば、触媒が早期に活性温度に達するように、排気ガスの温度が高く保たれている排気ポートにできるだけ近い箇所や、触媒の活性温度を維持することが容易な箇所など、良好な浄化性能を確保する観点から設定されることが多い。そのため、正の反射圧力波が発生するコンバージェント部が、新気の吹抜けを抑制して機関出力を増加させるような位置に設けられることは殆どなく、この反射圧力波が、円滑な排気ガスの排出を阻害して、排気効率を低下させ、機関出力を低下させることが多かった。
【0010】
さらに、コンバージェント部により発生する正の反射圧力波により、浄化エレメントの直下流での圧力(背圧)が高くなって、浄化エレメントでの排気ガスの流速が低下したり、流速の分布が不均一になって、排気浄化装置の浄化性能が低下していた。
【0011】
また、特許文献2,3の従来技術は、排気管または排気管に接続される貫通管のテーパ部に孔が設けられたものであるが、いずれも排気浄化装置を備えておらず、したがって排気浄化装置と関連して孔が設けられたものではない。
【0012】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排気管の途中に排気浄化装置が設けられた排気装置を備える内燃機関において、機関出力の増加および排気浄化装置の浄化性能の向上を図ることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項1記載の発明は、排気マフラと、内燃機関の排気ポートと前記排気マフラの消音空間との間に設けられた排気管と、該排気管の途中に設けられた排気浄化装置とを備え、前記排気管は、前記排気浄化装置よりも上流および下流にそれぞれ配置された上流側排気管と下流側排気管とを有し、前記排気浄化装置は浄化エレメントと排気ガスが該浄化エレメントに流入する入口路を形成する入口部と浄化後の排気ガスが前記浄化エレメントから流出する出口路を形成する出口部とを有する内燃機関の排気装置において、前記消音空間は、隔壁により区画された複数の消音室から構成され、前記浄化エレメントは前記消音室内に配置され、前記下流側排気管は、前記隔壁を貫通し前記浄化エレメントが配置された前記消音室とは別の前記消音室内でU字状の曲管部を形成して延びた後に、前記隔壁を再度貫通して前記浄化エレメントが配置された前記消音室内で延びており、前記下流側排気管の出口は、前記浄化エレメントが配置された前記消音室内で、前記出口部よりも前記入口部寄りで開放し、前記出口部は排気ガスの下流に向かって流路面積が減少するコンバージェント部を有し、前記出口部または前記下流側排気管の上流端側部分には、排気ガスの一部を流出させる単数または複数のリーク通路が設けられた内燃機関の排気装置である。
【0014】
これにより、出口部または下流側排気管の上流端側部分を流れる排気ガスの一部がリーク通路を通って流出して、浄化エレメントよりも下流の排気ガスの圧力が減少すると共に、リーク通路の部分では負の反射圧力波が発生し、コンバージェント部またはコンバージェント部に近接した部位で発生するこの負の反射圧力波により、コンバージェント部で発生する正の反射圧力波が減衰する。このため、正の反射圧力波が排気ガスの流れを阻害することが抑制され、さらに排気浄化装置での背圧が減少して、排気浄化装置内における排気ガスの流速の低下が抑制される。
【0015】
この結果、請求項1記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、上流側排気管と下流側排気管との間に設けられた排気浄化装置は、その出口部にコンバージェント部を有し、出口部または下流側排気管の上流端側部分には、排気ガスの一部を流出させる単数または複数のリーク通路が設けられたことにより、排気浄化装置の浄化エレメントよりも下流の排気ガスの圧力が減少すると共にコンバージェント部で発生する正の反射圧力波が減衰するので、排気管の途中に排気浄化装置が設けられた排気装置を備える内燃機関において、排気効率が向上して機関出力が増加する。そのうえ、正の反射圧力波による排気浄化装置内での排気ガスの流速の低下が抑制されるので、排気浄化装置の浄化性能が向上する。
【0016】
なお、この明細書において、「上流」および「下流」とは、それぞれ排気ガスの流れに関しての「上流」および「下流」を意味し、「流れ」とは、排気ガスの流れを意味する。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図1ないし図5を参照して説明する。
本発明の第1実施例を示す図1を参照すると、本発明が適用された排気装置Eは、自動二輪車または小型車両に搭載される単気筒の4サイクル内燃機関(図示されず)の排気装置である。シリンダ内を往復動するピストンを有する前記内燃機関の燃焼室から排出された燃焼ガスである排気ガスを浄化して大気中に排出する排気装置Eは、排気ガスの上流から下流に、順に、前記内燃機関の排気ポートに接続される導入管(図示されず)と、該導入管に接続される上流側排気管である第1排気管1と、第1排気管1に接続される排気浄化装置3と、排気浄化装置3に接続される下流側排気管である第2排気管2と、第2排気管2が開放する消音空間Sが形成される排気マフラ4と、消音空間Sに開放する入口6aおよび大気に開放する出口6bを有するテールパイプ6とを備える。
【0018】
それゆえ、排気浄化装置3を挟んで設けられる第1排気管1および第2排気管2と前記導入管とから構成される排気管Pは、前記排気ポートと消音空間Sとの間に設けられる。そして、排気浄化装置3は、車体におけるレイアウトを考慮したうえで、温度が比較的高い排気ガスが排気浄化装置3に流入するように、できるだけ前記排気ポートに近い位置で排気管Pの途中に設けられる。
【0019】
排気マフラ4は、外壁40と、外壁40の内部に形成される消音空間Sを複数の消音室に区画する隔壁、この第1実施例では複数の隔壁である第1,第2隔壁41,42と、を備える。第1,第2隔壁41,42により、消音空間Sは、それぞれ膨張室を構成する3つの第1,第2,第3消音室45,46,47に区画される。
【0020】
具体的には、外壁40は、筒状、この実施例では円筒状の中央部40aと、中央部40aの長手方向での一端側の第1端部40bと、中央部40aの長手方向での他端側の第2端部40cとからなる。中央部40aの内側には、中央部40aと共同して二重壁構造を構成する内壁40dが設けられ、中央部40aと内壁40dとの間には例えばグラスウールからなる吸音材料40eが充填される。
【0021】
そして、中央部40aと第1隔壁41と第2隔壁42とにより第1消音室45が形成され、第1消音室45を挟んで、第2,第3消音室46,47が形成される。すなわち、第2消音室46は中央部40aの一端部分と第1端部40bと第1隔壁41とにより形成され、第3消音室47は中央部40aの他端部分と第2端部40cと第2隔壁42とにより形成される。
【0022】
消音空間S内での排気ガスの流れの上流から下流に沿って順次位置する第1〜第3消音室45〜47は、流れに沿って隣接する消音室同士を連通する連通管、この実施例では複数の連通管である第1,第2連通管49,50を備える。第1連通管49は、第1隔壁41を貫通して配置されて、第1消音室45に開放する入口49aと、第2消音室46に開放する出口49bとを有する。第2連通管50は、第1隔壁41と第1消音室45と第2隔壁42とを貫通して配置されて、第2消音室46に開放する入口50aと、第3消音室47に開放する出口50bとを有する。
【0023】
排気マフラ4の外部で前記導入管に接続される第1排気管1は、第1端部40bと第2消音室46と第1隔壁41とを貫通して配置され、第1消音室45内で排気浄化装置3の入口部33に接続される。一方、第1消音室45内で排気浄化装置3の出口部34に接続される第2排気管2は、第2隔壁42を貫通して、第3消音室47内でU字状の曲管部を形成して延び、第2隔壁42を再度貫通して第1消音室45内で第1隔壁41の近くまで延びて配置される。そして、第2排気管2の出口2bは、第1隔壁41に近接して位置すると共に第1隔壁41に対向して第1消音室45に開放する。
また、テールパイプ6は、第2端部40cを貫通して配置され、排気ガスの流れで最も下流に位置する第3消音室47に開放する入口6aを有する。
【0024】
それゆえ、第2排気管2の全体は、第1,第3消音室45,47内に配置され、排気浄化装置3の全体は、第2排気管2の出口2bが開放する第1消音室45内に配置される。この排気浄化装置3は、排気ガス中の有害成分を無害化して排気ガスを浄化する物質、この実施例では排気ガス中のNOx(窒素酸化物)、HC(炭化水素)およびCO(一酸化炭素)を浄化する三元触媒が担持されたモノリス型担持体から構成される触媒部30と、該触媒部30を収容するケーシング31とを有する。それゆえ、触媒部30は、排気ガスを浄化する浄化エレメントを構成する。
【0025】
このように、三元触媒を有する排気浄化装置3が、前記排気管Pを構成する第1,第2排気管1,2の途中で、しかも排気マフラ4内に配置されることで、触媒が活性温度に達するまでの時間を短縮することができるうえ、排気マフラ4内で排気浄化装置3が保温される。
【0026】
ケーシング31は、触媒部30を保持する保持部32と、前記排気ポートからの排気ガスを触媒部30に導くために触媒部30の入口端30aよりも上流に位置する入口路35を形成する入口部33と、触媒部30で浄化された排気ガスを第2排気管2の入口に導くために触媒部30の出口端30bよりも下流に位置する出口路36を形成する出口部34とから構成される。
【0027】
保持部32は、第1,第2排気管1,2よりも大きな内径を有し、かつ流れに沿ってほぼ一定の流路面積を形成する円筒状の主管37の一部により構成される。入口部33は、主管37に接続されて下流に向かって流路面積が増加するダイバージェント部を構成するテーパ管38と主管37の一部である上流端部37aとから構成される。そして、出口部34は、主管37に接続されて下流に向かって流路面積が減少するコンバージェント部を構成するテーパ管39と主管37の一部である下流端部37bとから構成される。
そして、図1に示されるように、触媒部 30 は第1消音室 45 内に配置され、第2排気管2は、第1消音室 45 とは別の第3消音室 47 内でU字状の曲管部を形成する。そして、出口2bは、触媒部 30 が配置された第1消音室 45 内で、出口部 34 よりも入口部 33 側で開放する。
【0028】
テーパ管39には、出口路36を通る排気ガスの一部を第1消音室45に流出させるリーク通路を構成するリーク孔7が、第1消音室45に開放する出口を有するように形成される。複数個、ここでは6つのリーク孔7は、テーパ管39において、テーパ管39の入口端39a寄りに位置する部分、すなわちテーパ管39の出口端39bよりも入口端39aに近い位置にある部分からなる上流側部39cに、好ましくは入口端39aの近傍で、周方向にほぼ等間隔に形成される。それゆえ、テーパ管39において、入口端39aよりも出口端39bに近い位置にある部分および入口端39aと出口端39bとの中間位置にある部分からなる下流側部39dには、リーク孔7は形成されていない。
【0029】
そして、第1消音室45において、リーク孔7は第2隔壁42に近接して位置する。それゆえ、リーク孔7は、第1隔壁41に近接して位置すると共に第1隔壁41に対向して開口する第2排気管2の出口2bから、第1消音室45内で前記長手方向に離れて配置されている。
【0030】
次に、前述のように構成された第1実施例の作用および効果について説明する。
前記内燃機関が運転されて、前記排気ポートから流出した排気ガスは、前記導入管および第1排気管1を通って、排気浄化装置3に流入し、排気浄化装置3で浄化された排気ガスは、第2排気管2を通って第1消音室45に流入する。第1消音室45内で膨張することにより、減圧され、かつ消音された排気ガスは、第1連通路49を通って第2消音室46に流入し、さらに第2消音室46から第2連通管50を通って第3消音室47に流入する。
【0031】
このとき、排気ガスは、順次、第2消音室46内および第3消音室47内で、それぞれ、膨張することにより、減圧され、かつ消音される。このようにして、十分に消音された排気ガスは、第3消音室47からテールパイプ6を通って外気中に放出される。それゆえ、第1〜第3消音室45〜47における圧力の大きさおよび排気脈動の大きさは、下流に位置する消音室ほど、すなわち第1消音室45、第2消音室46、第3消音室47の順に小さくなる。
【0032】
また、前記内燃機関が冷機状態から運転されたとき、触媒部30を備える排気浄化装置3は、前記排気ポートに比較的近い位置で第1排気管1および第2排気管2の間に設けられることにより、比較的高温の排気ガスで排気浄化装置3の触媒を早期に活性温度に達するように加熱でき、しかも排気浄化装置3は、排気マフラ4内に配置されることにより、排気マフラ4内で保温されるので、触媒の活性温度を維持することが容易になって、良好な浄化性能を確保することができる。
【0033】
排気浄化装置3のコンバージェント部を構成するテーパ管39の上流側部39c、好ましくは入口端39aの近傍に、テーパ管39内の浄化された排気ガスの一部を流出させるリーク孔7が設けられたことにより、リーク孔7を通って出口路36の一部の排気ガスが流出して、触媒部30よりも下流の排気ガスの圧力が減少すると共に、リーク孔7の部分では負の反射圧力波が発生し、しかもリーク孔7は、流路面積の変化が大きいことに起因して強い正の反射圧力波が発生する箇所である入口端39aに近接した位置であるテーパ管39の上流側部39c、好ましくは入口端39aの近傍に位置するので、テーパ管39で発生する正の反射圧力波が効果的に減衰する。また、リーク孔7は入口端39aに近い位置にあるほど、正の反射圧力波を減衰させるうえでより効果的である。
【0034】
このように、触媒部30よりも下流の排気ガスの圧力が減少すると共にテーパ管39で発生する正の反射圧力波が減衰するので、排気管Pの途中に排気浄化装置3が設けられた排気装置Eを備える内燃機関において、排気効率が向上して、機関出力が増加する。そのうえ、正の反射圧力波による排気浄化装置3内での排気ガスの流速の低下が抑制されるので、排気浄化装置3の浄化性能が向上する。さらに、6つのリーク孔7は周方向にほぼ等間隔に形成されることにより、流速の分布が均一化されて、この点でも排気浄化装置3の浄化性能が向上する。
【0035】
また、リーク孔7は、第1消音室45内で、第2排気管2の出口2bから前記長手方向に離れて配置されていることにより、リーク孔7からの排気ガスの流出が、出口2bから流出する排気ガスの高圧の圧力波により阻害されることが極力回避される。
【0036】
排気浄化装置3が消音空間Sを構成する第1消音室45内に配置されたことにより、リーク孔7からの排気ガスは、第1消音室45内に流出して減圧され、さらに第2,第3消音室46,47で減圧されて消音されるので、リーク孔7から流出する排気ガスにより発生する排気音が低減する。そのうえ、排気マフラ4が、排気浄化装置3および第2排気管2に対する防護部材となるので、簡単な構造により、運転者や障害物などが、反応熱により高温となる排気浄化装置3、そして第2排気管2に接触することを、防護部材を別途設けるなど部品点数を増加させることなく、確実に防止することができる。
【0037】
さらに、排気マフラ4の消音空間Sを構成する第1〜第3消音室45〜47において、リーク孔7の出口および第2排気管2の出口2bが共に第1消音室45に開放することにより、第2排気管2およびリーク孔7からそれぞれ流出する排気ガスによる排気音を低減するための消音室が共用されるので、排気マフラ4の大型化およびその内部構造の複雑化を回避することができて、排気装置Eのコスト削減ができる。
【0038】
リーク孔7は、テーパ管39の上流側部39cに形成され、下流側部39dには形成されていないことにより、テーパ管39の強度低下が防止される。
また、第2排気管2が、第3消音室47を通って第1消音室45まで延びることにより、長い通路長を有する排気管Pを利用して前記内燃機関の低速回転時の排気慣性効果が得られるので、低速回転時にも所要の機関出力を確保することができる。
【0039】
次に、図2,図3を参照して、本発明の第2,第3実施例を説明する。第2,第3実施例は、第1実施例とは、リーク孔7を通って流出する排気ガスの流出先の消音室が主として相違し、その他は基本的に同一の構成を有するものである。そのため、同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第1実施例の部材と同一の部材または対応する部材については、同一の符号を使用した。
【0040】
第2実施例を示す図2を参照すると、テーパ管39を含む出口部34が第3消音室に配置され、リーク孔7は、消音空間Sを構成する消音室のうち排気脈動が最小となる第3消音室47に開放する。それゆえ、排気浄化装置3は、第2隔壁42を貫通して第1消音室45と第3消音室47とに跨って配置される。
【0041】
この第2実施例によれば、第1実施例と同様の作用および効果が奏されるほか、次の作用および効果が奏される。すなわち、排気マフラ4の消音空間Sを構成する第1〜第3消音室45〜47において、リーク孔7の出口は、第1消音室45とは異なる消音室であって、第1〜第3消音室45〜47のうち最も下流に位置する第3消音室47に開放することにより、リーク孔7からの排気ガスは、第2排気管2からの排気ガスが流出することに起因して高圧でありしかも大きな排気脈動が存在する第1消音室45とは異なる消音室である第3消音室47に流出する。そして、この第3消音室47は、排気マフラ4に形成される第1〜第3消音室45〜47のうち最も低圧でありしかも排気脈動が最小の消音室であるので、テーパ管39での正の反射圧力波が一層減衰する。その結果、正の反射圧力波に起因する排気ガスの流れの阻害が一層抑制されるので、排気効率が一層向上して、機関出力が一層増加する。そのうえ、正の反射圧力波による排気浄化装置3内での排気ガスの流速の低下が一層抑制されて、排気浄化装置3の浄化性能が一層向上する。
【0042】
次に、第3実施例を示す図3を参照すると、排気マフラ4には第1,第2隔壁41,42の間に第3隔壁43を備え、この第3隔壁43により、第1消音室45と第3消音室47との間にそれら消音室に連通することなく独立した膨張室としての第4消音室48が形成される。この第4消音室48は、1または複数の放出管44を通じて外気に連通している。そのため、第4消音室48の圧力は第3消音室47よりも低く、かつ第4消音室48内の排気脈動は、第3消音室47内の排気脈動よりも極めて小さいか、もしくは殆ど存在しない。
【0043】
そして、テーパ管39を含む出口部34が消音空間Sを構成する第4消音室48に配置され、リーク孔7は第4消音室48に開放する。それゆえ、排気浄化装置3は、第3隔壁43を貫通して第1消音室45と第4消音室48とに跨って配置される。
【0044】
この第3実施例によれば、第1実施例と同様の作用および効果が奏されるほか、次の効果が奏される。すなわち、第4消音室48は、第3消音室47よりも低圧で、外気圧に近く、しかも排気脈動が極めて小さいかもしくは殆どないので、テーパ管39での正の反射圧力波が第2実施例に比べて一層減衰する。この結果、排気効率の向上による機関出力の増加、および排気浄化装置3内での排気ガスの流速の低下の抑制による排気浄化装置3の浄化性能の向上の点で、第2実施例の効果よりも優れた効果が奏される。
【0045】
次に、図4,図5を参照して、本発明の第4実施例を説明する。ここで、第1実施例と同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第1実施例の部材と同一の部材または対応する部材については、同一の符号を使用した。
【0046】
図4,図5を参照すると、排気装置Eは、前記内燃機関の前記排気ポートに接続される前記導入管に接続される第1排気管1と、排気浄化装置3と、第2排気管2と、第2排気管2が開放する消音空間Sが形成される排気マフラ4と、消音空間Sに開放する入口6aおよび大気に開放する出口6bを有するテールパイプ6とを備える。
【0047】
排気マフラ4は、複数の隔壁である第1,第2隔壁41,42を備える。第1,第2隔壁41,42により、消音空間Sは、3つの第1,第2,第3消音室45〜47に区画される。そして、ケーシング40の中央部40aと第1隔壁41と第2隔壁42とにより排気ガスの流れで最も下流に位置する第3消音室47が形成され、該第3消音室47を挟んで、第1,第2消音室45,46が形成される。すなわち、第1消音室45は中央部40aの一端部分と第1端部40bと第1隔壁41とにより形成され、第2消音室46は中央部40aの他端部分と第2端部40cと第2隔壁42とにより形成される。
【0048】
消音空間S内での排気ガスの流れの上流から下流に沿って順次位置する第1〜第3消音室45〜47は、流れに沿って隣接する消音室同士を連通する第1,第2連通管49,50を備える。第1連通管49は、第1隔壁41と第3消音室45と第2隔壁42とを貫通して配置されて、第1消音室45に開放する入口49aと、第2消音室46に開放する出口49bとを有する。第2連通管50は、第2隔壁42を貫通して配置されて、第2消音室46に開放する入口50aと、第3消音室47に開放する出口50bとを有する。
【0049】
排気マフラ4の外部で前記導入管に接続される第1排気管1は、第1端部40bを貫通して配置され、第1消音室45内で、排気浄化装置3の入口部33に接続される。一方、第3消音室47内で排気浄化装置3の出口部34に接続される第2排気管2は、第2隔壁42を貫通して、第2消音室46内でU字状の曲管部を形成して延び、第2隔壁42を再度貫通して第3消音室47と第1隔壁41とを貫通して配置され、その出口2bは第1消音室45に開放する。また、テールパイプ6は、第2端部40cと第2隔壁42とを貫通して配置され、第3消音室47に開放する入口6aを有する。
【0050】
第1実施例の排気浄化装置3と同様である排気浄化装置3は、第1隔壁41を貫通して第1消音室45と第3消音室47とに跨って配置される。そして、触媒部30を保持する保持部32と、触媒部30の入口端30aよりも上流に位置する入口路35を形成する入口部33と、触媒部30の出口端30bよりも下流に位置する出口路36を形成する出口部34とから構成されるケーシング31において、テーパ管39を有する入口部33と保持部32の一部とは第1消音室45内に配置され、テーパ管39を有する出口部34と保持部32の残りの部分とは第3消音室47内に配置される。
そして、図4に示されるように、触媒部 30 は第1,第3消音室 45 47 内に配置され、第2排気管2は、第1,第3消音室 45 47 とは別の第2消音室 46 内でU字状の曲管部を形成する。そして、出口2bは、触媒部 30 が配置された第1,第3消音室 45 47 内で、出口部 34 よりも入口部 33 側で開放する。
【0051】
第2排気管2のうち、出口部34の直下流に位置すると共に第3消音室47内に配置される上流端側部分20には、出口路36を通る排気ガスの一部を第3消音室47に流出させる多数のリーク孔8が、第3消音室47に開放する出口を有して形成される。この上流端側部分20は、ほぼ一定の流路面積を形成する直管部分の一部から構成され、その外周には、全てのリーク孔8の出口を覆う筒状に形成された吸音材、例えばグラスウールなどの多孔質材料からなる吸音部材9が固定されて装着される。
【0052】
さらに、上流端側部分20は、第2排気管2において、テーパ管39に接続される入口端2aの僅かに下流側の位置から、排気ガスの流れに沿う所定範囲内に設けられる。そして、この所定範囲は、リーク孔8による機関出力増加の観点から、正の反射圧力波が発生するテーパ管39に近い位置で適宜設定される。
【0053】
リーク孔8は吸音部材9により覆われることから、リーク孔8からの排気ガスの所要の流出量を確保するために、各リーク孔8の孔径は、前記第1〜第3実施例のリーク孔7に比べて大きくされ、リーク孔8の数も、リーク孔7に比べて多くされる。
【0054】
次に、前述のように構成された第4実施例の作用および効果について説明する。
前記排気ポートから流出した排気ガスは、前記導入管および第1排気管1を通って、排気浄化装置3に流入し、排気浄化装置3で浄化された排気ガスは、第2排気管2を通って第1消音室45に流入する。第1消音室45内で膨張することにより、減圧され、かつ消音された排気ガスは、第1連通路49を通って第2消音室46に流入し、さらに第2消音室46から第2連通管50を通って第3消音室47に流入する。そして、第1〜第3消音室45〜47を通って消音された排気ガスは、第3消音室47からテールパイプ6を通って外気中に放出される。
【0055】
また、排気浄化装置3は、第1実施例と同様に、排気マフラ4内で保温されるので、触媒の活性温度を維持することが容易になって、良好な浄化性能を確保することができる。
【0056】
そして、第2排気管2の上流端側部分20には、リーク孔8の出口を覆う吸音部材9が装着されたことにより、排気浄化装置3の出口部34から流出した直後の排気ガスの一部は、上流端側部分20において、多数のリーク孔8から吸音部材9を通って、消音空間Sを構成する消音室のうち排気脈動が最小になっている第3消音室47に流出する。このように、排気浄化装置3から流出した直後の排気ガスの一部が、排気脈動が最小になっている第3消音室47に流出することにより、触媒部30よりも下流の排気ガスの圧力が大幅に減少すると共に、リーク孔の部分では負の反射圧力波が発生し、この負の反射圧力波によりテーパ管39で発生する正の反射圧力波が減衰する。このため、第2実施例と同様の効果が奏されるうえ、次の効果が奏される。
【0057】
すなわち、リーク孔8の出口に作用する第3消音室47内の排気脈動が吸音部材9により減衰して、リーク孔8から流出する排気ガスが第3消音室47に流出し易くなり、触媒部30よりも下流の排気ガスの圧力が効果的に減少すると共に、リーク孔8の部分で発生する負の反射圧力波により、テーパ管39で発生する正の反射圧力波が効果的に減衰するので、排気効率が向上して機関出力が増加し、正の反射圧力波による排気浄化装置3内での排気ガスの流速の低下が抑制されるので、排気浄化装置3の浄化性能が向上する。
【0058】
さらに、リーク孔8から流出した排気ガスは吸音部材9を通過した後に第3消音室47内に流出するので、その排気ガスにより発生する排気音は、排気ガスが吸音部材9を通過する際に低減するうえ、その後第3消音室47内で膨張することによりさらに低減するので、リーク孔8から流出する排気ガスにより発生する排気音が一層低減する。
【0059】
また、第2排気管2が、第2消音室46と第3消音室47とを通って第1消音室45まで延びることにより、長い通路長を有する排気管Pを利用して前記内燃機関の低速回転時の排気慣性効果が得られるので、低速回転時にも所要の機関出力を確保することができる。
【0060】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
第1〜第3実施例において、リーク孔7は、触媒部30の出口端30bよりも下流であって、上流側部39cよりも上流に位置する下流端部37bにおいて、入口端39aの近傍に形成されてもよい。また、リーク孔7は、周方向で等間隔である必要はなく、また流れ方向において相互にずれる位置に形成されてもよい。さらに、リーク孔7の数は、6以外の複数または1であってもよく、リーク孔7の大きさも、その個数と同様に、機関出力の観点および排気浄化性能の観点から、最適な値に設定される。
さらに、第1実施例に比べて、正の反射圧力波の減衰作用はやや低下するものの、リーク孔7は下流側部39dに形成されてもよい。
【0061】
リーク通路は、前記第1〜第3実施例ではテーパ管39または主管37の下流端部37bに形成された孔から構成されたが、小径の管により形成されてもよく、これにより、排気浄化装置3のテーパ管39が配置される消音室を変更することなくリーク通路の出口が開放する消音室を変更することができる。また、コンバージェント部は、流路面積が不連続的に変化する管から構成されてもよい。
【0062】
第1〜第3実施例において、テーパ管39に設けられたリーク孔7を覆うように、吸音部材9と同様の吸音部材がテーパ管39の外周に装着されてもよい。その場合には、リーク孔8と同様に、排気ガスの所要の流出量を確保するために、各リーク孔7の孔径は、前記第1〜第3実施例のリーク孔7に比べて大きくされ、リーク孔7の数も多くされる。
【0063】
第1〜第3実施例において、触媒部30が主管37の下流端部37bまで達しており、保持部32が下流端部37bを含んで構成される場合には、出口部34は、下流端部37bを含むことなく、テーパ管39のみから構成される。触媒部30は、三元触媒を担持する担持体で構成されたが、酸化触媒または還元触媒を担持する担持体であってもよく、さらにその他の排気ガス中の有害成分を除去して排気ガスを浄化する部材から構成されてもよい。
【0064】
内燃機関は、多気筒であってもよく、その場合には排気管Pは、排気マニホルドを介して前記排気ポートに接続されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例である内燃機関の排気装置の縦断面図である。
【図2】 本発明の第2実施例である内燃機関の排気装置の要部縦断面図である。
【図3】 本発明の第3実施例である内燃機関の排気装置の要部縦断面図である。
【図4】 本発明の第4実施例である内燃機関の排気装置の縦断面図である。
【図5】 図4のV−Vでの断面図である
【符号の説明】
1…第1排気管、2…第2排気管、3…排気浄化装置、4…排気マフラ、6…テールパイプ、7,8…リーク孔、9…吸音部材、20…上流端側部分、30…触媒部、31…ケーシング、32…保持部、33…入口部、34…出口部、35…入口路、36…出口路、37…主管、38,39…テーパ管、39c…上流側部、40…外壁、41,42,43…隔壁、44…放出管、45〜48…消音室、49,50…連通管、E…排気装置、S…消音空間、P…排気管。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an exhaust device for an internal combustion engine including an exhaust purification device and an exhaust muffler provided in the middle of an exhaust pipe.
[0002]
[Prior art]
  As an exhaust device in which an exhaust purification device for purifying exhaust gas of an internal combustion engine is provided in the middle of an exhaust pipe, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. In this exhaust device, a main catalyst and a sub catalyst for purifying exhaust gas are provided in the middle of the exhaust pipe. Each catalyst is accommodated in an accommodating portion having a diameter larger than the diameter of the exhaust pipe positioned on the upstream side and the downstream side, respectively. Therefore, the upstream portion of the accommodating portion is formed as a divergent portion whose flow area increases toward the downstream side of the exhaust gas, and the downstream portion of the accommodating portion decreases in the flow area toward the downstream side of the exhaust gas. Formed in the convergent part.
[0003]
  Further, as an exhaust device provided with a hole through which exhaust gas flows out in the middle of the exhaust pipe, there are those disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3, for example. In the muffler disclosed in Patent Document 2, the rear portion of the exhaust pipe inserted into the first expansion chamber is fitted to the diffuser pipe held in the first expansion chamber of the muffler, and the exhaust pipe is opened to the first expansion chamber. An adjustment hole is provided. The adjustment hole corrects the trough of the output when a high output is obtained in a specific rotation region using the exhaust pulsation wave.
[0004]
  Further, in the exhaust silencer disclosed in Patent Document 3, a through pipe connecting the exhaust inlet and the exhaust outlet is connected to the exhaust pipe connected to the exhaust inlet of the silencer. The through pipe includes a tapered portion located in the front silencing chamber and a straight pipe portion extending from the tapered portion to the exhaust outlet. The taper portion is provided with a number of through holes communicating with the front silencing chamber, and the straight pipe portion is alternately opened and closed with a valve hole communicating with the intermediate silencing chamber and the valve hole and the straight pipe portion. A switching valve is provided. When the switching valve shuts off the straight pipe portion, the exhaust gas from the exhaust pipe flows out to the front silencing chamber through a number of through holes, and further passes through the rear silencing chamber and then the intermediate silencing chamber, and the exhaust outlet To reach. In addition, when the switching valve partially opens the straight pipe part, some exhaust gas flows out from many through holes and sequentially passes through the front silencing chamber, the rear silencing chamber and the intermediate silencing chamber to the exhaust outlet. The remaining exhaust gas reaches the exhaust outlet only through the through pipe.
[0005]
[Patent Document 1]
          JP 2000-204931 A
[Patent Document 2]
          Japanese Patent No. 2737079
[Patent Document 3]
          JP-A-2-81911
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
  By using exhaust pulsation based on the reflected pressure wave generated in the exhaust pipe that forms the exhaust passage, it is often possible to increase the engine output by improving exhaust efficiency or preventing or suppressing the blowout of fresh air Are known. In that case, it is necessary to appropriately set the position in the exhaust passage where the reflected pressure wave is generated in the exhaust pipe so that the generated reflected pressure wave reaches the exhaust port of the exhaust port at an appropriate time.
[0007]
  By the way, when an exhaust purification device is provided in the middle of an exhaust pipe, it is necessary to secure a passage for exhaust gas in a purification element of the exhaust purification device (for example, the catalyst of Patent Document 1 corresponds). As in the prior art of No. 1, the exhaust emission control device has a divergent portion where a negative reflected pressure wave is generated and a convergent portion where a positive reflected pressure wave is generated. And, generally, the negative reflected pressure wave contributes to the improvement of exhaust efficiency because it promotes the outflow of exhaust gas, whereas the positive reflected pressure wave suppresses the outflow of exhaust gas, When the position of the generation site in the exhaust passage is appropriately set, the blowout of fresh air is suppressed, but otherwise, the exhaust efficiency tends to be reduced.
[0008]
  Therefore, in an exhaust system provided with an exhaust purification device having a purification element, in order to increase exhaust efficiency and consequently engine output using exhaust pulsation, a divergent part and a convergent part, which are parts where reflected pressure waves are generated, particularly It is necessary to appropriately set the position of the convergent portion in the exhaust passage that generates a positive reflected pressure wave that lowers the exhaust efficiency.
[0009]
  However, the installation location of the exhaust purification device is, for example, a location as close as possible to the exhaust port where the temperature of the exhaust gas is kept high so that the catalyst reaches the activation temperature early, while considering the layout on the vehicle body, It is often set from the viewpoint of ensuring good purification performance, such as where it is easy to maintain the activation temperature of the catalyst. For this reason, the convergent portion where the positive reflected pressure wave is generated is rarely provided at a position where the blowout of fresh air is suppressed and the engine output is increased. In many cases, the emission was hindered, the exhaust efficiency was lowered, and the engine output was lowered.
[0010]
  Further, the positive reflected pressure wave generated by the convergent part increases the pressure (back pressure) immediately downstream of the purification element, and the flow rate of exhaust gas in the purification element decreases or the distribution of the flow rate is not stable. It became uniform and the purification performance of the exhaust purification device was reduced.
[0011]
  Further, the prior arts of Patent Documents 2 and 3 are provided with holes in the exhaust pipe or the tapered portion of the through pipe connected to the exhaust pipe, but none of them is provided with an exhaust purification device. There are no holes provided in connection with the purification device.
[0012]
  The present invention has been made in view of such circumstances., ExhaustIn an internal combustion engine having an exhaust device provided with an exhaust gas purification device in the middle of a trachea, an object is to increase engine output and improve the purification performance of the exhaust gas purification device.The
[0013]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
  The invention according to claim 1 includes an exhaust muffler, an exhaust pipe provided between an exhaust port of an internal combustion engine and a sound deadening space of the exhaust muffler, and an exhaust purification device provided in the middle of the exhaust pipe. The exhaust pipe has an upstream exhaust pipe and a downstream exhaust pipe respectively disposed upstream and downstream of the exhaust purification device, and the exhaust purification device flows the purification element and the exhaust gas into the purification element. In an exhaust system for an internal combustion engine having an inlet portion that forms an inlet passage and an outlet portion that forms an outlet passage through which purified exhaust gas flows out of the purification element,The silencing space is composed of a plurality of silencing chambers partitioned by a partition wall, the purification element is disposed in the silencing chamber, and the downstream exhaust pipe passes through the partition wall and the silencing element is disposed. The U-shaped curved pipe portion is formed and extended in the noise reduction chamber different from the chamber, and then extends again in the noise reduction chamber in which the purification element is disposed through the partition wall again. The outlet of the pipe is opened closer to the inlet portion than the outlet portion in the muffler chamber where the purification element is disposed,The outlet portion has a convergent portion whose flow area decreases toward the downstream side of the exhaust gas, and the outlet portion or the upstream end portion of the downstream side exhaust pipe allows a part of the exhaust gas to flow out. Or it is an exhaust device of an internal combustion engine provided with a plurality of leak passages.
[0014]
  As a result, a part of the exhaust gas flowing through the outlet portion or the upstream end portion of the downstream exhaust pipe flows out through the leak passage, and the pressure of the exhaust gas downstream from the purification element is reduced. A negative reflected pressure wave is generated in the portion, and the positive reflected pressure wave generated in the convergent portion is attenuated by the negative reflected pressure wave generated in the convergent portion or a portion close to the convergent portion. For this reason, it is suppressed that the positive reflected pressure wave inhibits the flow of the exhaust gas, the back pressure in the exhaust purification device is further reduced, and a decrease in the flow rate of the exhaust gas in the exhaust purification device is suppressed.
[0015]
  As a result, according to the first aspect of the present invention, the following effects can be obtained. That is, the exhaust gas purification device provided between the upstream side exhaust pipe and the downstream side exhaust pipe has a convergent part at the outlet part, and the exhaust part is provided with an exhaust part at the upstream end side part of the outlet part or the downstream side exhaust pipe. There was one or more leak passages that let some of the gas flow out.thingAs a result, the pressure of the exhaust gas downstream from the purification element of the exhaust purification device decreases, and the positive reflected pressure wave generated in the convergent portion is attenuated, so the exhaust device provided with the exhaust purification device in the middle of the exhaust pipe In the internal combustion engine having the above, the exhaust efficiency is improved and the engine output is increased. In addition, since the reduction in the flow rate of the exhaust gas in the exhaust purification device due to the positive reflected pressure wave is suppressed, the purification performance of the exhaust purification device is improved.
[0016]
  In this specification, “upstream” and “downstream” mean “upstream” and “downstream” with respect to the flow of exhaust gas, respectively, and “flow” means the flow of exhaust gas.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
  Referring to FIG. 1 showing a first embodiment of the present invention, an exhaust device E to which the present invention is applied is an exhaust device for a single-cylinder four-cycle internal combustion engine (not shown) mounted on a motorcycle or a small vehicle. It is. An exhaust device E that purifies exhaust gas, which is combustion gas discharged from a combustion chamber of the internal combustion engine having a piston that reciprocates in a cylinder, and discharges it into the atmosphere, in order from the upstream to the downstream of the exhaust gas, in order An introduction pipe (not shown) connected to the exhaust port of the internal combustion engine, a first exhaust pipe 1 that is an upstream exhaust pipe connected to the introduction pipe, and an exhaust purification device connected to the first exhaust pipe 1 3, a second exhaust pipe 2, which is a downstream exhaust pipe connected to the exhaust purification device 3, an exhaust muffler 4 in which a silencing space S opened by the second exhaust pipe 2 is formed, and the silencing space S is opened. And a tail pipe 6 having an inlet 6a and an outlet 6b opened to the atmosphere.
[0018]
  Therefore, the exhaust pipe P constituted by the first exhaust pipe 1 and the second exhaust pipe 2 provided with the exhaust purification device 3 sandwiched therebetween and the introduction pipe is provided between the exhaust port and the silencing space S. . The exhaust purification device 3 is provided in the middle of the exhaust pipe P as close to the exhaust port as possible so that exhaust gas having a relatively high temperature flows into the exhaust purification device 3 in consideration of the layout in the vehicle body. It is done.
[0019]
  The exhaust muffler 4 includes an outer wall 40 and partition walls that divide the silence space S formed inside the outer wall 40 into a plurality of silence chambers. In the first embodiment, the first and second partition walls 41 and 42 are a plurality of partition walls. And comprising. The silencing space S is divided into three first, second, and third silencing chambers 45, 46, and 47 that form expansion chambers by the first and second partition walls 41 and 42, respectively.
[0020]
  Specifically, the outer wall 40 has a cylindrical shape, in this embodiment, a cylindrical central portion 40a, a first end portion 40b on one end side in the longitudinal direction of the central portion 40a, and a longitudinal direction of the central portion 40a. The second end 40c on the other end side. Inside the central portion 40a, an inner wall 40d that forms a double wall structure in cooperation with the central portion 40a is provided, and a sound absorbing material 40e made of, for example, glass wool is filled between the central portion 40a and the inner wall 40d. .
[0021]
  A first silencing chamber 45 is formed by the central portion 40a, the first partition 41, and the second partition 42, and second and third silencing chambers 46 and 47 are formed with the first silencing chamber 45 interposed therebetween. That is, the second silencing chamber 46 is formed by one end portion of the central portion 40a, the first end portion 40b, and the first partition wall 41, and the third silencing chamber 47 is formed by the other end portion of the central portion 40a and the second end portion 40c. The second partition wall 42 is formed.
[0022]
  The first to third silencing chambers 45 to 47, which are sequentially positioned from upstream to downstream of the flow of exhaust gas in the silencing space S, are communication pipes that connect adjacent silencing chambers along the flow. The first and second communication pipes 49 and 50 are a plurality of communication pipes. The first communication pipe 49 is disposed through the first partition wall 41 and has an inlet 49 a that opens to the first silencing chamber 45 and an outlet 49 b that opens to the second silencing chamber 46. The second communication pipe 50 is disposed through the first partition 41, the first silencing chamber 45, and the second partition 42, and has an inlet 50 a that opens to the second silencing chamber 46 and an opening to the third silencing chamber 47. Outlet 50b.
[0023]
  The first exhaust pipe 1 connected to the introduction pipe outside the exhaust muffler 4 is disposed through the first end 40b, the second silencer chamber 46, and the first partition wall 41, and is disposed in the first silencer chamber 45. To the inlet 33 of the exhaust gas purification device 3. On the other hand, the second exhaust pipe 2 connected to the outlet 34 of the exhaust purification device 3 in the first silencing chamber 45 passes through the second partition wall 42 and is a U-shaped curved pipe in the third silencing chamber 47. The first partition wall 42 is formed so as to extend through the second partition wall 42 to the vicinity of the first partition wall 41 in the first silencing chamber 45. The outlet 2b of the second exhaust pipe 2 is located close to the first partition 41 and opens to the first silencing chamber 45 opposite the first partition 41.
The tail pipe 6 has an inlet 6a that is disposed through the second end portion 40c and opens to the third silencing chamber 47 that is located most downstream in the flow of exhaust gas.
[0024]
  Therefore, the entire second exhaust pipe 2 is disposed in the first and third silencing chambers 45 and 47, and the entire exhaust purification apparatus 3 is the first silencing chamber in which the outlet 2b of the second exhaust pipe 2 is opened. Located in 45. This exhaust purification device 3 is a substance that purifies exhaust gas by detoxifying harmful components in exhaust gas, in this embodiment NOx (nitrogen oxide), HC (hydrocarbon) and CO (carbon monoxide) in the exhaust gas. ), And a casing 31 that accommodates the catalyst unit 30. Therefore, the catalyst unit 30 constitutes a purification element that purifies the exhaust gas.
[0025]
  Thus, the exhaust purification device 3 having a three-way catalyst is arranged in the exhaust muffler 4 in the middle of the first and second exhaust pipes 1 and 2 constituting the exhaust pipe P, so that the catalyst is The time required to reach the activation temperature can be shortened, and the exhaust purification device 3 is kept warm in the exhaust muffler 4.
[0026]
  The casing 31 includes a holding portion 32 that holds the catalyst portion 30, and an inlet that forms an inlet passage 35 that is located upstream of the inlet end 30a of the catalyst portion 30 in order to guide the exhaust gas from the exhaust port to the catalyst portion 30. 33 and the outlet end of the catalyst unit 30 for guiding the exhaust gas purified by the catalyst unit 30 to the inlet of the second exhaust pipe 230bAnd an outlet portion 34 that forms an outlet passage 36 that is located further downstream.
[0027]
  The holding part 32 is configured by a part of a cylindrical main pipe 37 having a larger inner diameter than the first and second exhaust pipes 1 and 2 and forming a substantially constant flow path area along the flow. The inlet portion 33 is composed of a tapered tube 38 that forms a divergent portion that is connected to the main tube 37 and increases in flow path area toward the downstream side, and an upstream end portion 37a that is a part of the main tube 37. The outlet portion 34 is configured by a tapered tube 39 that is connected to the main tube 37 and forms a convergent portion whose flow path area decreases toward the downstream side, and a downstream end portion 37b that is a part of the main tube 37.
  Then, as shown in FIG. 30 Is the first silencer 45 The second exhaust pipe 2 is disposed in the first silencer chamber. 45 Third silencer room separate from 47 A U-shaped bent tube portion is formed inside. And the exit 2b is a catalyst part. 30 1st muffler room with 45 Within the exit part 34 Than the entrance 33 Open on the side.
[0028]
  The taper tube 39 is formed with a leak hole 7 constituting a leak passage for allowing a part of the exhaust gas passing through the outlet passage 36 to flow into the first silencing chamber 45 so as to have an outlet opening to the first silencing chamber 45. The A plurality of, here six, leak holes 7 are formed in the tapered tube 39 from a portion located near the inlet end 39a of the tapered tube 39, that is, a portion closer to the inlet end 39a than the outlet end 39b of the tapered tube 39. Are formed at substantially equal intervals in the circumferential direction, preferably in the vicinity of the inlet end 39a. Therefore, in the tapered pipe 39, the leak hole 7 is formed in the downstream side portion 39d composed of a portion located closer to the outlet end 39b than the inlet end 39a and a portion located intermediate between the inlet end 39a and the outlet end 39b. Not formed.
[0029]
  In the first silencing chamber 45, the leak hole 7 is located close to the second partition wall 42. Therefore, the leak hole 7 is located in the longitudinal direction in the first silencing chamber 45 from the outlet 2b of the second exhaust pipe 2 that is located in the vicinity of the first partition wall 41 and that opens to face the first partition wall 41. Are located apart.
[0030]
  Next, the operation and effect of the first embodiment configured as described above will be described.
  The exhaust gas flowing out from the exhaust port when the internal combustion engine is operated flows into the exhaust purification device 3 through the introduction pipe and the first exhaust pipe 1, and the exhaust gas purified by the exhaust purification device 3 is , Flows into the first silencing chamber 45 through the second exhaust pipe 2. The exhaust gas that has been decompressed and muffled by expanding in the first muffler chamber 45 flows into the second muffler chamber 46 through the first communication passage 49, and further flows from the second muffler chamber 46 to the second communication chamber. It flows into the third silencing chamber 47 through the pipe 50.
[0031]
  At this time, the exhaust gas is decompressed and silenced by expanding in the second silencing chamber 46 and the third silencing chamber 47, respectively. In this way, the exhaust gas that has been sufficiently silenced is discharged from the third silencing chamber 47 through the tail pipe 6 into the outside air. Therefore, the magnitude of the pressure and the magnitude of the exhaust pulsation in the first to third silencing chambers 45 to 47 are set so that the silencing chamber located downstream, that is, the first silencing chamber 45, the second silencing chamber 46, and the third silencing chamber. Chamber 47 becomes smaller in order.
[0032]
  Further, when the internal combustion engine is operated from a cold state, the exhaust purification device 3 including the catalyst unit 30 is provided between the first exhaust pipe 1 and the second exhaust pipe 2 at a position relatively close to the exhaust port. As a result, the catalyst of the exhaust purification device 3 can be heated with a relatively high temperature exhaust gas so as to reach the activation temperature at an early stage, and the exhaust purification device 3 is disposed in the exhaust muffler 4, thereby Therefore, it becomes easy to maintain the activation temperature of the catalyst, and good purification performance can be ensured.
[0033]
  A leak hole 7 through which a part of the exhaust gas purified in the taper tube 39 flows out is provided in the upstream portion 39c of the taper tube 39 constituting the convergent portion of the exhaust purification device 3, preferably in the vicinity of the inlet end 39a. As a result, a part of the exhaust gas in the outlet passage 36 flows out through the leak hole 7, the pressure of the exhaust gas downstream from the catalyst unit 30 is reduced, and a negative reflection occurs in the leak hole 7 part. A pressure wave is generated, and the leak hole 7 is located upstream of the tapered tube 39 at a position close to the inlet end 39a where a strong positive reflected pressure wave is generated due to a large change in flow path area. Since it is located in the vicinity of the side 39c, preferably the inlet end 39a, the positive reflected pressure wave generated in the taper tube 39 is effectively attenuated. Further, the closer the leak hole 7 is to the inlet end 39a, the more effective is the attenuation of the positive reflected pressure wave.
[0034]
  In this way, the pressure of the exhaust gas downstream from the catalyst unit 30 decreases and the positive reflected pressure wave generated in the taper pipe 39 is attenuated. Therefore, the exhaust gas in which the exhaust purification device 3 is provided in the middle of the exhaust pipe P In the internal combustion engine provided with the device E, the exhaust efficiency is improved and the engine output is increased. In addition, since the decrease in the flow rate of the exhaust gas in the exhaust purification device 3 due to the positive reflected pressure wave is suppressed, the purification performance of the exhaust purification device 3 is improved. Furthermore, the six leak holes 7 are formed at substantially equal intervals in the circumferential direction, so that the distribution of the flow velocity is made uniform, and the purification performance of the exhaust purification device 3 is improved in this respect as well.
[0035]
  Further, since the leak hole 7 is disposed in the first silencing chamber 45 away from the outlet 2b of the second exhaust pipe 2 in the longitudinal direction, the outflow of exhaust gas from the leak hole 7 can be prevented from flowing out the outlet 2b. It is avoided as much as possible that it is obstructed by the high pressure wave of the exhaust gas flowing out of the exhaust gas.
[0036]
  Since the exhaust purification device 3 is disposed in the first silencing chamber 45 constituting the silencing space S, the exhaust gas from the leak hole 7 flows into the first silencing chamber 45 and is depressurized. Since the pressure is reduced and silenced in the third silencing chambers 46 and 47, the exhaust noise generated by the exhaust gas flowing out from the leak hole 7 is reduced. In addition, since the exhaust muffler 4 serves as a protective member for the exhaust purification device 3 and the second exhaust pipe 2, the exhaust purification device 3 in which the driver and obstacles are heated by reaction heat, and the 2 It is possible to reliably prevent contact with the exhaust pipe 2 without increasing the number of parts such as providing a protective member separately.
[0037]
  Further, in the first to third silencing chambers 45 to 47 constituting the silencing space S of the exhaust muffler 4, both the outlet of the leak hole 7 and the outlet 2 b of the second exhaust pipe 2 are opened to the first silencing chamber 45. Since the sound deadening chamber for reducing the exhaust noise caused by the exhaust gas flowing out from the second exhaust pipe 2 and the leak hole 7 is shared, it is possible to avoid the enlargement of the exhaust muffler 4 and the complexity of its internal structure. Thus, the cost of the exhaust device E can be reduced.
[0038]
  The leak hole 7 is formed in the upstream side portion 39c of the tapered tube 39 and is not formed in the downstream side portion 39d, so that the strength of the tapered tube 39 is prevented from being lowered.
  Further, the second exhaust pipe 2 extends through the third silencing chamber 47 to the first silencing chamber 45, so that the exhaust inertia effect at the time of low speed rotation of the internal combustion engine using the exhaust pipe P having a long passage length is used. Therefore, the required engine output can be ensured even during low-speed rotation.
[0039]
  Next, the second and third embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. The second and third embodiments are different from the first embodiment mainly in the sound deadening chamber of the exhaust gas flowing out through the leak hole 7, and the other components are basically the same. . Therefore, description of the same part is omitted or simplified, and different points will be mainly described. In addition, the same code | symbol was used about the member same as the member of 1st Example, or a corresponding member.
[0040]
  Referring to FIG. 2 showing the second embodiment, the outlet portion 34 including the taper tube 39 is disposed in the third silencing chamber, and the leak hole 7 has the smallest exhaust pulsation in the silencing chamber constituting the silencing space S. Open to the third silencing chamber 47. Therefore, the exhaust purification apparatus 3 is disposed across the first silencing chamber 45 and the third silencing chamber 47 through the second partition wall 42.
[0041]
  According to the second embodiment, the same operations and effects as the first embodiment are exhibited, and the following operations and effects are also achieved. That is, in the first to third silencing chambers 45 to 47 constituting the silencing space S of the exhaust muffler 4, the outlet of the leak hole 7 is a silencing chamber different from the first silencing chamber 45, and includes the first to third silencing chambers 45 to 47. By opening to the third silencing chamber 47 located on the most downstream side among the silencing chambers 45 to 47, the exhaust gas from the leak hole 7 has a high pressure due to the exhaust gas from the second exhaust pipe 2 flowing out. In addition, it flows out into the third silencing chamber 47 which is a silencing chamber different from the first silencing chamber 45 where large exhaust pulsation exists. The third silencing chamber 47 is the silencing chamber having the lowest pressure and the smallest exhaust pulsation among the first to third silencing chambers 45 to 47 formed in the exhaust muffler 4. Positive reflected pressure waves are further attenuated. As a result, the inhibition of the exhaust gas flow caused by the positive reflected pressure wave is further suppressed, so that the exhaust efficiency is further improved and the engine output is further increased. In addition, a decrease in the flow rate of the exhaust gas in the exhaust purification device 3 due to the positive reflected pressure wave is further suppressed, and the purification performance of the exhaust purification device 3 is further improved.
[0042]
  Next, referring to FIG. 3 showing the third embodiment, the exhaust muffler 4 is provided with a third partition wall 43 between the first and second partition walls 41 and 42, and the third partition wall 43 serves as a first silencing chamber. A fourth silencing chamber 48 as an independent expansion chamber is formed between the 45 and the third silencing chamber 47 without communicating with the silencing chamber. The fourth silencing chamber 48 communicates with the outside air through one or more discharge pipes 44. Therefore, the pressure in the fourth silencing chamber 48 is lower than that in the third silencing chamber 47, and the exhaust pulsation in the fourth silencing chamber 48 is much smaller than the exhaust pulsation in the third silencing chamber 47 or hardly exists. .
[0043]
  The outlet 34 including the tapered tube 39 is disposed in the fourth silencing chamber 48 constituting the silencing space S, and the leak hole 7 opens to the fourth silencing chamber 48. Therefore, the exhaust purification device 3 is arranged across the first silencing chamber 45 and the fourth silencing chamber 48 through the third partition wall 43.
[0044]
  According to the third embodiment, the same operations and effects as the first embodiment are achieved, and the following effects are also achieved. That is, the fourth silencing chamber 48 is lower in pressure than the third silencing chamber 47, is close to the external pressure, and has very little or no exhaust pulsation, so that a positive reflected pressure wave at the taper tube 39 is generated in the second embodiment. It is further attenuated compared to the example. As a result, from the effect of the second embodiment, the engine output is increased by improving the exhaust efficiency, and the purification performance of the exhaust purification apparatus 3 is improved by suppressing the decrease in the flow rate of the exhaust gas in the exhaust purification apparatus 3. Also has an excellent effect.
[0045]
  Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted or simplified, and different points will be mainly described. In addition, the same code | symbol was used about the member same as the member of 1st Example, or a corresponding member.
[0046]
  4 and 5, the exhaust device E includes a first exhaust pipe 1 connected to the introduction pipe connected to the exhaust port of the internal combustion engine, an exhaust purification device 3, and a second exhaust pipe 2. And an exhaust muffler 4 in which a silencing space S in which the second exhaust pipe 2 is opened, and a tail pipe 6 having an inlet 6a opened in the silencing space S and an outlet 6b opened in the atmosphere.
[0047]
  The exhaust muffler 4 includes first and second partition walls 41 and 42 that are a plurality of partition walls. The silencing space S is divided into three first, second and third silencing chambers 45 to 47 by the first and second partition walls 41 and 42. The central portion 40a of the casing 40, the first partition wall 41, and the second partition wall 42 form a third silencing chamber 47 that is located at the most downstream side in the exhaust gas flow. First and second silencing chambers 45 and 46 are formed. That is, the first silencing chamber 45 is formed by one end portion of the central portion 40a, the first end portion 40b, and the first partition wall 41, and the second silencing chamber 46 is formed by the other end portion of the central portion 40a and the second end portion 40c. The second partition wall 42 is formed.
[0048]
  The first to third silencing chambers 45 to 47, which are sequentially positioned along the upstream to downstream of the flow of exhaust gas in the silencing space S, communicate with the first and second silencing chambers adjacent to each other along the flow. Tubes 49 and 50 are provided. The first communication pipe 49 is disposed through the first partition wall 41, the third silencer chamber 45, and the second partition wall 42, and opens to the second silencer chamber 46 and the inlet 49 a that opens to the first silencer chamber 45. Outlet 49b. The second communication pipe 50 is disposed through the second partition wall 42 and has an inlet 50 a that opens to the second silencing chamber 46 and an outlet 50 b that opens to the third silencing chamber 47.
[0049]
  The first exhaust pipe 1 connected to the introduction pipe outside the exhaust muffler 4 is disposed through the first end 40b, and is connected to the inlet 33 of the exhaust purification device 3 in the first silencing chamber 45. Is done. On the other hand, the second exhaust pipe 2 connected to the outlet 34 of the exhaust purification device 3 in the third silencing chamber 47 penetrates the second partition wall 42 and is a U-shaped curved pipe in the second silencing chamber 46. The second partition 42 is again passed through the third silencer chamber 47 and the first partition wall 41, and the outlet 2 b opens to the first silencer chamber 45. Further, the tail pipe 6 is disposed through the second end portion 40 c and the second partition wall 42, and has an inlet 6 a that opens to the third silencing chamber 47.
[0050]
  The exhaust purification device 3 which is the same as the exhaust purification device 3 of the first embodiment is disposed across the first silencing chamber 45 and the third silencing chamber 47 through the first partition wall 41. Then, a holding part 32 that holds the catalyst part 30, an inlet part 33 that forms an inlet path 35 that is located upstream of the inlet end 30a of the catalyst part 30, and a downstream part of the outlet end 30b of the catalyst part 30 In the casing 31 constituted by the outlet portion 34 forming the outlet passage 36, the inlet portion 33 having the tapered tube 39 and a part of the holding portion 32 are disposed in the first silencing chamber 45 and have the tapered tube 39. The outlet part 34 and the remaining part of the holding part 32 are arranged in the third silencing chamber 47.
  Then, as shown in FIG. 30 Is the first and third silencer 45 , 47 The second exhaust pipe 2 is disposed in the first and third sound deadening chambers. 45 , 47 2nd muffler room separate from 46 A U-shaped bent tube portion is formed inside. And the exit 2b is a catalyst part. 30 1st and 3rd silencer rooms 45 , 47 Within the exit part 34 Than the entrance 33 Open on the side.
[0051]
  In the second exhaust pipe 2, the upstream end portion 20 located immediately downstream of the outlet portion 34 and disposed in the third silencing chamber 47 receives a part of the exhaust gas passing through the outlet passage 36 for the third silencing. A large number of leak holes 8 that flow out into the chamber 47 are formed with an outlet opening in the third silencing chamber 47. The upstream end portion 20 is constituted by a part of a straight pipe portion that forms a substantially constant flow path area, and on the outer periphery thereof, a sound absorbing material formed in a cylindrical shape covering the outlets of all the leak holes 8, For example, a sound absorbing member 9 made of a porous material such as glass wool is fixed and attached.
[0052]
  Further, the upstream end portion 20 is provided in the second exhaust pipe 2 within a predetermined range along the flow of exhaust gas from a position slightly downstream of the inlet end 2a connected to the tapered pipe 39. The predetermined range is appropriately set at a position close to the tapered tube 39 where the positive reflected pressure wave is generated from the viewpoint of increasing the engine output due to the leak hole 8.
[0053]
  Since the leak hole 8 is covered with the sound absorbing member 9, the diameter of each leak hole 8 is set to the leak hole of the first to third embodiments in order to secure a required outflow amount of the exhaust gas from the leak hole 8. 7, and the number of leak holes 8 is also increased as compared with the leak holes 7.
[0054]
  Next, the operation and effect of the fourth embodiment configured as described above will be described.
  The exhaust gas flowing out from the exhaust port flows into the exhaust purification device 3 through the introduction pipe and the first exhaust pipe 1, and the exhaust gas purified by the exhaust purification device 3 passes through the second exhaust pipe 2. Into the first silencing chamber 45. The exhaust gas that has been decompressed and muffled by expanding in the first muffler chamber 45 flows into the second muffler chamber 46 through the first communication passage 49, and further flows from the second muffler chamber 46 to the second communication chamber. It flows into the third silencing chamber 47 through the pipe 50. Then, the exhaust gas silenced through the first to third silencing chambers 45 to 47 is discharged from the third silencing chamber 47 through the tail pipe 6 into the outside air.
[0055]
  Further, since the exhaust purification device 3 is kept warm in the exhaust muffler 4 as in the first embodiment, it is easy to maintain the activation temperature of the catalyst, and good purification performance can be ensured. .
[0056]
  The upstream end portion 20 of the second exhaust pipe 2 is provided with a sound absorbing member 9 that covers the outlet of the leak hole 8, so that the exhaust gas immediately after flowing out from the outlet portion 34 of the exhaust purification device 3 can be obtained. In the upstream end portion 20, the portion passes through the sound absorbing member 9 from the numerous leak holes 8 and flows out into the third silencing chamber 47 in which the exhaust pulsation is minimized among the silencing chambers constituting the silencing space S. In this way, a part of the exhaust gas immediately after flowing out from the exhaust purification device 3 flows out into the third silencing chamber 47 where the exhaust pulsation is minimized, so that the pressure of the exhaust gas downstream from the catalyst unit 30 is reduced. Is significantly reduced, and a negative reflected pressure wave is generated in the leak hole, and the positive reflected pressure wave generated in the taper tube 39 is attenuated by the negative reflected pressure wave. For this reason, the same effect as the second embodiment is exhibited, and the following effect is achieved.
[0057]
  That is, the exhaust pulsation in the third silencing chamber 47 acting on the outlet of the leak hole 8 is attenuated by the sound absorbing member 9, and the exhaust gas flowing out from the leak hole 8 easily flows out into the third silencing chamber 47. The pressure of the exhaust gas downstream of 30 is effectively reduced, and the negative reflected pressure wave generated in the leak hole 8 portion effectively attenuates the positive reflected pressure wave generated in the taper tube 39. The exhaust efficiency is improved, the engine output is increased, and the decrease in the flow rate of the exhaust gas in the exhaust purification device 3 due to the positive reflected pressure wave is suppressed, so that the purification performance of the exhaust purification device 3 is improved.
[0058]
  Further, since the exhaust gas flowing out from the leak hole 8 flows into the third silencing chamber 47 after passing through the sound absorbing member 9, the exhaust sound generated by the exhaust gas is generated when the exhaust gas passes through the sound absorbing member 9. In addition, the exhaust noise is further reduced by subsequent expansion in the third silencing chamber 47, so that the exhaust noise generated by the exhaust gas flowing out from the leak hole 8 is further reduced.
[0059]
  Further, the second exhaust pipe 2 extends through the second silencing chamber 46 and the third silencing chamber 47 to the first silencing chamber 45, so that the exhaust pipe P having a long passage length is used to make the internal combustion engine. Since the exhaust inertia effect during low-speed rotation can be obtained, the required engine output can be ensured even during low-speed rotation.
[0060]
  Hereinafter, an example in which a part of the configuration of the above-described embodiment is changed will be described with respect to the changed configuration.
  In the first to third embodiments, the leak hole 7 is downstream of the outlet end 30b of the catalyst unit 30 and in the vicinity of the inlet end 39a at the downstream end portion 37b positioned upstream of the upstream side portion 39c. It may be formed. Further, the leak holes 7 do not need to be equally spaced in the circumferential direction, and may be formed at positions shifted from each other in the flow direction. Further, the number of the leak holes 7 may be plural or 1 other than 6, and the size of the leak hole 7 is set to an optimum value from the viewpoint of engine output and the exhaust purification performance, similarly to the number of the leak holes 7. Is set.
  Furthermore, the leak hole 7 may be formed in the downstream side portion 39d, although the attenuation effect of the positive reflected pressure wave is slightly reduced as compared with the first embodiment.
[0061]
  In the first to third embodiments, the leak passage is configured by a hole formed in the downstream end portion 37b of the tapered tube 39 or the main tube 37, but may be formed by a small diameter tube, thereby purifying the exhaust gas. It is possible to change the silencing chamber where the outlet of the leak passage opens without changing the silencing chamber in which the taper tube 39 of the apparatus 3 is disposed. Further, the convergent portion may be constituted by a pipe whose flow path area changes discontinuously.
[0062]
  In the first to third embodiments, a sound absorbing member similar to the sound absorbing member 9 may be attached to the outer periphery of the taper tube 39 so as to cover the leak hole 7 provided in the taper tube 39. In that case, the diameter of each leak hole 7 is made larger than that of the leak hole 7 of the first to third embodiments in order to ensure the required amount of exhaust gas flowing out, as with the leak hole 8. The number of leak holes 7 is also increased.
[0063]
  In the first to third embodiments, when the catalyst portion 30 reaches the downstream end portion 37b of the main pipe 37 and the holding portion 32 includes the downstream end portion 37b, the outlet portion 34 has the downstream end portion 37b. Only the tapered tube 39 is included without including the portion 37b. The catalyst unit 30 is composed of a carrier that supports a three-way catalyst, but may be a carrier that supports an oxidation catalyst or a reduction catalyst, and further removes harmful components in the exhaust gas to remove the exhaust gas. It may be comprised from the member which purifies.
[0064]
  The internal combustion engine may be a multi-cylinder engine, and in that case, the exhaust pipe P may be connected to the exhaust port via an exhaust manifold.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an exhaust device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an essential part of an exhaust device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an essential part of an exhaust device for an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of an exhaust device for an internal combustion engine according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
[Explanation of symbols]
  DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st exhaust pipe, 2 ... 2nd exhaust pipe, 3 ... Exhaust purification device, 4 ... Exhaust muffler, 6 ... Tail pipe, 7, 8 ... Leak hole, 9 ... Sound absorption member, 20 ... Upstream end side part, 30 ... catalyst part, 31 ... casing, 32 ... holding part, 33 ... inlet part, 34 ... outlet part, 35 ... inlet path, 36 ... exit path, 37 ... main pipe, 38,39 ... tapered pipe, 39c ... upstream side part, 40 ... outer wall, 41, 42, 43 ... partition wall, 44 ... discharge pipe, 45-48 ... muffler chamber, 49, 50 ... communication pipe, E ... exhaust device, S ... muffler space, P ... exhaust pipe.

Claims (1)

排気マフラと、内燃機関の排気ポートと前記排気マフラの消音空間との間に設けられた排気管と、該排気管の途中に設けられた排気浄化装置とを備え、前記排気管は、前記排気浄化装置よりも上流および下流にそれぞれ配置された上流側排気管と下流側排気管とを有し、前記排気浄化装置は浄化エレメントと排気ガスが該浄化エレメントに流入する入口路を形成する入口部と浄化後の排気ガスが前記浄化エレメントから流出する出口路を形成する出口部とを有する内燃機関の排気装置において、
前記消音空間は、隔壁により区画された複数の消音室から構成され、
前記浄化エレメントは前記消音室内に配置され、
前記下流側排気管は、前記隔壁を貫通し前記浄化エレメントが配置された前記消音室とは別の前記消音室内でU字状の曲管部を形成して延びた後に、前記隔壁を再度貫通して前記浄化エレメントが配置された前記消音室内で延びており、
前記下流側排気管の出口は、前記浄化エレメントが配置された前記消音室内で、前記出口部よりも前記入口部寄りで開放し、
前記出口部は排気ガスの下流に向かって流路面積が減少するコンバージェント部を有し、
前記出口部または前記下流側排気管の上流端側部分には、排気ガスの一部を流出させる単数または複数のリーク通路が設けられたことを特徴とする内燃機関の排気装置。
An exhaust muffler, an exhaust port provided between an exhaust port of an internal combustion engine and a silencer space of the exhaust muffler, and an exhaust purification device provided in the middle of the exhaust pipe, wherein the exhaust pipe includes the exhaust muffler An upstream exhaust pipe and a downstream exhaust pipe respectively disposed upstream and downstream of the purification device, and the exhaust purification device forms an inlet passage through which the purification element and the exhaust gas flow into the purification element And an exhaust device for an internal combustion engine having an outlet portion that forms an outlet passage through which the exhaust gas after purification flows out of the purification element,
The silencing space is composed of a plurality of silencing chambers partitioned by a partition wall,
The purification element is disposed in the muffler chamber;
The downstream exhaust pipe extends through the partition wall after forming a U-shaped bent pipe portion extending in the silencer chamber different from the silencer chamber in which the purification element is disposed through the partition wall. And extends in the muffler chamber in which the purification element is disposed,
The outlet of the downstream side exhaust pipe is opened closer to the inlet portion than the outlet portion in the muffler chamber where the purification element is disposed,
The outlet portion has a convergent portion whose flow path area decreases toward the downstream of the exhaust gas,
An exhaust system for an internal combustion engine, wherein one or a plurality of leak passages for allowing a part of exhaust gas to flow out are provided in an upstream end side portion of the outlet portion or the downstream exhaust pipe.
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