JP2633797B2

JP2633797B2 - マニホールド触媒コンバータ

Info

Publication number: JP2633797B2
Application number: JP5233813A
Authority: JP
Inventors: 康夫深江
Original assignee: KARUSONITSUKU KK
Current assignee: KARUSONITSUKU KK
Priority date: 1992-09-21
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JPH06200752A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排気系に略
垂直に配置され、排気ガス等の浄化に使用されるマニホ
ールド触媒コンバータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、排気ガスを浄化するため、自動
車の排気系には、触媒コンバータが床下に配置される
が、かかる触媒コンバータ以外に、例えば実開昭５９−
３４０１２号公報に示すようにエンジンのシリンダヘッ
ドに直接装着されるマニホールド触媒コンバータが図６
ないし図８に示すように知られている。

【０００３】図において、符号２１はエンジンで、その
シリンダヘッド２２に複数の排気ポート２３が形成され
ている。このエンジン２１のシリンダヘッド２２に、マ
ニホールド触媒コンバータ２４が装着されている。マニ
ホールド触媒コンバータ２４は、フランジ２５と、複数
のブランチ管２６と、横断面が略楕円状に構成された筒
状容器２７とを備えている。フランジ２５には、シリン
ダヘッド２２の各排気ポート２３に対応する位置へそれ
ぞれ連通する取付孔２５Ａが設けられている。

【０００４】フランジ２５には、シリンダヘッド２２の
各排気ポート２３に対応する位置へそれぞれ連通する取
付孔２５Ａが設けられている。このフランジ２５の各取
付孔２５Ａにそれぞれ各ブランチ管２６の一端２６Ａが
固着されている。

【０００５】略楕円状の筒状容器２７は、その偏平部２
７Ｂがエンジン２１に向いている。筒状容器２７には図
示しない触媒担体が収容され、この略楕円状の筒状容器
２７に各ブランチ管２６の他端２６Ｂがそれぞれ固着さ
れている。そして、各ブランチ管６の他端６Ｂが概ね前
記略楕円状の筒状容器７にその長軸上に沿って接続され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、エンジン２１
は、そのピストンの移動方向である上下方向に常時振動
しており、その振幅は約０．１ｍｍとされている。従っ
て、エンジン２１と一体のマニホールド触媒コンバータ
２４も、上下方向に振動することになる。

【０００７】そして、実験によると、エンジン２１のエ
ンジン回転数が高回転域になると、上記上下方向の振動
に加えて、マニホールド触媒コンバータ２４に図面上左
右（以降、左右方向とは図面上の左右を表す）の振動を
引き起こすことが知られている。横軸にエンジン回転
数，縦軸に振動振幅の曲線では、その振幅は１５００ｒ
ｐｍ付近から徐々に立ち上がり、エンジン回転数が所定
の回転数になると、共振現象となり、エンジン２１の振
動振幅の２倍を越える振幅が左右方向に発生する。

【０００８】なお、シミレーション解析により、小型エ
ンジンでは、エンジン回転数が５２００ｒｐｍ付近に共
振点があることが判明した。この共振回転数は、通常走
行では生じないが、急傾斜の上り坂をトランスミッショ
ンのローギヤを選択して登坂する時のような特別な状況
において使用するエンジン回転数である。

【０００９】しかも、このような過酷な運転状況で共振
が発生することは、運転者に不安心理を引き起こすこと
になる。ところが、このような条件下、従来のマニホー
ルド触媒コンバータ２４にあっては、フランジ２５のシ
リンダヘッド取付面２５Ａに対して、各ブランチ管２６
の他端２６Ｂを結んで形成される取付線２８（一点鎖線
で示す）が平行になっているので、略楕円状の筒状容器
２７の左右方向の剛性が弱く、エンジン２１の上下方向
の振動が略楕円状の筒状容器２７に増幅されて伝達し、
振動を低減することが困難であった。そのため、例え
ば、ブランチ管に亀裂等が生じ、耐久性に劣るという問
題があった。

【００１０】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、略楕円状の筒状容器の左
右方向の振動を低減することができるマニホールド触媒
コンバータを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダヘッ
ドの各排気ポートに対応してそれぞれ連通する複数の取
付孔を設けたフランジと、このフランジの各取付孔にそ
れぞれ一端が固着された複数のブランチ管と、触媒担体
を収容して横断面が略楕円状に形成された筒状容器とを
有してなり、各ブランチ管の他端が概ね前記略楕円状の
筒状容器にその長軸上に沿って接続されたマニホールド
触媒コンバータにおいて、フランジのシリンダヘッド取
付面に対して各ブランチ管の他端を結んで形成される取
付線が平面矢視において斜めになるように、各ブランチ
管の他端を略楕円状の筒状容器に固着したことを特徴と
する。

【００１２】

【作用】本発明においては、エンジンの上下方向の振動
が、当該マニホールド触媒コンバータに伝達し、マニホ
ールド触媒コンバータの筒状容器が左右方向に振動する
が、フランジのシリンダヘッド取付面に対して各ブラン
チ管の他端を結んで形成される取付線が斜めになるよう
に、各ブランチ管の他端を略楕円状の筒状容器に固着し
たので、略楕円状の筒状容器の左右方向の剛性が強くな
っている。

【００１３】そして、当該マニホールド触媒コンバータ
の略楕円状の筒状容器は、エンジンの上下振動に応じて
左右方向に振動するが、上述のように、略楕円状の筒状
容器の左右方向の剛性が強くなっているので、当該マニ
ホールド触媒コンバータの略楕円状の筒状容器の共振現
象を生じさせるエンジン回転数が、従来の共振現象を生
じさせるエンジン回転数より高くなり、高回転域に移っ
ている。従って、共振の可能性を少なくできる。

【００１４】ここで、略楕円状の筒状容器の左右方向の
振動が生じる際、通常運転のエンジンの最大回転数が共
振回転数よりも低く、且つ、該最大回転数と共振周波数
が大きくずれているので、左右方向の振動振幅が低くな
っている。

【００１５】また、通常運転のエンジン回転数領域で
は、エンジン振動により生じる略楕円状の筒状容器の左
右方向の振幅は、従来例の筒状容器の左右方向の振幅よ
り低くなっている。

【００１６】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。図１ないし図５は本発明の実施例に係わるマニ
ホールド触媒コンバータを示す。

【００１７】図１ないし図３において、符号１はエンジ
ンで、そのシリンダヘッド２に複数の排気ポート３が形
成されている。このエンジン１のシリンダヘッド２の側
面に、マニホールド触媒コンバータ４が装着されてい
る。マニホールド触媒コンバータ４は、フランジ５と、
４個のブランチ管６と、横断面が略楕円状に構成された
筒状容器７とを備えている。

【００１８】フランジ５には、シリンダヘッド２の各排
気ポート３に対応する位置へそれぞれ連通する取付孔５
Ａが設けられている。このフランジ５の各取付孔５Ａに
それぞれ各ブランチ管６の一端６Ａが固着され、各ブラ
ンチ管６はフランジ５に並んで取り付けられた状態とな
っている。

【００１９】略楕円状の筒状容器７は、図３の平面図に
示すように、その偏平部７Ｂが斜めの状態でエンジン１
に向いている。略楕円状の筒状容器７には、図示しない
触媒担体が収容され、この略楕円状の筒状容器７の上流
面を形成する集合部７Ａに各ブランチ管６の他端６Ｂが
それぞれ固着されている。そして、各ブランチ管６の他
端６Ｂが概ね前記略楕円状の筒状容器７にその長軸上に
沿って接続されている。

【００２０】そして、フランジ５のシリンダヘッド取付
面５Ｂに対して各ブランチ管６の他端６Ｂを結んで形成
される取付線８が平面矢視において斜めになるように、
各ブランチ管６の他端６Ｂが筒状容器７の集合部７Ａに
固着されている。

【００２１】しかして、本実施例においては、エンジン
１の上下方向の振動が、当該マニホールド触媒コンバー
タ４に伝達し、マニホールド触媒コンバータ４の略楕円
状の筒状容器７が左右方向に振動するが、フランジ５の
シリンダヘッド取付面５Ａに対して各ブランチ管６の他
端６Ｂを結んで形成される取付線８が斜めになるよう
に、各ブランチ管６の他端６Ｂを筒状容器７に固着した
ので、略楕円状の筒状容器７の左右方向の振動に対し
て、略楕円状の筒状容器７の左右方向の剛性が強くな
る。

【００２２】そして、略楕円状の筒状容器７は、エンジ
ン１の上下振動により左右方向に振動するが、上述のよ
うに、略楕円状の筒状容器７の左右方向の剛性が強くな
っているので、略楕円状の筒状容器７の共振現象を生じ
させるエンジン回転数が、従来の共振現象を生じさせる
エンジン回転数より高くなり、高回転域に移っている。
従って、共振の可能性を少なくできる。

【００２３】ここで、略楕円状の筒状容器７の左右方向
の振動の際、通常運転のエンジン１の最大回転数が共振
回転数よりも低く、且つ、該最大回転数と共振周波数が
大きくずれているので、振動振幅が低くなっている。

【００２４】また、通常運転のエンジン回転数領域で
は、エンジン振動により生じる略楕円状の筒状容器７の
左右方向の振幅は、従来例の略楕円状の筒状容器の左右
方向の振幅より低くなっている。

【００２５】従って、略楕円状の筒状容器７は、エンジ
ン１により左右方向に増幅して振動しようとしても、複
数のブランチ管６を介して振動し難くなっている。ま
た、略楕円状の筒状容器７の斜置きの角度θが大きくな
る程、略楕円状の筒状容器７の共振するエンジン回転数
は高回転域にシフトする。

【００２６】さらに、エンジン回転数の共振点付近の高
回転域でエンジン１を運転する確率は少ないので、可及
的に共振の可能性が少なくなっている。上記の内容が図
４，図５に示すシミレーションにより確かめられてい
る。

【００２７】エンジンは排気量２０００ｃｃのものを用
い、エンジン回転数の、通常運転における最大回転数は
５０００ｒｐｍ程度である。なお、長い急傾斜の上り坂
等の特殊な運転時には、６０００ｒｐｍ程度までアップ
することがあるが、このような場合でも、しばしば使用
する範囲は、５０００ｒｐｍ〜５５００ｒｐｍとなって
いる。また、１００ｋｍ定常走行でのエンジン回転数は
３０００ｒｐｍ程度である。

【００２８】そして、このシミレーションは、エンジン
１がピストンの上下運動に呼応して上下方向に０．１ｍ
ｍの幅で振動しているとう条件で行なっている。図中、
破線はマニホールド触媒コンバータの１５°の斜置き
（θ＝１５°）の例、実線はマニホールド触媒コンバー
タの平行置き（θ＝０°）の従来例を示す。

【００２９】斜置きの例では、共振時のＹ方向の最大振
幅が０．２４ｍｍと低く、最大共振時のエンジン回転数
が高回転域にシフトし、そのエンジン回転数は５８００
ｒｐｍとなっている。この値は、通常の運転では不使用
の範囲であるとともに、急傾斜登坂で使用の確率も低
く、通常は、共振による振幅が大きな振動はしない。通
常運転の最大回転数５０００ｒｐｍでは、Ｙ方向の振幅
は、０．０６〜０．０７ｍｍとなっている。

【００３０】一方、平行置きの例（従来例）では、Ｙ方
向の共振時のエンジン回転数は、斜置きの場合の共振よ
り低く、共振時のエンジン回転数が５２００ｒｐｍ強の
時で、その振幅が０．２７ｍｍと大きくなっている。な
お、この５２００ｒｐｍは、急傾斜登坂で使用されるエ
ンジン回転数で、かかるエンジン回転数では従来は共振
が起こることになる。即ち、従来の平行置きの例では、
通常運転の回転域でも振幅が大きく、その上、急傾斜登
坂では、しばしば用いる５２００ｒｐｍのエンジン回転
数で共振により最大の振幅が生じる。即ち、この共振の
可能性は高くなっている。

【００３１】これに対して、斜置きの例では、通常運転
でも、平行置きの例に比して、振幅が小さく、急傾斜登
坂の場合には、共振が生じる５８００ｒｐｍとなること
も皆無ではないが、この５８００ｒｐｍになる可能性は
極めて少なく、共振による最大振幅の生じる可能性は低
くなっている。

【００３２】平行置きの例の場合、Ｙ方向の最大共振回
転数５２００ｒｐｍ強は、通常運転での不使用回転数領
域（５０００ｒｐｍ以上）ではあるが、使用最大回転数
５０００ｒｐｍに近い。このため、平行置きの場合のエ
ンジン回転数が５０００ｒｐｍの時でも、Ｙ方向の振幅
は０．２ｍｍであり、この値は斜置きの場合に比して２
倍以上となっている。

【００３３】以上の如き構成によれば、筒状容器７の横
断面が略楕円状になっている場合、フランジ５のシリン
ダヘッド取付面５Ａに対して各ブランチ管６の他端６Ｂ
を結んで形成される取付線８が斜めになるように、各ブ
ランチ管６の他端６Ｂを略楕円状の筒状容器７に固着し
たので、略楕円状の筒状容器７の左右方向の振動に対し
て、略楕円状の筒状容器７の左右方向の剛性を強くさせ
ることができる。

【００３４】そして、略楕円状の筒状容器７は、エンジ
ン回転数の上昇に伴い、エンジンの上下振動により左右
方向に振動するが、上述のように、略楕円状の筒状容器
７の左右方向の剛性が強くなっているので、略楕円状の
筒状容器７の共振現象を生じさせるエンジン回転数が、
従来の共振現象を生じさせるエンジン回転数（５２００
ｒｐｍ）より高くなり、高回転域に移っている（５８０
０ｒｐｍ）。

【００３５】従って、通常運転のエンジン回転数領域で
は、エンジン振動により生じる本実施の略楕円状の筒状
容器７の左右方向の振幅を、従来例の筒状容器の左右方
向の振幅より低くでき、例えば、本実施例の通常運転で
のエンジンの最大回転数（５０００ｒｐｍ）における最
大振幅を従来例における振幅よりも低くできる。

【００３６】このようにして、略楕円状の筒状容器７の
左右方向の振動を低減することができ、そのため、例え
ば、ブランチ管６の亀裂等の発生を防止し耐久性を向上
させることができる。

【００３７】なお、本実施例においては、ブランチ管の
数は４個で、各ブランチ管６はフランジ５に並んで取り
付けられた状態となっているが、少なくともブランチ管
６の他端６Ｂを結んで取付線が形成されれば良く、ブラ
ンチ管の他端の数が２以上の場合に成立する。例えばＹ
字状のブランチ管を２つ並列に配置した場合やブランチ
管を６個並列に配置した場合について適用することがで
きる。

【００３８】

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
筒状容器の横断面が略楕円状になっている場合、筒状容
器にフランジのシリンダヘッド取付面に対して各ブラン
チ管の他端を結んで形成される取付線が斜めになるよう
に、各ブランチ管の他端を略楕円状の筒状容器に固着し
たので、略楕円状の筒状容器の左右方向の振動に対し
て、略楕円状の筒状容器の左右方向の剛性を強くさせる
ことができる。

【００４０】そして、当該マニホールド触媒コンバータ
の略楕円状の筒状容器は、エンジン回転数の上昇に伴
い、エンジンの上下振動により左右方向に振動するが、
上述のように、略楕円状の筒状容器の左右方向の剛性が
強くなっているので、当該マニホールド触媒コンバータ
の略楕円状の筒状容器の共振現象を生じさせるエンジン
回転数が、従来の共振現象を生じさせるエンジン回転数
より高くなり、高回転域に移っている。

【００４１】従って、通常運転のエンジン回転数領域で
は、エンジン振動により生じる本考案の略楕円状の筒状
容器の左右方向の振幅を、従来例の略楕円状の筒状容器
の左右方向の振幅より低くでき、例えば、通常運転での
本発明のエンジンの最大回転数における最大振幅を従来
例における振幅よりも低くできる。

【００４２】また、急傾斜登坂において、略楕円状の筒
状容器の左右方向の共振が可及的に防止される。このよ
うにして、略楕円状の筒状容器の左右方向の振動を低減
することができ、そのため、例えば、ブランチ管の亀裂
等の発生を防止し耐久性を向上させることができる効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わるマニホールド触媒コン
バータを示す側面図である。

【図２】同マニホールド触媒コンバータを示す正面図で
ある。

【図３】同マニホールド触媒コンバータを示す平面図で
ある。

【図４】同マニホールド触媒コンバータのシミレーショ
ン例の説明図である。

【図５】同マニホールド触媒コンバータのシミレーショ
ン例を示すエンジン回転数と振幅との関係を示す説明図
である。

【図６】従来におけるマニホールド触媒コンバータを示
す側面図である。

【図７】同マニホールド触媒コンバータを示す正面図で
ある。

【図８】同マニホールド触媒コンバータを示す平面図で
ある。

【符号の説明】

２シリンダヘッド３排気ポート４マニホールド触媒コンバータ５フランジ５Ａ取付孔５Ｂシリンダヘッド取付面６ブランチ管６Ａ一端６Ｂ他端７略楕円状の筒状容器８取付線

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッド（２）の各排気ポート
（３）に対応してそれぞれ連通する複数の取付孔（５
Ａ）を設けたフランジ（５）と、このフランジ（５）の各取付孔（５Ａ）にそれぞれ一端
（６Ａ）が固着された複数のブランチ管（６）と、触媒担体を収容して横断面が略楕円状に形成された筒状
容器（７）とを有してなり、各ブランチ管（６）の他端（６Ｂ）が概ね前記略楕円状
の筒状容器（７）にその長軸上に沿って接続されたマニ
ホールド触媒コンバータにおいて、フランジ（５）のシリンダヘッド取付面（５Ｂ）に対し
て各ブランチ管（６）の他端（６Ｂ）を結んで形成され
る取付線（８）が平面矢視において斜めになるように、
各ブランチ管（６）の他端（６Ｂ）を略楕円状の筒状容
器（７）に固着したことを特徴とするマニホールド触媒
コンバータ。