JP3218929B2 - 触媒一体型マフラー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、触媒とマフラーとが一
体化された触媒一体型マフラーに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンでは、良好な排ガス
性能を得るために、排気管の途中に触媒コンバータを設
けて、ＰＭ（パティキュレート・マター）を低減するこ
とが提案されている。

【０００３】この触媒コンバータの触媒の特性には、低
温型、中温型、高温型があり、一般にはエンジンの使用
範囲の多くを占める領域に機能するとのことから中温型
の触媒が用いられている。

【０００４】このディーゼルエンジンに用いられる触媒
コンバータの触媒（中温型）は、排気ガスの温度が低い
低温領域ならびに中温領域は正常に機能するものの、排
気ガスの温度がある高い温度以上になると、燃料中の硫
黄分と反応して、サルヘート（ＳＯ₃ ）が発生し、ＰＭ
が増大するという特性がある。

【０００５】そこで、近時では、図２４に示されるよう
に触媒コンバータａの入口側と出口側との排気管部分ｂ
に双方を連通するようにバイパス管ｃを接続し、かつ触
媒コンバータａとバイパス管ｃの入口に流路切換えのた
めの開閉弁ｄ，ｅを設けて、排気ガスをバイパスさせる
構造が提案されている。

【０００６】同構造は、排気ガスの温度が低い時は、図
２４（ａ）に示されるように触媒コンバータａの入口に
在る開閉弁ｄを開、バイパス管ｃの入口に在る開閉弁ｅ
を閉にして、ディーゼルエンジンの排気ガスを触媒コン
バータａの触媒ｆに導き、排気ガスの温度が所定温度以
上の高い温度となったときは、逆に図２４（ｂ）に示さ
れるように開閉弁ｄを閉、開閉弁ｅを開にして、ディー
ゼルエンジンの排気ガスをバイパス管ｃから酸化触媒ａ
を通さず、排気管の下流に在るマフラーｇへ導くように
している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
エンジンを搭載した車両（例えばバス、トラックなど）
は、各種の機能を搭載することが多く、同機能のための
多くの機器を搭載することが求められている。

【０００８】そのために排気系が占めるスペースをでき
るだけ小さく抑制させたい。ところが、上記したバイパ
ス構造によると、マフラーｇを据付けるスペースの他
に、触媒コンバータａ、同触媒コンバータａの周辺に配
置されるバイパイ管ｃ、さらにはこれら部品間を接続す
るための接続具といった多くのスペースが必要で、排気
系には相当、大きな据付スペースが必要とされる。

【０００９】このため、車両への搭載は難しく、同車両
のエンジンのＰＭ低減は難しいという問題があった。そ
のため、排気系が占めるスペースをできるだけ小さく抑
制したＰＭ低減構造が要望されている。

【００１０】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、据付スペースが小さくて
すむ、消音機能と、触媒およびバイパス通路によるＰＭ
の低減機能が一体になった触媒一体型マフラーを提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載した発明は、触媒が収容されるととも
に同触媒の入口側および出口側に上流側排気通路および
下流側排気通路が形成された内筒と、同内筒の外周に間
隙を設けて固定された外筒とを有し、両端が閉鎖された
マフラー本体を設け、同マフラー本体の入口側にバイパ
ス室を設け、間隙を介してバイパス室と下流側排気通路
とを連通させるバイパス通路を設け、バイパス室を貫通
し上流側排気通路へ排気ガスを導入する第１インレット
パイプを設け、バイパス室に開口する第２インレットパ
イプを設け、第１インレットパイプと第２インレットパ
イプとからの排気ガスの流れを切り換える切換手段を設
けて、触媒一体型マフラーを構成したことにある。

【００１２】請求項２に記載した発明は、排気ガスの全
温度範囲で、触媒によるＰＭ低減を行えるようにするた
めに、請求項１の記載の構成に加え、マフラー本体内に
在る触媒を低温用触媒として、バイパス通路又は前記下
流側排気通路に高温用触媒を設けたことにある。

【００１３】

【００１４】

【００１５】請求項３に記載した発明は、上記目的に加
え、さらにサルへート発生領域をバイパスさせるよう、
確実に排気ガスの流れを切換えるために、請求項１に記
載の構成に加え、導入される排気ガスの温度を検出する
排気温度検出手段を有し、検出された排気ガスの温度に
よって切換手段が切換えられるようにしたことにある。

【００１６】

【００１７】請求項４に記載した発明は、上記目的に加
え、簡単な切換構造で、排気ガスの流れを切換えるよう
にするため、請求項３に記載の切換手段を、第１インレ
ットパイプに設けた第１開閉弁と、第２インレットパイ
プに設けた第２開閉弁と、第１開閉弁および第２開閉弁
を開閉するアクチュエータと、同アクチュエータと第１
または第２開閉弁のいずれかを接続し、第１開閉弁と第
２開閉弁を接続するコントロールケーブルとを有して構
成したことにある。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【作用】請求項１に記載した発明によると、切換手段に
よる切換えにより、触媒一体型マフラーは、第１インレ
ットパイプから上流側排気通路、触媒、下流側排気通路
を通る経路と、第２インレットパイプからバイパス通
路、下流側排気通路を通る経路との２つの系統が形成さ
れる。

【００２１】これにより、第１インレットパイプから導
入された排気ガスは、触媒の機能にてＰＭが低減され、
さらにマフラー本体にて消音される。ここで、マフラー
本体の外周部には、内筒と外筒との間隙を利用して、コ
ンパクトにバイパス通路が形成されているから、第２イ
ンレットパイプから導入された排気ガスは、触媒を通過
せず、触媒をバイパスして、膨張を繰り返しながら、バ
イパス室、内筒と外筒との間隙、下流側排気通路を通過
して、外部に排出されるようになる。 これにより、大形
化を抑制しつつ、バイパス通路を消音室として活用し
た、触媒一体型マフラーが形成される。

【００２２】

【００２３】請求項２に記載した発明によると、第１イ
ンレットパイプから導入された排気ガスは、低温用触媒
を通過し、第２インレットパイプから導入された排気ガ
スは、高温用触媒を通過して、排気ガスの全温度範囲
で、触媒によるＰＭ低減が行えるようになる。

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】請求項３に記載した発明によると、排気温
度検出手段で検出される排気ガスの温度に応じて、切換
手段が、第１インレットパイプから触媒へ導かれる経路
と、第２インレットパイプからバイパス通路へ導かれる
経路とに切換わる。 ここで、サルへート発生領域は、排
気ガスが高い温度のときであるから、排気ガスの温度を
検知して経路を切換えるようにすると、排気ガスの経路
は、確実にサルへート発生領域がバイパスされるように
切換えられる。

【００２９】

【００３０】請求項４に記載した発明によると、排気ガ
スの流れは、アクチェエータが動作することによって、
１本のコントロールケーブルを通じ、第１インレットパ
イプに在る第１開閉弁、第２インレットパイプに在る第
２開閉弁とが操作されるという簡単な切換構造にて切換
わるようになる。

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【実施例】以下、本発明を図１ないし図６に示す第１の
実施例にもとづいて説明する。図１はエンジンの排出系
統を示し、同図中１は、例えばバス、トラックなどの車
両に搭載された走行用のディーゼルエンジンである。

【００３４】このディーゼルエンジン１から延びている
排気管２の端部には、本発明の要部となる触媒一体型マ
フラー１０が接続されている。図２には、この触媒一体
型マフラー１０の詳細な構造が示されている。

【００３５】触媒一体型マフラー１０の構造について説
明すると、１１は左側を入口側とし、右側を出口側とし
たマフラー本体である。マフラー本体１１は、両端が閉
鎖された内筒１２と、この内筒１２の外周に所定の間隙
ｔを有して固定された外筒１３とを有してなり、左右方
向に延びる筒形の外観にしてある。なお、外筒１３の両
端は閉鎖してある。

【００３６】内筒１２の軸心方向中央部には、触媒とし
てディーゼルＰＭ低減酸化（ＳＯＦ）触媒１４（以下、
単に触媒１４と称す）が収容されている。なお、触媒１
４は中温用で、エンジン運転域の大部分に有効に機能す
る。

【００３７】内筒１２の内部のうち、触媒１４の入口と
内筒１２の入口端との間で囲まれる部分は、複数枚の隔
板１５，１６、図３に示す整流小穴板１７、図４に示す
多数の小穴が在る触媒保護板１８で、左右方向に複数に
仕切られ、同部分にマフラー本体１１の入口側から順
に、バイパス室となる第１室１９、上流側排気通路を構
成する第２室２０、同じく第３室２１、同じく第４室２
２（いずれも消音効果をもたらす膨張室を構成）を形成
している。

【００３８】また触媒１４の出口と内筒１２の出口端と
の間で囲まれる部分は、先の触媒保護板１８と同じ構造
の触媒保護板２３、隔壁２４で、左右方向に複数に仕切
られ、同部分に触媒１４側から順に、下流側排気通路を
構成する第５室２６、同じく第６室２７（いずれも消音
効果をもたらす膨張室を構成）を形成している。

【００３９】マフラー本体１０の入口端には、インレッ
トパイプ２８が接続されている。インレットパイプ２８
は、入口が１つで、出口が２つに分かれた略字形のパイ
プから構成されている。そして、分かれた出口パイプ部
分の一方を、第１インレットパイプ２９ａとし、他方を
第２インレットパイプ２９ｂとしてある。

【００４０】このインレットパイプ２８の入口が排気管
端に接続されている。また分かれた第１インレットパイ
プ２９ａは、第１室１９を貫通して、第２室２０に開口
していて、第１インレットパイプ２９ａからの排気ガス
を第２室２０〜第４室２２を通じて触媒１４へ導けるよ
うにしてある。

【００４１】残る第２インレットパイプ２９ｂは、第１
室１９および第２室２０を貫通している。この貫通した
第２インレットパイプ２９ｂの途中は、隔壁１５と対応
する部位で閉鎖されている。この閉鎖部分３０を挟む、
第１室１９に臨むパイプ部分の周壁と、第２室２０に臨
むパイプ部分の周壁には、それぞれ小穴３１ａ，３１ｂ
が穿設されている。そして、第２インレットパイプ２９
ｂからの排気ガスを、小穴３１ａを通じて、第１室１９
へ排出させるようにしてある。なお、第２室２０に開口
する小穴３１ｂは、第２室２０と第３室２１との間を連
通させるものである。

【００４２】マフラー本体１１の出口端には、第６室２
７を貫通して、外部へ突き出るアウトレットパイプ３２
が接続されている。アウトレットパイプ３２の途中は、
第６室２７の途中の部位で閉鎖されている。この閉鎖部
分３２ａを挟む第６室２７に臨むパイプ部分の周壁に
は、それぞれ小穴３３ａ，３３ｂが穿設され、第５室２
６の排気ガスを小穴３３ａ、第６室２７、小穴３３ｂを
通じて、外部（大気）へ排出できるようにしてある。

【００４３】また、内筒１２のうち、第１室１９に臨む
周壁部分および第５室２６に臨む周壁部分には、それそ
れ小穴３４が穿設され、内筒１２と外筒１３との間隙１
０ａを介して、第１室１９（バイパス室）と第５室２６
（下流側排気通路）との間を連通させている。

【００４４】この連通構造により、マフラー本体１１内
には、マフラー本体１１の外周部に在るわずかな間隙１
０ａを活用して、第２インレットパイプ２９ｂからの排
気ガスを、触媒１４を通さずに、バイパスさせるバイパ
ス通路３４が構成される。なお、アウトレットパイプ３
２の出口は大気に開口するものである。

【００４５】インレットパイプ２８には、排気ガスの流
れを切換える切換機構４０が設けられている。切換機構
４０には、例えば構成が簡単な１本のコントロールケー
ブル４３を用いた構造が採用してある。

【００４６】同構造を説明すると、第１インレットパイ
プ２９ａ内には、回動式、具体的にはばね（図示しな
い）の弾性力によって片側方向に付勢される開閉弁４１
が設けてあり、第２インレットパイプ２９ｂ内にも同じ
構造の回動式の開閉弁４２が設けてある。

【００４７】これら開閉弁４１，４２は、いずれも回動
軸に直結されているプーリー部４１ａ，４２ａを有して
いる。なお、これらプーリー部４１ａ，４２ａは、同じ
向きで、パイプ外に配置してある。

【００４８】これらプーリー部４１ａ，４２ａには、コ
ントロールケーブル４３の一端側がそれぞれ固定されて
いる。これにより、コントロールケーブル４３が進退す
れば、各プーリー部４１ａ，４２ａが回動変位され、排
気ガスの流れを切換えるよう各開閉弁４１，４２が駆動
される。

【００４９】具体的には、１本のコントロールケーブル
４３の動きだけで、図５に示されるように第１インレッ
トパイプ２９ａと第２インレットパイプ２９ｂの排気ガ
スの流れを切換えるために、各開閉弁４１，４２の位相
が７０°〜９０°ずれた状態で、各開閉弁４１，４２の
プーリー部４１ａ，４２ａをコントロールケーブル４３
の他端側に固定して、開閉弁４１と開閉弁４２が互いに
相反する動きをするようにしてある。

【００５０】またコントロールケーブル４３の他端部
は、アクチュエータ、例えばエアーシリンダ４４に接続
してある。尚、この実施例においては、一本のコントロ
ールケーブル４３で接続する構造としたが、エアーシリ
ンダ４４とプーリー部４２ａを接続するケーブルと、プ
ーリー部４１ａと４２ａを接続するケーブルを別にして
もかまわない。

【００５１】このエアーシリンダ４４には、同エアーシ
リンダ４４へエアーを供給するエアー圧供給路４５が接
続されている。またこのエアー圧供給路４５には、エア
ー給・排用の電磁弁４６が設けられている。

【００５２】つまり、エアーシリンダ４４は、電磁弁４
５によるエアーの給・排によって、進退動作するように
なっている。そして、このエアーシリンダ４４の進退杆
４４ｘがコントロールケーブル４３の他端部に接続さ
れ、電磁弁４６で制御されるエアーシリンダ４４の進退
動作にしたがって、コントロールケーブル４３を通じ、
開閉弁４１，４２を、第１インレットパイプ２９ａだけ
排気ガスが流れる第１の動作位置と、第２インレットパ
イプ２９ａだけ排気ガスが流れる第２の動作位置とに切
換えるようにしてある。

【００５３】またエアーシリンダ機構４４の電磁弁４６
は、制御手段、例えばマイクロコンピュータで構成され
たコントローラ４７に接続されていて、コントローラ４
７の指令により、各開閉弁４１，４２を触媒１４の特性
にしたがって開閉できるようにしている。

【００５４】この点を説明すると、コントローラ４７に
は、例えばインレットパイプ２８の入口側に設けてあ
る、排気ガスの温度を検出する排気温度センサ４９（排
気温度検出手段に相当）が接続されている。

【００５５】またコントローラ４７には、例えば図６に
示されるような触媒１４の特性から求められる、触媒１
４が正常に機能するか否かの境となる温度値がバイパス
切換温度として設定されている。

【００５６】さらにコントローラ４７には、このバイパ
ス切換温度を境に、排気ガスの温度が低温のときは、上
記第１の動作位置にするべく電磁弁４６を制御し、排気
ガスの温度が高温のときは、上記第２の動作位置にする
べく電磁弁４６を制御する機能が設定されている。

【００５７】こうしたコントローラ４７の設定により、
触媒１４が正常に機能するときは、排気ガスが第２室２
０〜第４室２２、触媒１４、第５室２６、第５室２７を
順に流れるようにし、触媒１４が正常に機能しなくなる
と、排気ガスが第１室１９、間隙１０ａ、第５室２６、
第５室２７を順に流れるようにしてある。

【００５８】なお、図２中、４８は第２室２０と第３室
２１との間をつなぐ中継パイプを示す。つぎに、作用に
ついて説明する。

【００５９】ディーゼルエンジン１の運転に伴い、同エ
ンジン１から排出される排気ガスは、排気管２を通じ
て、触媒一体型マフラー１０に導かれる。このとき、通
常運転により、排気ガスの温度が、触媒１４が正常に機
能する温度（バイパス切換温度を境とした低温側の温度
域）であるとする。

【００６０】このときには、コントローラ４７の指示に
より、エアーシリンダ４４の作動杆４４ａは前進してい
て、図２に示されるように開閉弁４１は開、開閉弁４２
は閉の各位置に位置決めされ、第１インレットパイプ２
９ａだけから排気ガスの導入を許している。

【００６１】これにより、排気ガスは、図５（ａ）に示
されるように第１インレットパイプ２９ａ、第２室２０
〜第４室２２を通じて、膨張を繰り返しながら、触媒１
４の入口に導かれる。

【００６２】そして、同触媒１４を通過するときに排気
ガスに含まれるＨＣが減少される。すなわち、触媒１４
は、排気温度が低い反応しない領域では、排気ガスのＨ
Ｃ成分を吸着する。

【００６３】排気温度が上昇した低反応領域では、吸着
したＨＣ成分中の低温度蒸発ＨＣ成分を排出すると同時
に、ＨＣ酸化反応が若干行われて、ＨＣを低減する。排
気温度が活性領域に上昇した、触媒１４が活性化する高
温度域では、排気ガス中のＨＣとＰＭ（パテキュレート
・マター）中のＳＯＦの酸化反応が活発に行われて、Ｈ
Ｃを低減する。

【００６４】通常運転時には、こうした触媒１４の機能
によってＰＭが低減された排気ガスが、第５室２６、第
６室２７を通じて、膨張を繰り返しながら、アウトレッ
トパイプ３２から大気へ排出される。

【００６５】しかも、仕切られた各第２室２０〜第６室
２７はエネルギー減衰室（消音室）となるから、排気ガ
スは消音されて大気へ排出される。このとき、ディーゼ
ルエンジンの運転状況（エンジン負荷が大となるとき
等）により、さらに排気温度が上昇した高温時となり、
ＳＯ₂ 反応温度となる。

【００６６】この温度になると、図６に示されるように
触媒１４の特性から、サルヘート（ＳＯ₃ ）が排出さ
れ、ＰＭが増大するという、触媒１４が正常に機能しな
くなる挙動を生じるようになる。

【００６７】ここで、ＳＯ₂ 反応温度となる排気温度
は、バイパス切換温度に相当するから、同排気温度にな
ると、コントローラー４７から排気ガスの流れを切換え
る制御信号が電磁弁４５へ出力される。

【００６８】すると、電磁弁４５は、エアー圧を供給す
る側に切換わり、エアーシリンダ４４を退避動させ、コ
ントロールケーブル４３を所定量、引張る。この引張り
を受けると、開閉弁４１，４２は、あらかじめ相反する
動きをするよう位相がずれてコントロールケーブル４３
に固定してあるから、コントロールケーブル４３の変位
によって、図５（ａ）から図５（ｂ）へ示されるように
排気ガスの流れが切換わる。

【００６９】すなわち、開閉弁４１は閉、開閉弁４２は
開の各位置に位置決めされて、第２インレットパイプ２
９ｂだけから排気ガスの導入が許されるようになる。す
ると、排気ガスは、今度はバイパス通路３４の各部を構
成する第１室１９、間隙１０ａ、第５室２６、第５室２
７を順に流れて、触媒１４を通過せずにバイパスし、各
室で膨張を繰り返しながら、アウトレットパイプ３２に
至る。

【００７０】つまり、ＰＭが増大するサルヘート発生領
域はバイパスされる。これにより、排気温度の高温度時
は、サルヘートの発生が抑制されて、ＰＭが低減され
る。

【００７１】そして、この排気ガスが大気へ排出され
る。このように、触媒一体型マフラー１０だけで、車両
（エンジン）の排気系としての機能、すなわち触媒１４
およびバイパス通路３４を用いたＰＭの低減機能と消音
機能とが確保されることがわかる。

【００７２】このことは、触媒一体型マフラー１０だけ
で、必要な排気系を確保することができ、従来のバイパ
ス管を用いた構造に比べ、排気系が占める据付スペース
を小さくさせることができる。

【００７３】しかも、排気温度によって排気ガスの流れ
を変える構造だと、サルヘート発生領域をバイパスさせ
るよう、確実に排気ガスの流れを切換えることができる
（サルヘート発生領域が排気温度でわかるため）。

【００７４】またコントロールケーブル４３に各インレ
ットパイプ２９ａ，２９ｂに在る開閉弁４１，４２をつ
なぐ切換機構４０だと、１本のコントロールケーブル４
３を進退するだけの簡単な切換構造で、必要な切換動作
を得ることができる。特に位相を７０°〜９０°ずれた
状態で、開閉弁４１と開閉弁４２をコントロールケーブ
ル４３に接続すると、切換動作は確実である。

【００７５】加えて、マフラー本体外周部の間隙１０ａ
と、マフラー本体１１内の入口側と出口側とに在る第１
室１９（バイパス室）および第５室２６（下流側排気通
路）とを連通させて、マフラー本体１１内にバイパス通
路３４を形成する構造だと、コンパクトにバイパス通路
３４が形成される上、バイパス通路３４をエネルギー減
衰室（消音室）として機能させることができるから、大
形化が抑制され、かつ有効な消音機能を有する触媒一体
型マフラーとすることができる。

【００７６】図７ないし図１０は、本発明の第２実施例
を示す。本実施例は、触媒１４を貫通するバイパス通路
３４を採用して、高温時に同バイパス通路３４に排気ガ
スが流れるようにしたものである。

【００７７】具体的には、本実施例のマフラー本体１１
は、両端が閉鎖された筒形をなし、内部には、図８、図
９のように中央に通孔５１を有した整流小穴板１７、触
媒保護板１８，２３、さらに複数枚の隔板５４により、
触媒１４を挟む入口側に上流側排気通路を構成する第１
室１９〜第３室２１が形成され、出口側に下流側排気通
路を構成する第４室２２，第５室２６，第６室２７が形
成されている。

【００７８】バイパス通路３４は、このマフラー本体１
１の外周部に形成せず、代わりに触媒１４の中央にバイ
パスパイプ５０を貫通させて設け、このバイパスパイプ
５０の入口端を、各整流小穴板１７、触媒保護板１８の
通孔５１を通じ、第１インレットパイプ２９ａの端部に
接続して構成されている。

【００７９】そして、このバイパスパイプ５０の出口端
が、触媒保護板２３の通孔５１から、第５室２６（下流
側排気通路）に開口している。またこのバイパス通路３
４の採用に伴い、開閉弁４１と開閉弁４２は、第１の実
施例とは逆の動作となるに向きが設定されている。この
場合、開閉弁４１と開閉弁４２とは、位相８０°〜９０
°のずれで連動するようにしてある。

【００８０】また第２インレットパイプ２９ｂは、第１
室１９と第２室２０とに開口させる構造に変えてある。
なお、第１室１９と第２室２０、第４室２２と第５室２
６の間は中継パイプ５５，５６でつないである。

【００８１】このような触媒一体型マフラー１０でも、
第１の実施例と同様の効果が得られる。すなわち、図１
０（ａ）に示されるように通常運転時には、開閉弁４
１，４２の開閉動作により、第２インレットパイプ２９
ｂだけから排気ガスの導入を許すようになる。

【００８２】これにより、排気ガスは、第２インレット
パイプ２９ｂ、第１室１９〜第３室２１を通じ、膨張を
繰り返しながら、触媒１４の入口に導かれ、同触媒１４
を通過するときに排気ガスに含まれるＨＣが減少されて
から、第４室２２、第５室２５、第６室２６を通じ、膨
張を繰り返しながら、アウトレットパイプ３２から外部
へ排出される。

【００８３】また切換温度（ＳＯ₂ 反応温度）に排気温
度が上昇すると、第１の実施例と同様、エアーシリンダ
４４を退避動させ、コントロールケーブル４３を引張
り、図１０（ｂ）に示されるように開閉弁４１を開、開
閉弁４２を閉の各位置に位置決め、第１インレットパイ
プ２９ａだけから排気ガスの導入を許す。

【００８４】すると、排気ガスは、バイパスパイプ５０
を流れて、触媒１４をバイパスし、第４室２２、第５室
２５、第６室２６で膨張を繰り返しながら、アウトレッ
トパイプ３２に至り、第１の実施例と同様、ＰＭが増大
するサルヘート発生領域がバイパスされる。

【００８５】このことは、第１の実施例と同様、触媒一
体型マフラー１０だけで、車両（エンジン）の排気系と
しての機能、すなわち触媒１４およびバイパス通路３４
を用いたＰＭの低減機能と消音機能とが確保される。

【００８６】なお、図７〜図１０において、第１の実施
例と同じ部分には、同一符号を付してその説明を省略し
た。図１１は、本発明の第３の実施例を示す。

【００８７】本実施例は、第１の実施例の変形例で、先
に説明した排気温度の検出で所定温度以上のときに切換
機構４０を動作させて排気ガスをバイパスさせるのに加
え、エンジンの冷却水温を検出して、この検出した冷却
水温に応じても排気ガスをバイパスさせるようにしたも
のである。

【００８８】すなわち、図１１に示されるようにディー
ゼルエンジン１の例えばサーモスタットケース１ａに、
冷却水の温度を検出する水温センサ６０（水温検出手段
に相当）を設け、コントローラ４７に、水温が所定温度
以下の低水温のとき、開閉弁４１，４２をバイパス側に
切換える機能を設けて、白煙の発生の原因となる反応領
域のとき、切換機構４０を動作させて排気ガスをバイパ
スさせるようにした。

【００８９】つまり、冷却水温が所定温度以下であるエ
ンジンの低温始動時、暖気運転時のときには、排気ガス
は、図５（ｂ）に示す高温時のように触媒１４を通らず
にバイパスして、外部に排出されるようになる。

【００９０】これにより、冷却水温による制御を用いる
と、蒸発しやすいＨＣを原因とした触媒１４からの白煙
の発生を防ぐことができる。なお、図１１において、第
１の実施例と同じ部分には、同一符号を付してその説明
を省略した。

【００９１】図１２および図１３は、本発明の第４の実
施例を示す。本実施例は、第３の実施例の変形例で、排
気温度の代わりにエンジン負荷、エンジン回転数といっ
た情報を用いて、排気温度を用いたときと同様、切換機
構４０を切換動作させたものである。

【００９２】具体的には、例えばディーゼルエンジン１
に付いている噴射ポンプ１ｂのラック位置を検知する位
置センサ７０（エンジンの負荷を検出する負荷検出手段
に相当）と、同噴射ポンプ１ｂの回転数を検知する回転
数センサ７１（エンジンの回転数を検出する回転数検出
手段に相当）とを設けて、コントローラ４７においてラ
ンク位置、ポンプ回転数から、エンジンの負荷、エンジ
ンの回転数を検出する構造とする。

【００９３】またコントローラ４７には、図１３に示さ
れるような排気温度の代わりをなす、負荷率と回転数比
とで定めた、ＳＯ₂ 反応領域をバイパスさせるためのバ
イパス範囲Ｘおよびバイパス切換ゾーンＹのマップと、
同マップにしたがって切換機構４０を切換動作させる機
能が設定してある。

【００９４】これにより、第１の実施例の高温時と対応
する高負荷率で、かつ高い回転数比のバイパス切換ゾー
ンＹから、切換機構４０が図５（ａ）に示す開閉位置か
ら図５（ｂ）に示す開閉位置に切換わって、排気ガスを
図５（ｂ）に示されるように触媒１４を通らずにバイパ
ス通路３４へバイパスさせるようになる。

【００９５】むろん、エンジンの冷却水温の検出によっ
ても、排気ガスはバイパスされるものである。このよう
にしても第１の実施例、第３の実施例と同様の効果を奏
する。

【００９６】しかも、こうしたエンジン負荷、エンジン
回転数を用いた切換機構４０の制御は、高温の排気ガス
にセンサをさらされないので、、センサの熱劣化の心配
はない。

【００９７】なお、図１２において、第３の実施例と同
じ部分には、同一符号を付してその説明を省略した。図
１４は、本発明の第５の実施例を示す。

【００９８】本実施例は、第３の実施例の変形例で、第
１インレットパイプ２９ａ，第２インレットパイプ２９
ａに在る開閉弁４１，４２を、個々、独立したエアーシ
リンダ４４ａ，４４ｂ、同じくコントロールケーブル４
３ａ，４３ｂで駆動するようにしたものである。

【００９９】このようにしても第１の実施例、第３の実
施例と同様の効果を奏する。なお、本実施例は、１つの
電磁弁４６で、２つのエアーシリンダ４４ａ，４４ｂを
作動させるようにしているが、この限りではない。

【０１００】但し、図１４において、第３の実施例と同
じ部分には、同一符号を付してその説明を省略した。図
１５は、本発明の第６の実施例を示す。

【０１０１】本実施例も第３の実施例の変形例で、第１
インレットパイプ２９ａ，第２インレットパイプ２９ａ
に在る開閉弁４１，４２を、個々、独立したソレノイド
８０ａ，８０ｂ、コントロールケーブル４３ａ，４３ｂ
で駆動するようにしたものである。

【０１０２】このようにしても第１の実施例、第３の実
施例と同様の効果を奏する。なお、本実施例は、１つの
制御リレー８１で、２つのソレノイド８０ａ，８０ｂを
作動させるようにしているが、この限りではない。

【０１０３】むろん、開閉弁４１，４２を駆動するアク
チュエータは、第５の実施例、第６の実施例で示したエ
アー式、ソレノイド式に限らず、バキューム式、モータ
式でもよく、要はコントローラ４７の判別にしたがって
切換動させるものであればよい。

【０１０４】但し、図１５において、第３の実施例と同
じ部分には、同一符号を付してその説明を省略した。図
１６ないし図１９は、本発明の第７の実施例を示す。

【０１０５】本実施例は、第２の実施例の変形例で、例
えば触媒１４の中央を貫通して設けたバイパス通路３４
を活用して、排気ガスの全温度範囲でＰＭ低減を行える
ようにしたものである。

【０１０６】具体的には、内筒１２内に在る中温用の触
媒１４の代わりに、内筒１２内に低温用の触媒８２を設
け、バイパスパイプ５０内に高温用の触媒８３を設けた
構造とし、さらに図１８に示されるようにコントローラ
４７に触媒８２，８３の使用を切換えるための切換温度
（低温用触媒の使用領域と高温用触媒の使用領域とから
定めたもの）を設定したものである。なお、図１７は高
温用の触媒８３が内部に配置されている触媒保護板１
８，２３の側面を示している。

【０１０７】こうした触媒一体型マフラー１０による
と、排気ガスの温度が低温時には、図１９（ａ）に示さ
れるように排気ガスが低温用の触媒８２を通過し、排気
ガスの温度が高温時（含む中温）には、図１９（ｂ）に
示されるように排気ガスが高温用の触媒８３を通過する
ようになる。

【０１０８】この２個の触媒作用の切換えにより、触媒
一体型マフラー１０は、排気ガスの全温度範囲で、触媒
によるＰＭ低減が行えるようになる。なお、高温用の触
媒８３は、バイパス通路３４でなく、図１６中の二点鎖
線で示されるように下流側排気通路となる例えば第４室
２２に設けてもよい。

【０１０９】むろん、この高温用の触媒８３を設ける構
造は、第１の実施例のようなバイパス通路３４がマフラ
ー本体１１の外周部に在るものでも適用できることはい
うまでもない。

【０１１０】但し、図１６において、第２の実施例と同
じ部分には、同一符号を付してその説明を省略した。な
お、第７の実施例は、排気温度式およびエアー式の切換
制御・構造を採用しているが、これに限らず、先の実施
例のような切換制御、切換機構を用いても構わない。

【０１１１】図２０ないし図２３は、本発明の第８の実
施例を示す。本実施例は、第７の実施例の変形例で、２
個の触媒を切換えてＰＭの低減を図るのではなく、３個
の触媒を切換えてＰＭの低減を図ったものである。

【０１１２】具体的には、つぎのような構造を採用して
ある。要部の構造を説明すると、図２０に示されるよう
に筒形のマフラー本体１１内の中央に形成してある室９
１の両側の隔板９２，９３間には、図２１に示されるよ
うな配設で、パイプよりなる複数、例えば７つの通路９
４ａ〜９４ｇが支持されている。これら通路９４ａ〜９
４ｇの出口端は、下流側排気通路を構成する第４室２２
に開口している。

【０１１３】これら通路９４ａ〜９４ｇうち、例えば中
央に位置する通路９４ｇ内には、低温用の触媒９５が設
けられ、同通路９４ｇを挟む上下一対の通路９４ａ，９
４ｄ内には、中温用の触媒９６が設けられ、残る通路９
４ｇを挟む左右両側の通路９４ｂ，９４ｃ，９４ｅ，９
４ｆには、高温用の触媒９７が設けられている。

【０１１４】また通路９４ｇの入口端は、マフラー本体
１１内の入口側に形成してある第１室１９まで延び、通
路９４ａ，９４ｄは第３室２１まで延び、残る通路９４
ｂ，９４ｃ，９４ｅ，９４ｆは第１室２０まで延びてい
る。

【０１１５】マフラー本体１１の入口端には、入口が１
つで、出口が３つに分かれたインレットパイプ９８が接
続してある。さらに述べれば、インレットパイプ９８の
出口は、入口に対して２つの分かれたパイプ部分９８
ａ，９８ｂと、このうちの一方のパイプ部分９８ｂの途
中から分かれたパイプ部分９８ｃとを有している。

【０１１６】これらインレットパイプ９８の出口端のう
ち、パイプ部分９８ａはマフラー本体１１内の第１室１
９に開口され、パイプ部分９８ｂは通路９４ｇの端部に
嵌挿され、パイプ部分９８ｃはマフラー本体１１内の第
２室２０に開口してある。

【０１１７】これにより、パイプ部分９８ｂからの排気
ガスは、直接、低温用の触媒９５へ導かれ、パイプ部分
９８ａからの排気ガスは、第１室１９〜第３室２１を通
じて、中温用の触媒９６へ導かれ、パイプ部分９８ｃか
らの排気ガスは第２室２０を通じて、高温用の触媒９７
へ導かれるようにしている。

【０１１８】またインレットパイプ９８には、それぞれ
切換弁９９ａ，９９ｂが設けられている。切換弁９９ａ
は、パイプ部分９８ａとパイプ部分９８ｂの上流側に設
けた、エアーシリンダ４４ａで駆動（連動）される開閉
弁１００ａ，１００ｂから構成してある。また切換弁９
９ｂは、パイプ部分９８ｂの下流側とパイプ部分９８ｃ
に設けた、エアーシリンダ４４ｂで駆動（連動）される
開閉弁１０１ａ，１０１ｂから構成してある。

【０１１９】これら開閉弁１００ａ，１００ｂ，１０１
ａ，１０１ｂは、図２３（ａ）〜（ｃ）に示されるよう
にエアーシリンダ４４ａ，４４ｂの進退動にしたがっ
て、パイプ部分９８ａ〜９８ｃのうちの１つだけが開放
されるものである。

【０１２０】むろん、各エアーシリンダ４４ａ，４４ｂ
には、こうした開閉弁動作を行うために必要なエアー供
給を制御する電磁弁４６ａ，４６ｂが設けてある。また
コントローラ４７には、図２２に示される各触媒９５〜
９７の特性から定めた、低温触媒使用領域と中温触媒使
用領域とを切換える触媒切換温度、同じく中温触媒使用
領域と高温触媒使用領域とを切換える触媒切換温度がそ
れぞれ設定されている。

【０１２１】さらにコントローラ４７には、上記触媒切
換温度にしたがって、排気ガスの温度が低温のときはパ
イプ部分９８ｂだけを開放、同じく中温のときはパイプ
部分９８ａだけを開放、同じく高温のときはパイプ部分
９８ｃだけを開放するよう、各エアーシリンダ４４ａ，
４４ｂの電磁弁４６ａ，４６ｂを制御する機能が設定さ
れている。

【０１２２】これにより、排気ガスの温度が低温触媒使
用領域にあるときは、図２３（ａ）に示されるように排
気ガスが低温用の触媒９５を通過し、排気ガスの温度が
中温触媒使用領域にあるときは、図２３（ｂ）に示され
るように排気ガスが中温用の触媒９６を通過し、排気ガ
スの温度が高温触媒使用領域にあるときは、図２３
（ｃ）に示されるように排気ガスが高温用の触媒９７を
通過して、排気ガスの全温度範囲で、触媒によるＰＭ低
減が行える。

【０１２３】但し、図２０において、第７の実施例と同
じ部分には、同一符号を付してその説明を省略した。な
お、第８の実施例は、排気温度およびエアーシリンダ４
４を用いた切換え採用しているが、これに限らず、先の
実施例のような切換制御、切換機構を用いても構わな
い。

【０１２４】また、上述した実施例は、ディーゼルエン
ジンに付く触媒一体型マフラーとして説明したが、これ
に限らず、他のエンジンに付く触媒一体型マフラーにも
適用してもよい。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、消音機能と、触媒およびバイパス通路によ
るＰＭの低減機能が一体になった、外形を抑制しつつバ
イパス通路を消音室として活用できる、コンパクトで高
性能な触媒一体型マフラーを提供できる。

【０１２６】この結果、マフラーだけで、車両（エンジ
ン）の排気系としての必要な機能をコンパクト化するこ
とができ、排気系が占める据付スペースを小さくでき
る。請求項２に記載の発明によれば、さらに排気ガスの
全温度範囲で、触媒によるＰＭ低減を行える触媒一体型
マフラーを提供できる。

【０１２７】

【０１２８】請求項３に記載の発明によれば、さらに排
気ガスの流れを、確実に触媒のサルへート発生領域をバ
イパスさせるように切換えることができる。

【０１２９】請求項４に記載の発明によれば、さらに簡
単な切換構造で、排気ガスの流れを切換えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る触媒一体型マフラ
ーを、同マフラーが装着されたエンジンの排気系統と共
に示す断面図。

【図２】同触媒一体型マフラーの構造を、排気ガスの切
換系と共に示す断面図。

【図３】同触媒一体型マフラーの整流小穴板の側面図。

【図４】同触媒一体型マフラーの触媒保護板の側面図。

【図５】（ａ）は、同触媒一体型マフラーの通常運転時
の排気ガスの流れを説明するための図。（ｂ）は、同触
媒一体型マフラーの高温時の排気ガスの流れを説明する
ための図。

【図６】同触媒一体型マフラーの触媒の特性を、バイパ
ス切換温度と共に示す線図。

【図７】本発明の第２の実施例に係る触媒一体型マフラ
ーを示す断面図。

【図８】同触媒一体型マフラーの整流小穴板の側面図。

【図９】同触媒一体型マフラーの触媒保護板の側面図。

【図１０】（ａ）は、同触媒一体型マフラーの通常運転
時の排気ガスの流れを説明するための図。（ｂ）は、同
触媒一体型マフラーの高温時の排気ガスの流れを説明す
るための図。

【図１１】本発明の第３の実施例に係る触媒一体型マフ
ラーの要部を説明するための断面図。

【図１２】本発明の第４の実施例に係る触媒一体型マフ
ラーの要部を説明するための断面図。

【図１３】同触媒一体型マフラーの切換え制御に用いら
れる、エンジン負荷率とエンジン回転数比との関係の線
図。

【図１４】本発明の第５の実施例に係る触媒一体型マフ
ラーの要部を説明するための図。

【図１５】本発明の第６の実施例に係る触媒一体型マフ
ラーの要部を説明するための図。

【図１６】本発明の第７の実施例に係る触媒一体型マフ
ラーの要部を説明するための図。

【図１７】同触媒一体型マフラーの整流小穴板，触媒保
護板における側面図。

【図１８】同触媒一体型マフラーの触媒の特性を、バイ
パス切換温度と共に示す線図。

【図１９】（ａ）は、同触媒一体型マフラーの低温時の
排気ガスの流れを説明するための図。（ｂ）は、同触媒
一体型マフラーの高温時の排気ガスの流れを説明するた
めの図。

【図２０】本発明の第８の実施例の触媒一体型マフラー
を示す断面図。

【図２１】図２０中のＡ−Ａ線に沿う触媒の配置を説明
するための断面図。

【図２２】同触媒一体型マフラーの触媒の特性を、触媒
切換温度と共に示す線図。

【図２３】（ａ）は、同触媒一体型マフラーの低温時の
排気ガスの流れを説明するための図。（ｂ）は、同触媒
一体型マフラーの中温時の排気ガスの流れを説明するた
めの図。（ｃ）は、同触媒一体型マフラーの高温時の排
気ガスの流れを説明するための図。

【図２４】（ａ）は、従来のディーゼルエンジン車に搭
載されていた触媒回りの構造を、通常時の排気ガスの流
れと共に説明するための図。（ｂ）は、同じく高温時の
排気ガスの流れ説明するための図。

【符号の説明】

１…ディーゼルエンジン ２…排気
管 １０…触媒一体型マフラー １１…マ
フラー本体 １２…内筒 １３…外
筒 １４…ディーゼルＰＭ低減酸化触媒 １９…第
１室（バイパス室） ２０〜２２…第２室〜第４室（上流側排気通路） ２６，２７…第５室、第６室（下流側排気通路） ２８…インレットパイプ ２９ａ…第
１インレットパイプ ２９ｂ…第２インレットパイプ ３４…バ
イパス通路 ４０…切換機構（切換手段） ４１，４２…開
閉弁 ４３…コントロールケーブル ４４…エアーシリンダ（アクチュエータ） ４７…コ
ントローラ ４８…排気温度センサ（排気温度検出手段） ６０…水温センサ（水温検出手段） ７０…位置センサ（エンジン負荷検出手段） ７１…回転数センサ（回転数検出手段） ８２…低
温用の触媒 ８３…高温用の触媒。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 触媒が収容されるとともに同触媒の入口
   側および出口側に上流側排気通路および下流側排気通路
   が形成された内筒と、同内筒の外周に間隙を設けて固定
   された外筒とを有し、両端が閉鎖されたマフラー本体
   と、 同マフラー本体の入口側に設けられるバイパス室と、 前記間隙を介して前記バイパス室と前記下流側排気通路
   とを連通させるバイパス通路と、 前記バイパス室を貫通し前記上流側排気通路へ排気ガス
   を導入する第１インレットパイプと、 前記バイパス室に開口する第２インレットパイプと、 前記第１インレットパイプと前記第２インレットパイプ
   とからの排気ガスの流れを切り換える切換手段と、 を具備したことを特徴とする触媒一体型マフラー。
2. 【請求項２】 前記触媒が低温用触媒であり、前記バイ
   パス通路又は前記下流側排気通路に高温用触媒が設けら
   れていることを特徴とする請求項１に記載の触媒一体型
   マフラー。
3. 【請求項３】 導入される排気ガスの温度を検出する排
   気温度検出手段を有し、 前記切換手段が、同検出された排気ガスの温度によって
   切換えを行うことを特徴とする請求項１に記載の触媒一
   体型マフラー 。
4. 【請求項４】 前記切換手段が、 前記第１インレットパイプに設けられた第１開閉弁と、 前記第２インレットパイプに設けられた第２開閉弁と、 前記第１開閉弁および第２開閉弁を開閉するアクチュエ
   ータと、 同アクチュエータと前記第１または第２開閉弁のいずれ
   かを接続し、前記第１開閉弁と前記第２開閉弁を接続す
   るコントロールケーブルと、 を有することを特徴とする請求項３に記載の触媒一体型
   マフラー 。