JP2005083254A - 汎用エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンパクト且つ安価な構成で排気中への二次空気の導入を可能とし、触媒の排気浄化効率を向上する。
【解決手段】 マフラ１２の第１排気室１８の外殻を、外壁１６ａと内壁１６ｂとからなる二重壁で形成し、外壁１６ａと内壁１６ｂとの間に空気室１８ａを形成する。そして、外壁１６ａに複数の空気導入孔を開口し、内壁１６ｂに逆止弁２２を設けることで、エンジン１の排気脈動によって逆止弁２２が開弁したとき、外壁１６ａの空気導入孔から空気室１８ａを経て新気（二次空気）を第１排気室１８内に導入する。これにより、コンパクト且つ安価な構成で、触媒１５の酸化作用を促進して排気浄化効率を向上することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、排気中に二次空気を導入して触媒の排気浄化効率を向上する汎用エンジンの排気浄化装置に関する。

一般に、発電機や作業機、スノーモビル等の原動機として使用される汎用エンジンは、駆動する機器や使用環境等の条件から、出力安定性を確保するため理論空燃比よりもリッチ側の空燃比で運転することが多い。このため、マフラ内に触媒を設け、この触媒により排気浄化を図ろうとしても、リッチ空燃比の燃焼ガスを効率的に浄化することが困難となる。

これに対処するに、特許文献１や特許文献２には、マフラ本体内にエゼクタを備え、排気を吐出する際のエゼクタ効果を利用して排気中に二次空気を導入し、触媒の浄化反応の促進を図る技術が開示されている。
特開平６−２０７５１２号公報 特開平７−１９０３９号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、構造が複雑化してコスト上昇を招くばかりでなく、単にデフューザ部を設けてエゼクタ効果により二次空気を導入するようにしているため、二次空気が逆流する虞があり、デフューザ部によりマフラの大型化を招いてしまう。特にコストや小型化の要求が厳しい汎用エンジンでは、採用は困難である。

また、特許文献２に開示の技術においても、エゼクタやエゼクタ室を設けてエゼクタ効果により二次空気を導入するため、二次空気の逆流や構造が複雑化する等の不都合がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、コンパクト且つ安価な構成で排気中への二次空気の導入を可能とし、触媒の排気浄化効率を向上することのできる汎用エンジンの排気浄化装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明による汎用エンジンの排気浄化装置は、エンジンの排気管に接続されるマフラ内に、上記排気管に接続されて排気が導入され、導入された排気を触媒に導く排気室を設け、上記排気室の外壁に、上記排気室内の排気圧力が大気圧力より低下したときに開弁して外部に連通し、上記排気室に外気を導入する逆止弁を設けたことを特徴とする。

また、本発明による他の汎用エンジンの排気浄化装置は、エンジンの排気管に接続されるマフラ内に、上記排気管に接続されて排気が導入され、導入された排気を触媒に導く排気室を設け、上記排気室の外殻を、外気に接する外壁と、この外壁との間に空間部を形成する内壁とからなる二重壁により形成し、上記外壁に外気を取入れるための開口部を設けると共に、上記内壁に上記排気室内の排気圧力が上記空間部の圧力より低下したときに開弁して上記空間部に連通し、上記排気室に外気を導入する逆止弁を設けたことを特徴とする。

その際、上記排気室は、上記排気管から導入される排気を拡張して排気騒音を低減する消音室とすることが望ましい。

本発明の汎用エンジンの排気浄化装置は、コンパクト且つ安価な構成で排気中に二次空気を導入することができ、触媒の排気浄化効率を向上することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図３は本発明の実施の一形態に係わり、図１はエンジン及びマフラの配置を示す全体図、図２はマフラの断面図、図３はマフラを上部から見た平面図である。

図１においては、符号１は、発電機や作業機、スノーモビル等の原動機として使用される汎用エンジンであり、クランクケース２に対してシリンダ３を傾斜させ、全高を低くする構成としている。クランクケース２には、出力軸となるクランクシャフト１ａが回動自在に軸支され、このクランクシャフト１ａに、コネクティングロッド４を介してシリンダ３内で摺動自在に往復動するピストン５が連設されている。

ピストン５の上部には、シリンダヘッド６とシリンダ３とより燃焼室７が形成され、この燃焼室７に、シリンダヘッド６に配設される動弁機構によって駆動される吸気バルブ８及び排気バルブ９と図示しない点火プラグとが臨まされている。シリンダヘッド６には、吸気バルブ８によって開閉される吸気ポート１０と排気バルブ９によって開閉される排気ポート１１とが形成されており、下方に開口される吸気ポート１０が図示しないエアクリーナに連通され、上方に開口される排気ポート１１が排気管１３を介してシリンダ３の上部に配置されるマフラ１２に連通されている。

マフラ１２は、コストや使用環境の制限等を考慮して小型化したマフラであり、一方の端部側には、排気管１３が挿通されて固着され、他方の端部側には、大気に連通する排出管１４が貫設されている。そして、排気管１３がシリンダヘッド６の排気ポート１１が開口する部位にフランジを介して取付けられることにより、マフラ１２がシリンダ３の上部に配設される。

更に、マフラ１２には、触媒１５が内蔵されると共に、マフラ１２内に二次空気を導入する二次空気導入構造が備えられ、エンジン１の排気音を低減すると共に、マフラ１２内の触媒１５とマフラ１２内に導入される二次空気とにより、リッチ空燃比で運転されるエンジン１の排気を効率的に浄化することができる。以下、マフラ１２の構成について説明する。

図２に示すように、マフラ１２は、一対のケース半体１６，１７を互いに接合して箱形に形成したマフラ外殻内に、上下２つの第１、第２排気室１８，１９を有し、これらの排気室１８，１９を仕切る仕切板２０の略中央に、触媒１５（例えば、酸化触媒）が固設されている。上側の第１排気室１８は、排気管１３から導入される排気を拡張して排気騒音を低減する消音室であり、触媒１５上流側に、排気管１３の先端に設けた開口部１３ａが臨まされている。また、下側の第２排気室１９の触媒１５下流側には、排出管１４が臨まされている。

排気管１３は、その外周部が仕切板２０と下側の第２排気室１９の底形状をなすケース半体１７とに溶接等によって強固に固定されており、排気管１３の開口部１３ａから第１排気室１８に流入する排気は、二次空気と混合されて触媒１５で浄化された後、第２排気室１９から排出管１４を経て大気に排出される。

ここで、第１排気室１８の外殻となる蓋状のケース半体１６は、外側の外壁１６ａと内側の内壁１６ｂとからなる二重壁で形成され、外壁１６ａと内壁１６ｂとの間に空間部をなす空気室１８ａが形成されている。外壁１６ａには、外気を取入れるため開口部としての複数の空気導入孔２１（図３参照）が開口され、内壁１６ｂの排気管１３と触媒１５との間の部位には、第１排気室１８の内圧が空気室１８ａの圧力（大気圧）より低くなったときに開弁して第１排気室１８と空気室１８ａとを連通するリードバルブ等からなる逆止弁２２が設けられている。

すなわち、エンジン１の排気脈動により第１排気室１８の圧力が大気圧よりも低下したとき、逆止弁２２が開弁し、外壁１６ａの空気導入孔２１から空気室１８ａに流入した外部の新気（二次空気）が逆止弁２２を通って第１排気室１８に導入され、触媒１５の排気浄化作用が促進される。

外壁１６ａと内壁１６ｂとによる二重壁は、本形態においては、下側のケース半体１７の外周に形成したフランジ部外縁を、上側のケース半体１６を成す外壁１６ａ，内壁１６ｂにより挟み込む形で二重にカシメ固定することで実現している。このカシメ方式により二重壁を安価に実現することができるが、溶接、ボルトナット止め、リベット止め等により、二重壁を実現するようにしても良い。

以上の構成によるマフラ１２では、エンジン１が稼動し、排気ポート１１から排気管１３を経て排気がマフラ１２に送出されると、排気管１３の開口部１３ａから第１排気室１８へ排気が放出されて膨張（拡張）し、排気騒音が低減される。このとき、第１排気室１８の圧力はエンジン１の排気脈動に応じて脈動し、大気圧に対して負圧になると、内壁１６ｂに設けた逆止弁２２が開弁して第１排気室１８と空気室１８ａとが連通する。

この逆止弁２２の開弁により、図３に示すように、外壁１６ａの空気導入孔２１から空気室１８ａを経て新気（二次空気）が第１排気室１８内に吸引され、二次空気と排気とが混合されながら触媒１５に流入する。これにより、触媒１５の酸化作用が促進され、リッチ空燃比で運転されるエンジン１の排気中に含まれる有毒なＨＣ（炭化水素），ＣＯ（一酸化炭素）が浄化され、浄化された排気が第２排気室１９から排出管１４を経て排出される。

このとき、外壁１６ａと内壁１６ｂとの間の空気室１８ａにより、触媒１５の反応熱が断熱され、マフラ１２表面の温度を比較的低温に保持することができる。更に、この空気室１８ａは、第１排気室１８内の排気音や逆止弁２２から外部への排気音を吸収するよう作用し、エンジン１の排気音を効果的に低減することができる。

このように、マフラ１２の第１排気室１８に、排気脈動によって開閉する逆止弁２２を設け、この逆止弁２２を介して外気を二次空気として導入するので、極めてコンパクト且つ安価な構成でマフラ１２内の触媒１５の排気浄化効率を向上することができ、通常の単なる消音機能のみのマフラと容易に置換え可能である。

しかも、本実施の形態では、第１排気室１８の外殻を二重壁で構成して二重壁内に空気室１８ａを設け、この空気室１８ａを介して二次空気を排気室１８内に導入するようにしているので、空気室１８ａが断熱層及び遮音層となり、マフラ１２表面の温度上昇を抑制すると共に、エンジンの排気音を効果的に低減することができる。

エンジン及びマフラの配置を示す全体図、 マフラの断面図 マフラを上部から見た平面図

符号の説明

１ エンジン
１２ マフラ
１３ 排気管
１５ 触媒
１６ａ 外壁
１６ｂ 内壁
１８ 排気室
１８ａ 空気室（空間部）
２１ 空気導入孔（開口部）
２２ 逆止弁

代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (3)

1. エンジンの排気管に接続されるマフラ内に、上記排気管に接続されて排気が導入され、導入された排気を触媒に導く排気室を設け、
   上記排気室の外壁に、上記排気室内の排気圧力が大気圧力より低下したときに開弁して外部に連通し、上記排気室に外気を導入する逆止弁を設けたことを特徴とする汎用エンジンの排気浄化装置。
2. エンジンの排気管に接続されるマフラ内に、上記排気管に接続されて排気が導入され、導入された排気を触媒に導く排気室を設け、
   上記排気室の外殻を、外気に接する外壁と、この外壁との間に空間部を形成する内壁とからなる二重壁により形成し、
   上記外壁に外気を取入れるための開口部を設けると共に、上記内壁に上記排気室内の排気圧力が上記空間部の圧力より低下したときに開弁して上記空間部に連通し、上記排気室に外気を導入する逆止弁を設けたことを特徴とする汎用エンジンの排気浄化装置。
3. 上記排気室を、上記排気管から導入される排気を拡張して排気騒音を低減する消音室とすることを特徴とする請求項１又は２記載の汎用エンジンの排気浄化装置。

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