JP2009114954A - Exhaust system and method for manufacturing catalyst arranged in exhaust system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンに接続された排気管と、該排気管の途中に形成された大径の収容部と、該収容部内に配置された触媒とを備えた排気装置及び該触媒の製造方法に関する。 The present invention relates to an exhaust device including an exhaust pipe connected to an engine, a large-diameter accommodating portion formed in the middle of the exhaust pipe, and a catalyst disposed in the accommodating portion, and a method for producing the catalyst. .
一般に、車両用エンジンの排気装置に採用される触媒は、触媒機能物質が付着された金属製の波板を巻くことにより形成され、多重円筒状のハニカム構造を有する。 In general, a catalyst employed in an exhaust device for a vehicle engine is formed by winding a metal corrugated plate to which a catalytic functional substance is attached, and has a multi-cylindrical honeycomb structure.
この種の触媒を排気通路に配置するには、該排気通路を流れる排気ガスの流速変化ひいては圧力損失が生じないように、触媒が収容される収容部の径をこれ以外の排気管の径より大きくするのが一般的である。また、触媒を流れる排気ガスの流速分布を均一化するために、該触媒の排気ガス流入面を凸状面とすることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、前記従来の排気装置のように、単に、収容部の径をこれ以外の排気管の径より大きく設定するだけでは、排気ガスの流速変化が生じたり、流速分布が不均一となり、ひいては圧力損失を十分に抑制できない場合がある。 By the way, as in the conventional exhaust device, simply setting the diameter of the housing portion to be larger than the diameter of the other exhaust pipes may cause changes in the flow rate of exhaust gas or non-uniform flow rate distribution, and consequently pressure. Loss may not be sufficiently suppressed.
本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、排気ガスの流速変化や流速分布に起因して圧力損失が大きくなるのを抑制できる排気装置及び該排気装置に配置された触媒の製造方法を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and an exhaust device that can suppress an increase in pressure loss due to a change in flow velocity or a flow velocity distribution of exhaust gas and manufacture of a catalyst disposed in the exhaust device. The challenge is to provide a method.
本発明は、エンジンに接続された排気管と、該排気管の途中に介在され、該排気管より大径に形成された収容部と、該収容部内に配置された触媒とを備えた排気装置であって、前記排気管の通路面積をS1とし、前記収容部の断面積から前記触媒の断面積を除いた収容部の通路面積をS2とするとき、前記収容部の通路面積S2は前記排気管の通路面積S1より大きいことを特徴としている。 The present invention relates to an exhaust system including an exhaust pipe connected to an engine, a storage part interposed in the middle of the exhaust pipe and having a diameter larger than the exhaust pipe, and a catalyst disposed in the storage part. When the passage area of the exhaust pipe is defined as S1, and the passage area of the accommodating portion obtained by subtracting the sectional area of the catalyst from the sectional area of the accommodating portion is defined as S2, the passage area S2 of the accommodating portion is the exhaust gas. It is characterized by being larger than the passage area S1 of the pipe.
また本発明は、触媒機能物質が付着された金属製の波板を一方向に巻いて多重の円筒状又は楕円筒状とする触媒の製造方法であって、前記波板を、該波板の巻き方向中央部から一方向に巻くことにより多重の円筒状又は楕円筒状とすることを特徴としている。 The present invention also relates to a method for producing a catalyst in which a corrugated metal plate to which a catalytic functional substance is adhered is wound in one direction to form a multiple cylindrical or elliptical cylinder, wherein the corrugated sheet is formed on the corrugated sheet. By winding in one direction from the central part in the winding direction, a multiple cylindrical shape or an elliptical cylindrical shape is formed.
本発明に係る排気装置によれば、収容部の断面積から触媒の断面積を除いた通路面積S2を、排気管の通路面積S1より大きくしたので、前記収容部の実質的な通路面積を大きくでき、排気ガスの流速が高くなるのを防止でき、その結果、排気ガス流が触媒を通過する際の圧力損失が大きくなるのを抑制できる。 According to the exhaust device of the present invention, the passage area S2 obtained by removing the cross-sectional area of the catalyst from the cross-sectional area of the accommodating portion is made larger than the passage area S1 of the exhaust pipe, so that the substantial passage area of the accommodating portion is increased. It is possible to prevent the exhaust gas flow rate from increasing, and as a result, it is possible to suppress an increase in pressure loss when the exhaust gas flow passes through the catalyst.
また本発明に係る触媒の製造方法によれば、触媒機能物質が付着された金属製の波板を、該波板の巻き方向中央部から一方向に巻くようにしているので、波板を一端から巻く従来方法に比較して、触媒の製造に要する時間を大幅に短縮できる。 Further, according to the catalyst manufacturing method of the present invention, the corrugated plate made of metal to which the catalytic functional substance is attached is wound in one direction from the central portion in the winding direction of the corrugated plate. Compared with the conventional method of winding from, the time required for the production of the catalyst can be greatly shortened.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1ないし図7は、本発明の一実施形態による排気装置及び該排気装置に配置された触媒の製造方法を説明するための図である。本実施形態では、自動二輪車の排気装置を例にとって説明する。 FIG. 1 to FIG. 7 are views for explaining an exhaust device according to an embodiment of the present invention and a method for producing a catalyst disposed in the exhaust device. In this embodiment, a motorcycle exhaust device will be described as an example.
図において、1はスクータ型の自動二輪車を示しており、これはアンダボーン型の車体フレーム2と、該車体フレーム2の前端部により左,右操向自在に支持され、下端部に前輪4が、上端部に操向ハンドル5が配置されたフロントフォーク3と、前記車体フレーム2により上下揺動可能に支持され、後端部に後輪7が配置されたユニットスイング式エンジンユニット6と、前記車体フレーム2のエンジンユニット6の上方に搭載された鞍乗型のシート8とを有する。
In the figure,
前記車体フレーム2は車体カバー10で覆われており、該車体カバー10のシート8の前下方には低床式のフートボード11が配置されている。
The
前記エンジンユニット6は、4サイクル単気筒エンジン6aと、該エンジン6aからの動力を後輪7に伝達するVベルト式無段変速機構(不図示)が収容された伝動ケース6bとを一体化した構造である。
The engine unit 6 integrates a four-cycle single-
前記エンジン6aには排気装置14が配設されている。該排気装置14は、エンジン6aに接続された排気管15と、該前記排気管15の下流端に接続されたマフラ18と、該マフラ18の後端部に接続されたテールパイプ19とを備えている。
An
そして前記排気管15の途中には、該排気管15より大径に形成された収容部16が介設されており、該収容部16内には触媒17が配設されている。前記排気管15は、エンジン6aの下壁部から車両後方に屈曲して延びて前記収容部16に接続された上流側排気管15aと、前記収容部16から車両後方に大略直線状に延びて前記マフラ18に接続された下流側排気管15bとを有する。該下流側排気管15b及び上流側排気管15aは、全長に渡って略同じ径D1を有する。
In the middle of the
前記収容部16は、前記排気管15の径D1より大径の径D2を有する円筒状の収容部本体16aと、該収容部本体16aと上流側排気管15a及び下流側排気管15bとを接続するテーパ状の上流側接続部16b及び下流側接続部16cとを有する。
The
前記収容部16及び触媒17は、排気管15の上流端近傍に配置されている。これにより始動時,暖機運転時における触媒17の活性化を早めている。
The
前記触媒17は、図7に示す六角形状を有する例えばステンレス製の平板からなるベース板20aと、該ベース板20aの一表面に配置固定された波板20bとからなるハニカム体20(図6参照)を一方向(B方向)に巻回することにより形成された多重円筒状をなしている(図4参照)。
The
前記各平板20a及び波板20bの表面にはアルミナ,貴金属等の触媒機能物質が層状をなすように付着されている。
Catalytic functional substances such as alumina and noble metals are attached to the surfaces of the
前記触媒17は、前記収容部16の収容部本体16a内に位置する円柱状の触媒本体17aと、上流側接続部16b及び下流側接続部16c内に位置する円錐状の上流側触媒接続部17b及び下流側触媒接続部17cとを有する。
The
前記触媒17の上流側触媒接続部17bの先端部17dは、前記上流側接続部16bと上流側排気管15aとの境界線aに略一致し、かつ通路中心線bに略一致するように配置されている。また同様に、前記下流側触媒接続部17cの後端部17dは、前記下流側接続部16cと下流側排気管15bとの境界線aに略一致し、かつ通路中心線bに略一致するように配置されている。
The
ここで、前記排気管15の通路面積(断面積と同じ)をS1とし、前記収容部本体16aの断面積16aSから触媒本体17aの断面積17aSを除いた収容部の通路面積をS2とし、また前記収容部本体16aの断面積16aSから触媒本体17aの断面積17aS及び実質的に通路面積とならないデッドスペース面積S2′を除いた接続部の通路面積をS3とするとき、前記排気管15の内径D1と、前記収容部本体16aの内径、ひいては触媒本体17aの外径D2は、該収容部本体16aの通路面積S2が排気管15の通路面積S1より大となるよう設定され、より望ましくは前記通路面積S3が排気管15の通路面積S1と略一致し、又は該通路面積S1より大となるように設定されている。
Here, the passage area (same as the cross-sectional area) of the
なお、前記触媒17の断面積とは、ベース板20a及び波板20bの断面積を合計したものであり、通路20c部分は触媒の断面積に含まれない。
The cross-sectional area of the
また、前記デッドスペース面積S2′とは、前記ハニカム体20の各ベース板20aと波板20bとで形成された多数の触媒通路20cの内周面に接する層状部分の面積を意味している(図5参照)。即ち、各触媒通路20c内を流れる排気ガスの流速は、該通路20cの中心部で最も大きくなり、中心部から前記内周面に近くなるほど小さくなり、前記ベース板20aや波板20bに接する微小厚さの層状部分では略ゼロとなる。この排気ガス流速がゼロ、つまり排気ガスがほとんど流れない内周面に接する微小厚さの層状部分の断面積がデッドスペース面積S2′である。
Further, the dead space area S2 ′ means an area of a layered portion in contact with the inner peripheral surfaces of a large number of
また、前記上流側接続部16bの通路面積16bSは、前記排気管15の通路面積S1から前記収容部本体16aの通路面積16aSに徐々に増加する。一方、前記上流側触媒接続部17bの断面積17bSはゼロから前記17aSに徐々に増加する。そのため上流側接続部16bの通路面積16bSから上流側触媒接続部17bの断面積17bSを除いた上流側接続部通路面積S4は、前記通路面積S2と略一致している。なお、前記下流側接続部16cにおいても同様であり、該下流側接続部16cの下流側接続部通路面積S5は前記通路面積S2と略一致している。
Further, the passage area 16bS of the
次に、前記触媒17の製造方法を図7に基づいて説明する。
Next, a method for producing the
前記触媒17は、前述のように触媒機能物質が層状をなすように付着されたハニカム体20をB方向に巻いて多重円筒状とすることにより製造されたものである。
As described above, the
前記ベース板20aは、展開状態では、長方形の四辺のうち対向する2つの長辺を外側に凸の山形をなすように形成してなる六角形のものである。そして前記ハニカム体20を、上,下の二辺20c,20dの頂点20c′,20d′同士を結ぶ直線A部分からB方向に巻回する。即ち、直線A部分を中心としてハニカム体20の左,右側板部を重ね合わせながら巻き付け、円筒状態を保ように固定する(図7(a)〜(c)参照)。
In the unfolded state, the
このようにして、円柱状の触媒本体17aと、該触媒本体17aの両端部に形成された円錐状の上流側触媒接続部17b及び下流側触媒接続部17cとを有する触媒17が形成される。
In this way, the
本実施形態の排気装置によれば、収容部本体16aの通路面積16aSから触媒本体17aの断面積17aSを除いた通路面積S2が排気管14の通路面積S1より大きくなるように、より好ましくは前記通路面積S2からデッドスペース面積S2′を除いた通路面積S3が前記通路面積S1と略一致し、又は該通路面積S1より大きくなるように排気管の径D1及び収容部16の径D2を設定したので、収容部16における排気ガスの流速を、その上流側及び下流側と比べて大きく変化させることはなく、触媒を配置したことによる圧力損失の増加を抑制できる。
According to the exhaust device of the present embodiment, the passage area S2 obtained by removing the cross-sectional area 17aS of the catalyst
本実施形態では、テーパ状の上流側接続部16b,下流側接続部16c内に位置する上流側触媒接続部17b,下流側触媒接続部17cの先端17dを、排気管14との境界線aに位置し、かつ通路中心線bに位置するよう配置したので、上流側接続部16b及び下流側接続部16cの通路面積S4,S5を収容部16の通路面積S2と略同等にでき、排気ガスが排気管15aから収容部16に流れる際に急激な膨張を回避でき、それだけ排気ガスの圧力損失の発生を抑制できる。
In the present embodiment, the
本実施形態の触媒の製造方法によれば、ハニカム体20の対向する上,下二辺20c,20dを外側に凸の山形をなすように形成し、該上,下二辺20c,20dの頂点20c′20d′を結ぶ直線A部分からB方向に巻くことにより、多重円筒状の触媒17を形成したので、触媒17の生産性を高めることができる。即ち、波板の長手方向一端部から一方向に巻く場合に比べて巻回数を略半減することができる。なお、ハニカム体を長手方向中央部にて二つ折りした後、該折り曲げ部から一方向に巻く方法と比較した場合、折り曲げ加工を省略でき、製造工程数を削減できる。
According to the manufacturing method of the catalyst of the present embodiment, the upper and lower two
また前記ハニカム体20の上,下二辺20c,20dを山形にし、これを一方向Bに巻くだけで、上流側触媒接続部17b及び下流側触媒接続部17cを同時に形成することができ、触媒17の生産性をより一層高めることができる。
Further, the upper and lower two
図8ないし図11は、前記実施形態の変形例を説明するための図である。図中、図2,図7と同一符号は同一又は相当部分を示す。 8 to 11 are diagrams for explaining modifications of the embodiment. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 2 and 7 denote the same or corresponding parts.
図8は、第1変形例を説明するための図であり、これは排気管15の下流側排気管15bを、収容部16と同じ径D2とした場合である。この場合には、触媒17の下流側触媒接続部が不要である。
FIG. 8 is a view for explaining the first modification, and this is a case where the downstream
前記第1変形例の触媒17を製造する場合には、ハニカム体20の一辺20cのみを山形に形成し、他辺20eを直線状とし(図7(a)二点鎖線参照)、直線A部分から巻回すれば良い。このようにした場合にも、前記実施形態と同様の効果が得られる。
When the
図9は、第2変形例を説明するための図であり、これは触媒17の上流側触媒接続部17b及び下流側触媒接続部17cを円錐台形状とした場合である。即ち、上流側触媒接続部17b及び下流側触媒接続部17cの先端部が排気ガスの流れ方向に対して直角をなす平坦面17b′,17c′となっている。このようにした場合には、排気ガスの乱れを緩和できる。
FIG. 9 is a diagram for explaining the second modification example, in which the upstream side
前記第2変形例の触媒17を製造する場合は、図11に示すように、ハニカム体20の上,下二辺20c,20dを山形にするとともに、該山形の頂点部分を平坦20f,20gとし、直線A部分から一方向Bに巻回すれば良い。
When manufacturing the
図10は第3変形例を説明するための図であり、これは排気管15の下流側排気管15bを収容部16と同じ径D2とするとともに、触媒17の上流側触媒接続部17bを円錐台形とした場合である。該触媒17を製造する場合は、下辺20dを直線状にすることとなる(図11の二点鎖線参照)。
FIG. 10 is a view for explaining a third modified example, in which the
なお、前記実施形態では、触媒が多重の円筒状をなすものである場合を説明したが、本発明は、図12に示すように、多重の楕円筒状をなす触媒17′にも適用可能であり、上記実施形態の場合と同様の作用効果を奏する。 In the above-described embodiment, the case where the catalyst has a multi-cylindrical shape has been described. However, as shown in FIG. 12, the present invention can also be applied to a catalyst 17 'having a multi-elliptical cylindrical shape. There are the same operations and effects as in the above embodiment.
また前記実施形態では、自動二輪車の排気装置を例に説明したが、本発明の排気装置は、これに限られるものではなく、自動車等の排気装置にも適用可能である。 In the above embodiment, the exhaust device for a motorcycle has been described as an example. However, the exhaust device of the present invention is not limited to this and can be applied to an exhaust device for an automobile or the like.
6a エンジン
14 排気装置
15 排気管
16 収容部
16a 収容部本体
16b,16c 接続部
17 触媒
17a 触媒本体
17b,17c 触媒接続部
17d 先端部
20 ハニカム体
20a ベース板
20b 波板
20c,20d ベース板の長辺
20c′,20d′ 頂点
A 直線
B 一方向
D1 排気管の径
D2 収容部及び触媒の径
a 境界線
b 通路中心線
S1 排気管の通路面積
S2 収容部の通路面積から触媒の断面積を除いた通路面積
S2′ デッドスペース面積
S3 通路面積S2からさらにS2′を除いた通路面積
S4,S5 接続部通路面積
Claims (9)
該排気管の途中に介在され、該排気管より大径に形成された収容部と、
該収容部内に配置された触媒とを備えた排気装置であって、
前記排気管の通路面積をS1とし、前記収容部の断面積から前記触媒の断面積を除いた収容部の通路面積をS2とするとき、
前記収容部の通路面積S2は、前記排気管の通路面積S1より大きいことを特徴とする排気装置。 An exhaust pipe connected to the engine;
An accommodating portion interposed in the middle of the exhaust pipe and having a larger diameter than the exhaust pipe;
An exhaust device comprising a catalyst disposed in the housing part,
When the passage area of the exhaust pipe is S1, and the passage area of the housing portion excluding the cross-sectional area of the catalyst from the cross-sectional area of the housing portion is S2,
The exhaust device according to claim 1, wherein a passage area S2 of the accommodating portion is larger than a passage area S1 of the exhaust pipe.
前記収容部の断面積から前記触媒の断面積及び実質的に通路面積とならないデッドスペース面積を除いた収容部の通路面積をS3とするとき、前記収容部の通路面積S2は、前記収容部の通路面積S3と略一致し、又は該通路面積S3より大きいことを特徴とする排気装置。 The exhaust device according to claim 1,
When the passage area of the housing portion excluding the cross-sectional area of the catalyst and the dead space area that does not substantially become the passage area from the cross-sectional area of the housing portion is S3, the passage area S2 of the housing portion is An exhaust system characterized by being substantially coincident with the passage area S3 or larger than the passage area S3.
前記収容部は、前記排気管より大径の収容部本体と、該収容部本体と前記排気管とを接続するテーパ状の接続部とを有することを特徴とする排気装置。 The exhaust device according to claim 1,
The exhaust unit according to claim 1, wherein the storage unit includes a storage unit body having a diameter larger than that of the exhaust pipe, and a tapered connection unit that connects the storage unit body and the exhaust pipe.
前記触媒は、前記収容部本体内に位置する触媒本体と、前記接続部内に位置するテーパ状の触媒接続部とを有することを特徴とする排気装置。 The exhaust device according to claim 3,
2. The exhaust apparatus according to claim 1, wherein the catalyst has a catalyst main body located in the accommodating portion main body and a tapered catalyst connecting portion located in the connecting portion.
前記触媒接続部の先端部は、前記接続部と排気管との境界線近傍でかつ通路中心線近傍に位置していることを特徴とする排気装置。 The exhaust device according to claim 4,
The exhaust device according to claim 1, wherein a tip end portion of the catalyst connection portion is located near a boundary line between the connection portion and the exhaust pipe and near a passage center line.
前記接続部の断面積から前記触媒の触媒接続部の断面積を除いた接続部の通路面積S4は、前記排気管の通路面積S1に略一致していることを特徴とする排気装置。 The exhaust device according to claim 5,
The exhaust device according to claim 1, wherein a passage area S4 of the connection portion obtained by removing a cross-sectional area of the catalyst connection portion of the catalyst from a cross-sectional area of the connection portion substantially matches the passage area S1 of the exhaust pipe.
前記波板を、該波板の巻き方向中央部から一方向に巻くことにより多重の円筒状又は楕円筒状とすることを特徴とする触媒の製造方法。 A method for producing a catalyst, in which a metal corrugated sheet to which a catalyst functional substance is attached is wound in one direction to form a multiple cylindrical or elliptical cylinder,
A method for producing a catalyst, characterized in that the corrugated plate is wound in one direction from a central portion in the winding direction of the corrugated plate to form a multiple cylindrical shape or an elliptical cylindrical shape.
前記波板は、長方形の2つの長辺を外側に凸の山形をなすよう形成してなる六角形状を有し、該波板を、前記2つの凸同士を結ぶ直線部分から一方向に巻くことにより、両端部がテーパ状をなす多重の円筒状又は楕円筒状とすることを特徴とする触媒の製造方法。 In the manufacturing method of the catalyst of Claim 7,
The corrugated sheet has a hexagonal shape in which two long sides of a rectangle are formed so as to form a convex chevron outward, and the corrugated sheet is wound in one direction from a straight line portion connecting the two convexes. Thus, a method for producing a catalyst, characterized in that both ends are formed into a multiple cylindrical shape or an elliptical cylindrical shape having a tapered shape.
前記波板は、長方形の2つの長辺のうちの一方の長辺を外側に凸の山形をなすよう形成してなる五角形状を有し、該波板を、前記凸を通り他方の長辺と直交する直線部分から一方向に巻くことにより、一端部がテーパ状をなす多重の円筒状又は楕円筒状とすることを特徴とする触媒の製造方法。 In the manufacturing method of the catalyst of Claim 7,
The corrugated plate has a pentagonal shape in which one of the two long sides of the rectangle is formed so as to form a convex chevron outward, and the corrugated plate passes through the convex to the other long side. A catalyst manufacturing method characterized in that one end is tapered into a multiple cylindrical or elliptical cylindrical shape by winding in one direction from a straight portion orthogonal to the vertical direction.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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- 2007-11-06 JP JP2007288629A patent/JP2009114954A/en active Pending
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JP2016142154A (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | ヤマハ発動機株式会社 | Engine unit and ride type vehicle |
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