CN101033705A - 发动机的排气净化装置 - Google Patents

Abstract

一种发动机的排气净化装置，能够不增加催化转化器的全长地将催化转化器的有效流路长度增加，有助于排气净化效率的提高。发动机的排气净化装置在发动机(E)的排气路(5、6)中装设有催化转化器(10)，在催化转化器(10)的一端部形成连接排气路的上游部的排气导入室(21)和连接排气路(5、6)的下游部的排气导出室(22)，使它们并列地与催化转化器(10)的催化室(25、26)连通，在催化转化器(10)的另一端部形成排气翻转室(23)，其使从排气导入室(21)通过催化室(25、26)的排气再次通过催化室(25、26)而引导向排气导出室(22)，在将催化室(25、26)的总容积设为A，将排气翻转室(23)的容积设为B时，A/B设为0.1～4。

Description

发动机的排气净化装置

技术领域

本发明涉及在发动机的排气路上装设有催化转化器的发动机排气净化装置的改进。

背景技术

上述的发动机的排气净化装置，如专利文献1及2所公开地，已众所周知。

专利文献1：(日本)实公昭60-29625号公报

专利文献2：(日本)特开平8-68316号公报

以往的这种发动机的排气净化装置中，由于使要净化的排气沿一方向向催化转化器流动，故若增长催化转化器的流路长度来提高排气的净化效率，则催化转化器的全长变长，导致发动机的排气系统变大变长。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于提供一种发动机的排气净化装置，能够不使催化转化器的全长增加，而将催化转化器的有效流路长度增加，有助于排气净化效率的提高。

为了实现上述目的，本发明的发动机的排气净化装置，在发动机的排气路中装设有催化转化器，其特征在于，在所述催化转化器的一端部形成连接排气路的上游部的排气导入室和连接排气路的下游部的排气导出室，使它们并列地与该催化转化器的催化室连通，在该催化转化器的另一端部形成排气翻转室，其使从所述排气导入室通过所述催化室后的排气再次通过该催化室而引导向所述排气导出室，在将所述催化室的总容积设为A，将所述排气翻转室的容积设为B时，使下述(1)式成立

0.1＜A/B＜4......(1)。

另外，上述排气路与后述的本发明实施例的排气管5及排气消声器6相对应。

本发明第二方面，在第一方面的基础上，将所述催化室划分成与所述排气导入室相连的第一催化室和与所述排气导出室相连的第二催化室，由所述排气翻转室将这些第一及第二催化室之间连通。

本发明第三方面，在第二方面的基础上，将所述第一催化室及第二催化室以其中的一个围绕另一个的方式形成。

本发明第四方面，在第二方面或第三方面的基础上，在所述第一催化室及第二催化室之间配置有分隔两室的分隔部件。

另外，上述分隔部件与后述的本发明实施例中的分隔筒28相对应。

本发明第五方面，在第一～第四任一方面的基础上，将所述催化转化器配置在发动机的正下方。

本发明第六方面，在第一～第四任一方面的基础上，将所述催化转化器配置在所述排气路中的排气消声器内。

根据本发明第一方面，在催化转化器中，由于使从排气导入室通过催化室的排气在排气翻转室中翻转，再次通过催化室后，将其向排气导出室引导，故排气在催化室中往复，催化室的总流路长度实质上成为催化转化器全长的两倍，因此，可使催化转化器的全长不增加地将催化转化器的有效流路长度大幅度增加，能够谋求排气净化装置的紧凑化。

而且，由于催化室中的排气的往流和回流相互加热，故在发动机启动后能够将第一及第二催化室快速地活性化，可有助于将排气净化效率有效地提高。

另外，通过将催化室的容积A与排气翻转室的容积B之比、即A/B设定成0.1～4.0，能够至少避免发动机输出性能的降低。

根据本发明第二方面，在催化转化器中，可避免通过第一催化室的排气的往流与通过第二催化室的回流相干涉，抑制发动机背压的增加，有助于发动机的输出性能的增加。

根据本发明第三方面，能够容易地扩大第一及第二催化室之间的接触面积，可进一步促进第一及第二催化室的活性化。

根据本发明第四方面，在催化转化器中，能够可靠地避免通过第一催化室的排气的往流与通过第二催化室的回流相干涉，抑制发动机背压的增加，可有助于发动机输出性能的提高。

根据本发明第五方面，可利用发动机正下方的死区空间来紧凑地设置催化转化器。

根据本发明第六方面，能够利用排气消声器中的死区空间来紧凑地设置催化转化器，并且可以通过排气消声器来保持催化转化器的温度，能够有效地促进其快速活性化，还可通过该催化转化器来提高消音效果。

附图说明

图1是具有本发明第一实施例的发动机排气净化装置的二轮机动车的侧面图。

图2是图1中的发动机周围的放大侧面图。

图3是图2的沿箭头3方向的向视图。

图4是排气净化装置沿图3的4-4线的放大纵剖面图。

图5是图4的5-5线的剖面图。

图6是表示本发明第二实施例的、与图4相对应的图。

图7是图6的7-7线的剖面图。

图8是表示本发明第三实施例的、与图6相对应的图。

图9是表示本发明第四实施例的、与图6相对应的图。

图10是表示图9的10-10线的剖面图。

图11是表示本发明第五实施例的排气消声器的纵剖面图。

图12是本发明装置与现有装置的性能比较线图。

附图标记说明

D：排气净化装置

E：发动机

5、6：排气路(排气管、排气消声器)

10：催化转化器

21：排气导入室

22：排气导出室

23、34：排气翻转室

25、26：催化室

25：第一催化室

26：第二催化室

28：分隔部件(分隔筒)

具体实施方式

以下，基于附图所示的优选实施例说明本发明的实施方式。

图1是具有本发明第一实施例的发动机排气净化装置的二轮机动车的侧面图，图2是图1中的发动机周围的放大侧面图，图3是图2的沿箭头3方向的向视图，图4是排气净化装置沿图3的4-4线的放大纵剖面图，图5是图4的5-5线剖面图，图6是表示本发明第二实施例的、与图4相对应的图，图7是图6的7-7线剖面图，图8是表示本发明第三实施例的、与图6相对应的图，图9是表示本发明第四实施例的、与图6相对应的图，图10是表示图9的10-10线剖面图，图11是表示本发明第五实施例的排气消声器的纵剖面图，图12是本发明装置与现有装置的性能比较线图。

首先，说明图1～图5所示的本发明第一实施例。

在图1中，二轮机动车M在支承前轮2f及后轮2r的车体1的中央部搭载驱动后轮2r的发动机E而构成。发动机E是使缸部4从曲轴箱3的前面稍向上突出而构成的四循环型，在其缸部4的下面安装有与其内部的排气口连通的排气管5，在该排气管5的后端连接有配置于后轮2r的一侧的排气消声器6。

如图2及图3所示，在排气管5的途中设有具备圆筒状的催化转化器10的排气净化装置D。该排气净化装置D使其长孔方向两端朝向二轮机动车M的左右方向并在曲轴箱3的正下方且其宽幅内，配置在与曲轴箱3的底面螺栓接合的步进杆(ステツプバ一)11的前方。这样，排气净化装置D可利用发动机E正下方的死区空间进行配置，并且能够避免排气净化装置D对附设于步进杆11两端的左右台阶12、12的热影响。

上述排气管5以该排气净化装置D为边界而被划分成与发动机E相连的排气上游管5a和与排气消声器6相连的排气下游管5b，这些排气上游管及下游管5a、5b都与排气净化装置D长度方向的一端部连接。

从排气上游管5a的下游部到排气下游管5a、5b安装有将其外侧面覆盖的防护板13，另外，在排气净化装置D上安装有覆盖其下面的车底防护板14。

在图4及图5中，上述排气净化装置D由圆筒状的三维催化转化器10和与该催化转化器10的长孔方向两端部接合的穹顶状的第一盖18及第二盖19构成。

催化转化器10嵌合固定在两端开放的圆筒状罩16的内周面，具有蜂窝状的催化剂承载体17，该催化剂承载体17具有沿其轴向延伸的多个流路24、24...。在该催化剂承载体17上面临多个流路24、24...而承载铂、铑(口ジ一ム)、钯等催化剂。例如图5所示，蜂窝状的催化剂承载体17紧密地螺旋状卷入相互重合的、都由不锈钢板制成的平板17a及波板17b而构成。

第一及第二盖18、19嵌合并接合在罩16的两端部。在其第一盖18上设有将内部分隔成排气导入室21和排气导出室22的隔壁20，与第一盖18接合的排气上游管5a及排气下游管5b分别与排气导入室21和排气导出室22连通。

上述隔壁20以将催化剂承载体17的一端面二等分的方式相对于该一端面接近并垂直配置，由此，催化剂承载体17的多个流路24、24...被划分成与排气导入室21连通的第一催化室25和与排气导出室22连通的第二催化室26。

第二盖19的内部成为将上述第一及第二催化室25、26之间连通的排气翻转室23。

以上，设定第一及第二催化室25、26的总容积A以及排气翻转室23的容积B，使下述(1)式成立。

0.1＜A/B＜4......(1)

理想的是，将A/B设为约1.5。

接着，说明该第一实施例的作用。

发动机E动作期间，从其排气口排出的排气首先从排气上游管5a流入到排气导入室21，并且通过构成第一催化室25的多个流路24、24...而向排气翻转室23移动，向第二催化室26侧翻转并通过第二催化室26的多个流路24、24...而向排气导出室22移动，向排气下游管5b流出。

具有上述第一及第二催化室25、26的催化转化器10若利用通过此处的排气的热量及来自发动机E的放射热量被活性化，则在第一及第二催化室25、26将排气中的NO_x还原成氮气，并且将CO及HC氧化而使这些有害的三种成分无害化，但本发明的催化转化器10中，使第一及第二催化室25、26并列地邻接，并使通过第一催化室25后的排气在排气翻转室23翻转，然后通过第二催化室26，因此，第一及第二催化室25、26的总流路长度成为催化剂承载体17全长的两倍。因此，能够不使催化剂承载体17的全长增加地将催化剂承载体17的有效流路长度大幅度增加，可谋求排气净化装置的紧凑化，结果，能够向发动机E正下方的狭窄的死区空间进行设置。

而且，由于第一及第二催化室25、26经由这些邻接部而相互加热，进而减小催化剂承载体17外周面的面积以尽量抑制散热，因此，在发动机E起动后，能够将第一及第二催化室25、26快速地活性化，有助于有效地提高排气净化效率。

图12基于测试结果而表示第一及第二催化室25、26的总容积A与排气翻转室23的容积B之比、即A/B与发动机E的输出提高率α的关系。在此，输出提高率α是指将使用本发明装置的发动机E的最大输出设为P，将具有直线状连接第一及第二催化室25、26的现有装置的发动机E的最大输出设为Q时，由下式得到的数值。

α(％)＝(P-Q)×100/P

测试如下进行：即，相对于排气量为50cc、150cc、200cc三种不同的发动机，使A/B的值变化。

结果，在将A/B设定为0.1～4.0时，可以确认：发动机的输出提高率为0％以上、即发动机输出性能只要不降低即可，另外，在A/B设定为大致1.5时，可确认能够使输出提高率大致最大。

接着，说明图6所示的本发明第二实施例。

该第二实施例在第一盖18内与催化剂承载体17同心状地配置圆筒状的隔壁20，该隔壁具有与催化剂承载体17的一端面相对的漏斗状的开口端。该隔壁20固定在第一盖18上，通过该隔壁20的内周面划分出圆柱状的排气导入室21，通过隔壁20的外周面以及第一盖18的内周面划分出围绕排气导入室21的环状排气导出室22。显然，排气上游管5a与排气导入室21连接，排气下游管5b与排气导出室22连接。其他结构由于与上述实施例相同，故在图6中与上述实施例对应的部分标注同一附图标记并省略重复的说明。因此，在第二实施例中，第一及第二催化室25、26的总容积A与排气翻转室23的容积B之比、即A/B与第一实施例的情况相同地设定。

根据该第二实施例，使将第一盖18内划分成圆柱状的排气导入室21和围绕排气导入室21的圆筒状的排气导出室22的圆筒状的隔壁与催化剂承载体17的一端面相对，故催化剂承载体17的多个流路24、24...被划分成与排气导入室21连通的圆柱状的第一催化室25和与排气导出室22连通并围绕第一催化室25的圆筒状的第二催化室26。

因此，从排气导入室21通过第一催化室25的多个流路24、24...而到达排气翻转室23的排气一边放射状地扩展一边翻转，在第二催化室26中向排气导出室23前进，因此可通过第二催化室26有效地将第一催化室25保温并加热，能够更加早地将催化剂承载体17活性化。

接下来，说明图7及图8所示的本发明的第三实施例。

该第三实施例在催化剂承载体17上配置在第一催化室25及第二催化室26之间进行分隔的圆筒状的分隔筒28，在该分隔筒28的一端连接第一盖18内的圆筒状的隔壁20，其他结构由于与上述第二实施例相同，故图7及图8中与第二实施例对应的部分标注同一附图标记并省略重复的说明。显然，第一及第二催化室25、26的总容积A与排气翻转室23的容积B之比A/B与第一实施例的情况相同地设定。

根据该第三实施例，在催化剂承载体17中通过分隔筒28可靠地在第一催化室25及第二催化室26之间进行分隔，故能够可靠地避免在第一催化室25中向排气翻转室23流动的排气的往流与在第二催化室26中向排气导出室22流动的排气的回流相干涉，有助于发动机输出的提高。

接着，说明图9及图10所示的本发明第四实施例。

在该第四实施例中，催化转化器10包括：圆筒状的罩16；与圆筒状的隔壁20一体连接设置并同心配置在罩16中的分隔筒28与罩16的内周面、分隔筒28的外周面以及分隔筒28的内周面接合的、由加强板构成的催化剂承载体17A、17B、17C；被这些催化剂承载体17A、17B、17C的表面承载的铂、铑(口ジ一ム)、钯等催化剂。分隔筒28在其内侧划分出第一催化室25，罩16及分隔筒28在其之间划分出围绕第一催化室25的圆筒状的第二催化室26。

其他结构由于与上述第二实施例相同，故图9及图10中与第二实施例对应的部分标注同一附图标记并省略重复的说明。显然，在该第四实施例中，第一及第二催化室25、26的总容积A与排气翻转室23的容积B之比A/B也与第一实施例的情况相同地设定。

根据该第四实施例，通过由加强板构成催化剂承载体17A、17B、17C，可使催化转化器10的结构简单化并可谋求成本的降低。

最后，说明图11所示的本发明第五实施例。

该第五实施例相当于将上述第二实施例的排气净化装置配置在排气消声器6中。即，在排气消声器6的圆筒状的消声器主体30前端连接从发动机E(参照图1)延伸的排气管5的下游端，在其后端安装有朝大气开放的尾管31。消声器主体30的内部被前后一对隔壁板32、34划分成中间部的第一消声室34、前侧的第二消声室35以及后侧的第三消声室36三个室，将两端从第一消声室34朝向第二消声室35的催化转化器10安装在前侧的隔壁20上。

该催化转化器10的结构可以与上述第一实施例～第四实施例的催化转化器10的任一个相同，在图示的例子中使用第二实施例的催化转化器10。因此，图11中，在催化转化器10的与第二实施例对应的部分上标注同一附图标记并省略重复的说明。

在第二消声器35上配置有与排气管5的下游端一体地连接设置并与催化转化器10的催化承载体17的前端面相对的圆筒状的隔壁20，由此，第二消声器35被划分成隔壁20内侧的排气导入室21和隔壁20外侧的排气导出室22。伴随于此，通过催化剂承载体17的与排气导入室21连通的多个流路构成第一催化室25，通过与排气导出室22连通的多个流路24、24...构成围绕第一催化室25的第二催化室26。

从排气导入室21通过第一催化室25的排气在第一消声室34翻转并向第二催化室26转移，因此，第一消声室34作为排气翻转室而起作用。

在两张隔壁板32、33上安装有将第二消声室35及第三消声室36之间连通的连通管37。

通过第二催化室26而到达排气导入室22的排气经由连通管37到达第三消声室36，并且从尾管31向大气排出。

由于通过第一及第二催化室25、26，可通过与上述各实施例相同的作用进行净化，并通过阶段地反复膨胀而进行消音。

根据该第五实施例，可利用排气消声器6中的死区空间而紧凑地设置催化转化器10，并且可通过排气消声器6对催化转化器10进行保温，有效地促进其快速活性化，另外，可通过其催化转化器10来提高消音效果。

以上，说明了本发明的实施例，但本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明主旨的范围内可进行各种设计变更。

Claims (6)

1.一种发动机的排气净化装置，在发动机(E)的排气路(5、6)中装设有催化转化器(10)，其特征在于，在所述催化转化器(10)的一端部形成连接排气路(5、6)的上游部的排气导入室(21)和连接排气路(5、6)的下游部的排气导出室(22)，使它们并列地与所述催化转化器(10)的催化室(25、26)连通，在所述催化转化器(10)的另一端部形成排气翻转室(23、34)，其使从所述排气导入室(21)通过了所述催化室(25、26)的排气再次通过该催化室(25、26)而引导向所述排气导出室(22)，在将所述催化室(25、26)的总容积设为A，将所述排气翻转室(23、34)的容积设为B时，使下述(1)式成立

0.1＜A/B＜4......(1)。

2.如权利要求1所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，将所述催化室(25、26)划分成与所述排气导入室(21)相连的第一催化室(25)和与所述排气导出室(22)相连的第二催化室(26)，由所述排气翻转室(23、34)将这些第一及第二催化室(25、26)之间连通。

3.如权利要求2所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，将所述第一催化室(25)及第二催化室(26)以其中的一个围绕另一个的方式形成。

4.如权利要求2或3所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，在所述第一催化室(25)及第二催化室(26)之间配置有分隔两室(25、26)的分隔部件(28)。

5.如权利要求1～4中任一项所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，将所述催化转化器(10)配置在发动机(E)的正下方。

6.如权利要求1～4中任一项所述的发动机的排气净化装置，其特征在于，将所述催化转化器(10)配置在所述排气路(5、6)中的排气消声器(6)内。

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