JP3614206B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の排気浄化装置としては、例えば（１）特開平３−８５３１６号公報「内燃機関の排気ガス浄化装置」や（２）特開平４−２８７８２１号公報「自動二輪車等の排気浄化装置」が提案されている。
上記（１）はその公報の第１図及び第７図によれば、オートバイ等に搭載する小型の内燃機関の排気口に排気管３を連結し、この排気管３の内壁に沿って排気管３と同方向に延びる多孔板製内管５を配置し、この内管５の壁面に触媒を含んだ担体８を付着したものである。
【０００３】
また、上記（２）はその公報の図３〜図５によれば、自動二輪車等に搭載する小型の内燃機関の排気口に排気マフラ１４を連結し、この排気マフラ（排気管に相当）１４の断面中央部に触媒管２３を配置し、この触媒管２３に触媒体３２を収納したものである。触媒体３２はハニカム構造の触媒エレメントに触媒物質を付着してなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、触媒の浄化作用を十分に発揮するためには、触媒を高温にして活性化させる必要がある。しかし、小型の内燃機関では触媒を活性化する程度に排気温度を高めることは容易でない。このため、触媒の温度をできるだけ高める配慮が求められる。それには、排気管を流れる排気の温度は管の断面中央部で高く、管壁近くでは相対的に低くなるので、この点を考慮する必要がある。
しかし、上記（１）は排気管３の内壁に沿って触媒付き内管５を配置したものであり、浄化作用を十分に発揮することが容易でない。
【０００５】
一方、上記（２）は排気マフラ１４の断面中央部に触媒体３２を配置しており、排気温度が比較的高いので浄化作用を発揮し易い。しかし、ハニカム構造の触媒エレメントからなる触媒体３２は、上記（１）のような多孔板製内管５と比べて圧力損失が大きい。排気マフラ１４を流れる排気の流速は管の断面中央部で高くなるので、圧力損失は更に大きくなる。このため、圧力損失が内燃機関の性能に与える影響は大きく、特に、自動二輪車のような低出力の内燃機関では無視できない要素である。また、ハニカム構造の触媒エレメントからなる触媒体３２を触媒管２３に収納した構成は、上記（１）の内管５を排気管３に配置した構成に比べて、かなりコストが嵩む。
【０００６】
本発明の目的は、（１）浄化作用を十分に発揮すること（２）内燃機関の性能に極力影響を与えないこと、（３）低コストにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、内燃機関の排気口から延びた排気管に、この排気管の軸方向に延びて触媒金属を担持した多孔板からなる、複数の薄肉鋼板体を配置した内燃機関の排気浄化装置において、前記排気管内に、前記複数の薄肉鋼板体を排気の流れ方向に沿って配置し、前記排気管のうち、他の部分よりも大径をなす部分に膨張室を形成し、前記複数の薄肉鋼板体の少なくとも１つを、径が一定である直状円筒体とするとともに、前記膨張室内に配置したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である（請求項１に対応）。
【０００８】
また、前記直状円筒体と他の前記薄肉鋼板体とは、前記膨張室内に前後方向で重なりあうように複数配置したことを特徴とする（請求項２に対応）。
【０００９】
また、前記複数の薄肉鋼板体は筒状であり、直列に３つ配置したことを特徴とする（請求項３に対応）。
【００１０】
また、前記直状円筒体は、前記排気管に対して軸方向に伸縮可能に取り付けられたことを特徴とする（請求項４に対応）。
【００１１】
又は、内燃機関の排気口から延びた排気管に、この排気管の軸方向に延びて触媒金属を担持した多孔板からなる、薄肉鋼板製筒体を配置した内燃機関の排気浄化装置において、前記排気管のうち、他の部分よりも大径をなす部分に膨張室を形成し、前記薄肉鋼板製筒体を、径が一定である直状円筒体とするとともに、前記膨張室内の断面略中央部に配置したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である（請求項５に対応）。
【００１２】
また、前記薄肉鋼板製筒体は、前記排気管に対して軸方向の一部分でのみ、溶接で固定されていることを特徴とする（請求項６に対応）。
【００１３】
【作用】
内燃機関の排気口から延びた排気管に、この排気管の軸方向に延びて触媒金属を担持した多孔板からなる、複数の薄肉鋼板体を配置した内燃機関の排気浄化装置において、排気管内に、複数の薄肉鋼板体を排気の流れ方向に沿って配置し、排気管のうち、他の部分よりも大径をなす部分に膨張室を形成し、複数の薄肉鋼板体の少なくとも１つを、径が一定である直状円筒体とするとともに、膨張室内に配置したので、内燃機関の性能に極力影響を与えずに排気浄化作用をより一層高めることができる。
【００１４】
また、内燃機関の排気口から延びた排気管に、この排気管の軸方向に延びて触媒金属を担持した多孔板からなる、薄肉鋼板製筒体を配置した内燃機関の排気浄化装置において、排気管のうち、他の部分よりも大径をなす部分に膨張室を形成し、薄肉鋼板製筒体を、径が一定である直状円筒体とするとともに、膨張室内の断面略中央部に配置したので、内燃機関の性能に極力影響を与えずに排気浄化作用をより一層高めることができる。
【００１５】
【実施例】
本発明の実施例を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
先ず、図１〜図９に基づき第１実施例を説明する。
図１は本発明に係る内燃機関の排気浄化装置（第１実施例）を装着した自動二輪車の側面図であり、自動二輪車１は車体２中央付近に２サイクル型エンジン（内燃機関）３を備え、このエンジン３の排気口４に排気管５を接続し、この排気装置５の後部に消音器６を接続してなる。
【００１６】
図２は本発明に係る排気管（第１実施例）の側面図であり、排気管５は薄肉鋼板にて断面円形状に形成されたものであり、エンジン３の排気口４（図１参照）に一端部５ａをフランジで連結し、他端部５ｂに消音器６（図１参照）をフランジで連結し、内部に排気上流側の第１排気浄化装置１０及び排気下流側の第２排気浄化装置２０を配置してなる。第１排気浄化装置１０は前段の浄化装置であり、第２排気浄化装置２０は後段の浄化装置である。
なお、排気管５は排気下流側の第２排気浄化装置２０を配置する部分を他の部分よりも大径としている。
【００１７】
図３は図２の３−３線断面図であり、第１排気浄化装置１０の断面構造を示す。
第１排気浄化装置１０は排気管５内に配置された内管１１からなり、この内管１１は排気管５の内壁に沿って排気管５と同方向に延びる円筒体であり、薄肉鋼板製多孔板で構成される。そして、内管１１はそれの一端部１１ａが排気管５に溶接にて固定され、他端部１１ｂが排気管５に対して軸方向に伸縮可能に支持部材１３で支持されている。このため、熱膨張に伴う排気管５と内管１１との間の軸方向の伸び量の差を吸収できる。
内管１１は多孔を有した壁面に、白金やロジウム等の触媒機能を有する貴金属を担持されている（貴金属を含んだ溶液を塗布等で付着）。
なお、排気管５の中間部は内管１１との間に空隙を有した大きさである。
【００１８】
図４は図３の４−４線断面図であり、排気管５は径方向に分割された半割円筒状であり、内管１１を内蔵した状態で溶接にて一体化している。
支持部材１３は波形板（コルゲート板）を円筒状に巻き、重ね合わせ面をスポット溶接にて固定したものであり、周方向に波形状を有する。このため、支持部材１３は弾性変形により、排気管５に対して径方向に伸縮可能であり、熱膨張に伴う排気管５と内管１１との間の伸び量の差を吸収できる。
なお、支持部材１３は波形板からなる上記構成に限定されず、例えば、ステンレス線材を編み込んでリング状に構成したものでもよい。
１４，１４は高温となる排気管５を覆うために径方向に分割された１対のプロテクタであり、これらのプロテクタ１４，１４は排気管５の外周面に溶接されたナット１５…（…は複数を示す。以下同じ。）にボルト止めされる。
【００１９】
図５は本発明に係る第２排気浄化装置（第１実施例）の斜視図であり、第２排気浄化装置２０は排気管５の内壁面近傍に沿わせた第１担体２１，２１を配置し、この第１担体２１，２１の断面略中央部（排気管５の断面略中央部）に第２担体２２を配置してなり、第１担体２１，２１及び第２担体２２は排気管５の軸方向に延びている。
第１担体２１，２１は径方向に分割された１対の半円筒体からなり、第２担体２２は第１担体２１，２１よりも小径の直状円筒体からなる。第１担体２１，２１及び第２担体２２は薄肉鋼板製多孔板で構成される。そして、第１担体２１，２１及び第２担体２２は多孔を有した壁面に、白金やロジウム等の触媒機能を有する貴金属を担持されている（貴金属を含んだ溶液を塗布等で付着）。
なお、排気管５は第１担体２１，２１との間に空隙を有した大きさである。
【００２０】
図６は図２の６−６線断面図であり、排気管５内の排気上流側（この図の左側）には、第２担体２２の一端部２２ａを排気管５に対して軸方向に伸縮可能に支持する支持部材２３を備えている。すなわち、支持部材２３は第２担体２２の一端部２２ａを挿通して支持するクッション部材２４と、このクッション部材２４を収納する環状の受け部２５と、この受け部２５を排気管５に固定するブラケット２６とからなる。このため、熱膨張に伴う排気管５と第２担体２２との間の軸方向の伸び量の差を吸収できる。
【００２１】
また、排気管５内の排気下流側（この図の右側）には、第２担体２２を支持するとともにこの第２担体２２と排気管５との間の通路を塞ぐ仕切板２７を備えている。すなわち、薄肉鋼板製鏡板（略皿型のエンドプレート）からなる仕切板２７は、それのフランジ部２７ａを排気管５にプラグ溶接にて固定し、断面略中央部の貫通孔部２７ｂに第２担体２２の他端部２２ｂを挿入し且つ溶接にて固定したものである。
第２担体２２の一端部（排気上流側）２２ａはキャップ２８にて閉塞されている。
【００２２】
図７は図６の７−７線断面図であり、クッション部材２４は波形板（コルゲート板）を円筒状に巻き、重ね合わせ面をスポット溶接にて固定したものであり、周方向に波形状を有する。このため、クッション部材２４は弾性変形により、排気管５に対して径方向に伸縮可能であり、熱膨張に伴う排気管５と第２担体２２との間の伸び量の差を吸収できる。
【００２３】
図８は図６の８−８線断面図であり、１対の第１担体２１，２１のそれぞれ両端部は、径方向に分割された排気管５の縁部近傍にスポット溶接にて固定される。
【００２４】
次に、上記構成の第２担体２２の組立手順を図６及び図９に基づき説明する。
図９（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る第２担体（第１実施例）の組立説明図である。
先ず、（ａ）で第２担体２２の一端部２２ａにキャップ２８を嵌合し、次に、（ｂ）で第２担体２２の一端部２２ａとキャップ２８の縁部とをスポット溶接にて固定し、一端部２２ａを閉塞する。
次に、（ｃ）で仕切板２７の貫通孔部２７ｂに第２担体２２の他端部２２ｂを挿入し、溶接にて固定する。
その後、（ｄ）で第２担体２２の一端部２２ａに、クッション部材２４（図示せず）を収納した受け部２５を挿入し、（ｅ）の姿に組立てる。
そして、この姿の第２担体２２を図６で示す通り半割状の排気管５の下半部内に位置決めし、予め固定されたブラケット２６に受け部２５を溶接し、排気管５の上半部を被せて上・下半部を溶接し、排気管５と仕切板２７のフランジ部２７ａとをプラグ溶接して組立作業を完了する。
【００２５】
次に、第１排気浄化装置１０及び第２排気浄化装置２０の作用を図２、図６に基づき説明する。
図２に示す通り、エンジンの排気は排気管５の一端部５ａ側から流入し、第１排気浄化装置１０を通過する際に、内管１１に担持された貴金属と接触して反応し、浄化されて第２排気浄化装置２０に到達する。
【００２６】
第２排気浄化装置２０では図６に示す通り、排気はこの図の左側から流れてくる。しかし、第２担体２２の一端部２２ａがキャップ２８で閉塞されているので、排気は一端部２２ａから流入しない。
また、排気管５は第２排気浄化装置２０を配置する部分が他の部分よりも大径であり、仕切板２７でその前後を仕切ることにより、排気上流側を膨張室２９としている。このため、膨張室２９でエンジン３からの排気の脈動を規制して概ね滑らかな定常流としている。
【００２７】
従って、排気はこの図の細い矢印の方向に流れ、排気管５の管壁近くを流れる排気が第１担体２１，２１に担持された貴金属と接触して反応し浄化される。
更に、排気は第２担体２２の壁に開けられた多数の孔を通過して第２担体２２内に入り、他端部２２ｂを通過し排気管５の排気下流側から大気に放出される。そして、排気は第２担体２２を通過する際に、第２担体２２に担持された貴金属と接触して反応し浄化される。
【００２８】
この場合、排気は第２担体２２の壁に開けられた多数の孔を通過することにより、第２担体２２の表裏面に担持された触媒金属と接触するので、排気と触媒金属との接触面積が大きく、触媒金属は浄化作用を十分に発揮する。
上述したように、触媒の浄化作用を十分に発揮するためには、触媒を高温にして活性化させる必要がある。一方、排気管５を流れる排気の温度は管の断面中央部で高いものである。第２担体２２は排気管５の断面中央部を流れる比較的高温の排気をも触媒金属と接触させて通過させるので、触媒触媒が高温になり十分に活性化し、浄化作用を十分に発揮する。
また、第２担体２２は多孔板製筒体からなるので、排気が通過する際の圧力損失が小さく、エンジンの性能に与える影響は小さい。
このように、排気は第１担体２１，２１及び第２担体２２に担持された貴金属と接触して反応し、浄化されるので、効率良く浄化される。また、排気は概ね滑らかな定常流とされるので、第２排気浄化装置２０の浄化能力が変動せず、効率良く浄化される。
【００２９】
ところで、第２担体２２は反応熱等により排気管５よりも高温になる。第２担体２２はそれの他端部２２ｂが仕切板２７で排気管５に固定されているので、熱膨張に伴い排気管５と第２担体２２との間に伸び量の差が発生すると、一端部２２ａが白抜き矢印の方向に伸び、伸び量の差を吸収する。また、排気管５と第２担体２２との間の径方向の伸び量の差は、クッション部材２４が弾性変形することにより吸収する。
【００３０】
なお、第２担体２２は排気上流側を閉塞されたものであり、例えば、図１０に示す構成でもよい。
図１０（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る第２担体（第１実施例）の変形例図である。
（ａ）は第２担体２２の一端部２２ａを、排気上流側に膨出する多孔板製キャップ３１で閉塞した構成であり、多孔板製キャップ３１はプレス成型にて形成されたものである。
（ｂ）は第２担体２２の一端部２２ａを偏平に潰して、キャップ３２とした構成である。
（ｃ）は第２担体２２の一端部２２ａに、複数枚の多孔板製ブレードをスパイラル状（風車状）に取付けて排気の通過抵抗を増し、これをキャップ３３…とした構成である。
（ｄ）は第２担体２２の一端部２２ａを、平板状の多孔板製キャップ３４で閉塞した構成である。なお、平板状の多孔板製キャップ３４を取付ける代りに、一端部２２ａ自体を第２担体２２の心側に縁折りして平板状のキャップを構成し、排気上流側を閉塞してもよい。
（ａ）〜（ｄ）のキャップ３１〜３４は上記第１実施例の構成と同様の作用を有し、しかも、多孔板からなるので、キャップ３１〜３４を備えたことによる圧力損失が、第１実施例の構成よりも小さくてすむ。
【００３１】
第２担体２２の支持構造は、第２担体２２の一方が排気管５に対して軸方向に伸縮可能に支持され、他方が排気管５に固定されるものであり、例えば、図１１に示す構成でもよい。
図１１（ａ）〜（ｈ）は本発明に係る第２担体（第１実施例）の支持構造の変形例図である。なお、排気はこの図の細い矢印の方向に流れ、第２担体２２の一端部２２ａは熱膨張により白抜き矢印の方向に伸びる。
【００３２】
（ａ）は第２担体２２の一端部２２ａを支持部材２３よりも排気上流側に延ばし、一端部２２ａを平板状のキャップ２８で閉塞した構成である。
（ｂ）は支持部材２３の排気上流側（この図の左側）をキャップ３６で閉塞した構成であり、一端部２２ａとキャップ３６との間には、第２担体２２の熱膨張による伸び量よりも大きい隙間Ｓ１を有する。この場合には、第２担体２２の一端部２２ａにキャップを取付ける必要がない。
（ｃ）は支持部材２３の受け部２５がブラケット２６よりも、排気管５の軸方向に長い構成である。
【００３３】
（ｄ）は第２担体２２が仕切板２７だけで支持された一端支持の構成である。支持部材３７は第２担体２２の他端部２２ｂを排気管５の軸方向に伸縮可能に支持するクッション部材３８と、クッション部材３８を収納する受け部３９と、受け部３９を排気管５に固定する仕切板２７とからなる。他端部２２ｂと受け部３９のフランジ３９ａとの間には隙間Ｓ２を有し、この隙間Ｓ２の範囲内に他端部２２ｂの移動量及び伸び量を規制するものである。
（ｅ）は（ｄ）の構成の変形例であり、クッション部材３８及び受け部３９の長さが（ｄ）の構成よりも短い。
【００３４】
（ｆ）は第２担体２２の一端部２２ａをブラケット４１で排気管５に固定し、第２担体２２の他端部２２ｂを排気管５の軸方向に伸縮可能に支持部材４２にて支持した両端支持の構成である。支持部材４２は第２担体２２の他端部２２ｂを排気管５の軸方向に伸縮可能に支持するクッション部材４３と、クッション部材４３を収納する受け部４４と、受け部４４を排気管５に固定する仕切板２７とからなる。他端部２２ｂは支持部材４２よりも排気下流側（この図の左側）に延びている。
（ｇ）は（ｆ）の構成の変形例であり、第２担体２２の一端部２２ａに切り起こし爪付きキャップ４５を取付けることにより、一端部２２ａを閉塞した構成である。
（ｈ）は上記クッション部材２４，３８，４３の変形例であり、ステンレス線材を編み込んでリング状にしたクッション部材４８の構成である。例えば、支持部材４６は第２担体２２の他端部２２ｂに巻いた座板４７と、座板４７を挿入し他端部２２ｂを排気管５の軸方向に伸縮可能に支持する前後２つのクッション部材４８，４８と、クッション部材４８，４８を収納する円筒状の受け部４９と、受け部４９を排気管５に固定する仕切板２７とからなる。
【００３５】
次に、図１２及び図１３に基づき第２実施例を説明する。
図１２は本発明に係る第２排気浄化装置（第２実施例）の斜視図であり、第２排気浄化装置５０は排気管５の内壁面近傍に沿わせた第１担体５１を配置し、この第１担体５１の断面略中央部（排気管５の断面略中央部）に第２担体５２を配置してなり、第１担体５１及び第２担体５２は排気管５の軸方向に延びている。
第１担体５１は円筒体からなり、軸方向両端部にコーン部５１ａ，５１ａを備え、これらのコーン部５１ａ，５１ａの一方又は両方を排気管５に溶接にて固定したものである。第２担体５２は平板からなり、その長手方向一端又は両端を第１担体５１内に溶接にて固定したものである。
第１担体５１及び第２担体５２は薄肉鋼板製多孔板で構成される。そして、第１担体５１及び第２担体５２は多孔を有した壁面に、白金やロジウム等の触媒機能を有する貴金属を担持されている（貴金属を含んだ溶液を塗布等で付着）。
【００３６】
図１３は図１２の１３−１３線断面図であり、平板からなる第２担体５２が第１担体５１内で起立した状態を示す。
【００３７】
次に、上記第２実施例の構成の第２排気浄化装置５０の作用を図１２に基づき説明する。
エンジンの排気はこの図の細い矢印の方向に流れ、管壁近くを流れる排気が第１担体５１の壁に開けられた多数の孔を通過しながら流れ、断面略中央部を流れる排気が第２担体５２の壁に開けられた多数の孔を通過しながら流れる。このため、排気は第１担体５１及び第２担体５２に担持された貴金属と接触して反応し浄化される。
【００３８】
この場合、排気は第２担体５２の壁に開けられた多数の孔を通過することにより、第２担体５２の表裏面に担持された触媒金属と接触するので、排気と触媒金属との接触面積が大きく、触媒金属は浄化作用を十分に発揮する。
また、第２担体５２に担持された貴金属は、排気管５の断面中央部を流れる比較的高温の排気と接触するので高温になり十分に活性化し、浄化作用を十分に発揮する。
更に、第２担体５２は排気管５の軸方向に延びた平板からなるので、排気が通過する際の圧力損失が、上記第１実施例の構成よりも一層小さくなる。
【００３９】
なお、上記第２実施例の構成の第２排気浄化装置は、例えば図１４及び図１５に示す構成でもよい。
図１４は本発明に係る第２排気浄化装置（第２実施例）の変形例図であり、第１担体５１は円筒体の径方向の一部（例えば、この図の下部）を切欠いた欠円断面形状である。
【００４０】
図１５は図１４の１５−１５線断面図であり、第１担体５１は欠円断面の両縁から折返されたフランジ部５１ｂ，５１ｂを排気管５の内壁に接している。第２担体５２は第１担体５１の欠円部分を貫通して排気管５の内壁に接している。
【００４１】
次に、図１６に基づき第３実施例を説明する。
図１６（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る排気浄化装置（第３実施例）の概要図である。
（ａ）の排気浄化装置６１は、排気管５内に前後２段の浄化装置を配置し、更に、前段の浄化装置と後段の浄化装置との間に排気量を調節する調節弁（例えば、バタフライ弁）６２を介在した構成である。前段の浄化装置は上記図３に示す第１排気浄化装置１０の構成であり、後段の浄化装置は上記図１２に示す第２排気浄化装置５０の構成である。
【００４２】
（ｂ）の排気浄化装置６３は、排気管５内に前後３段の浄化装置を配置した構成である。前段の浄化装置は上記図３に示す第１排気浄化装置１０の構成であり、中段の浄化装置は上記図１２に示す第２排気浄化装置５０の構成であり、後段の浄化装置は排気管５の他端部５ｂから排気管５内に延びた導出管６４の構成である。導出管６４は薄肉鋼板製多孔板で構成され、多孔を有した壁面に、白金やロジウム等の触媒機能を有する貴金属を担持される（貴金属を含んだ溶液を塗布等で付着）。
【００４３】
（ｃ）の排気浄化装置６５は、排気管５の断面略中央部に、排気管５の軸方向に延びる担体６６を配置した構成である。担体６６は薄肉鋼板製多孔板で構成された平板であり、多孔を有した壁面に、白金やロジウム等の触媒機能を有する貴金属を担持された（貴金属を含んだ溶液を塗布等で付着）ものである。
（ｄ）の排気浄化装置６７は、上記（ｃ）の構成の変形例であり、担体６６を平板の代りに波形板（コルゲート板）としたものである。
【００４４】
（ｅ）の排気浄化装置６８は、排気管５の軸方向に延び軸方向両端が閉塞された半円筒状の担体６９を配置した構成である。担体６９は径方向開放端６９ａを排気管５の断面略中央部に配置する。そして、担体６９は薄肉鋼板製多孔板で構成され、多孔を有した壁面に、白金やロジウム等の触媒機能を有する貴金属を担持される（貴金属を含んだ溶液を塗布等で付着）。
このように構成された上記（ｃ）〜（ｅ）の構成の担体６６，６９は、（ａ），（ｂ）のような排気管５内に配置した多段の浄化装置のうちの１段又は複数段としてもよい。
【００４５】
以上の説明をまとめると、次の通りである。
内燃機関の排気口から延びた排気管の断面略中央部に、触媒金属を担持した薄肉鋼板を配置したことにより、排気温度が高い断面略中央部に触媒金属が配置されるので、触媒金属を活性化させて浄化作用を十分に発揮させることができ、しかも、低コストにできる。
【００４６】
また、薄肉鋼板を、排気管の軸方向に延びる筒体にしたので、排気が通過する際の圧力損失が小さくなり、このため、内燃機関の性能に影響を与えることがない。
【００４７】
また、筒体を多孔板で構成し、筒体の排気上流側を閉塞したことにより、筒体の壁に開けられた多数の孔を排気が通過するので、排気は第２担体の表裏面に担持された触媒金属と接触する。従って、排気と触媒金属との接触面積が大きくなり、浄化作用が高まる。
【００４８】
また、内燃機関の排気口から延びた排気管の断面略中央部に、排気管の軸方向に延び触媒金属を担持した薄肉鋼板製筒体を配置し、排気管内に、薄肉鋼板製筒体を支持するとともにこの薄肉鋼板製筒体と排気管との間の通路を塞ぐ仕切板を備えたことにより、排気温度が高い断面略中央部に触媒金属が配置されるので、触媒金属を活性化させて浄化作用を十分に発揮させることができ、しかも、低コストにできる。また、仕切板でその前後を仕切って内燃機関からの排気の脈動を規制して概ね滑らかな定常流とするので、排気浄化装置の浄化能力が変動せず、浄化作用を十分に発揮することができる。更に、排気の脈動を規制する仕切板で薄肉鋼板製筒体を支持するので、別異の支持部材が不要であり、支持構成が簡単である。
【００４９】
また、薄肉鋼板製筒体を排気管に対して軸方向に伸縮可能に取付けたことにより、熱膨張に伴う筒体と排気管との間の伸び量の差を吸収することが容易である。
【００５０】
また、内燃機関の排気口から延びた排気管の内壁面近傍に沿わせて触媒金属を担持した第１担体を配置し、この第１担体の断面略中央部に触媒金属を担持した第２担体を配置したことにより、排気管の内壁面近傍並びに断面略中央部の両方に触媒金属を担持した担体が配置されるので、内燃機関の性能に極力影響を与えずに排気浄化作用をより一層高めることができ、しかも、低コストにすることができる。
【００５１】
なお、上記第１・第２・第３実施例及びこれらの変形例において、触媒金属を担持した「薄肉鋼板」は、排気管５の断面略中央部又は第１担体２１，５１の断面略中央部に配置されるものであり、具体的な例示として、図１〜図９に示す第１実施例及び図１０，図１１に示す変形例では多孔板製筒体からなる第２担体２２を構成し、図１２，図１３に示す第２実施例、図１４，図１５に示す変形例、及び図１６（ａ），図１６（ｂ）に示す第３実施例では多孔板製平板からなる第２担体５２を構成し、図１６（ｃ）〜（ｅ）に示す第３実施例では多孔板製平板、波形板、又は半筒状からなる担体６６，６９を構成している。
このように、「薄肉鋼板」は上記の各実施例やその変形例の構成に限定するものではなく、また、多孔板製に限定するものでもない。更に、多孔板の孔形状や孔の大きさ、数量も任意である。
【００５２】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気口から延びた排気管に、この排気管の軸方向に延びて触媒金属を担持した多孔板からなる、複数の薄肉鋼板体を配置した内燃機関の排気浄化装置において、排気管内に、複数の薄肉鋼板体を排気の流れ方向に沿って配置し、排気管のうち、他の部分よりも大径をなす部分に膨張室を形成し、複数の薄肉鋼板体の少なくとも１つを、径が一定である直状円筒体とするとともに、膨張室内に配置したので、内燃機関の性能に極力影響を与えずに排気浄化作用をより一層高めることができ、しかも、低コストにすることができる。
【００５３】
請求項５の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気口から延びた排気管に、この排気管の軸方向に延びて触媒金属を担持した多孔板からなる、薄肉鋼板製筒体を配置した内燃機関の排気浄化装置において、排気管のうち、他の部分よりも大径をなす部分に膨張室を形成し、薄肉鋼板製筒体を、径が一定である直状円筒体とするとともに、膨張室内の断面略中央部に配置したので、内燃機関の性能に極力影響を与えずに排気浄化作用をより一層高めることができ、しかも、低コストにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置（第１実施例）を装着した自動二輪車の側面図
【図２】本発明に係る排気管（第１実施例）の側面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】本発明に係る第２排気浄化装置（第１実施例）の斜視図
【図６】図２の６−６線断面図
【図７】図６の７−７線断面図
【図８】図６の８−８線断面図
【図９】本発明に係る第２担体（第１実施例）の組立説明図
【図１０】本発明に係る第２担体（第１実施例）の変形例図
【図１１】本発明に係る第２担体（第１実施例）の支持構造の変形例図
【図１２】本発明に係る第２排気浄化装置（第２実施例）の斜視図
【図１３】図１２の１３−１３線断面図
【図１４】図１４は本発明に係る第２排気浄化装置（第２実施例）の変形例図
【図１５】図１４の１５−１５線断面図
【図１６】本発明に係る排気浄化装置（第３実施例）の概要図
【符号の説明】
１…自動二輪車、３…内燃機関（エンジン）、４…排気口、５…排気管、５ａ…一端部、５ｂ…他端部、６…消音器、１０…第１排気浄化装置、２０…排気浄化装置（第２排気浄化装置）、２１…第１担体、２２…薄肉鋼板（筒体、第２担体）、２３…支持部材、２７…仕切板、２８…キャップ、２９…膨張室、５０…排気浄化装置（第２排気浄化装置）、５１…第１担体、５２…第２担体、６１，６３，６５，６７，６８…排気浄化装置、６６，６９…担体。
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の排気浄化装置としては、例えば（１）特開平３−８５３１６号公報「内燃機関の排気ガス浄化装置」や（２）特開平４−２８７８２１号公報「自動二輪車等の排気浄化装置」が提案されている。
上記（１）はその公報の第１図及び第７図によれば、オートバイ等に搭載する小型の内燃機関の排気口に排気管３を連結し、この排気管３の内壁に沿って排気管３と同方向に延びる多孔板製内管５を配置し、この内管５の壁面に触媒を含んだ担体８を付着したものである。
【０００３】
また、上記（２）はその公報の図３〜図５によれば、自動二輪車等に搭載する小型の内燃機関の排気口に排気マフラ１４を連結し、この排気マフラ（排気管に相当）１４の断面中央部に触媒管２３を配置し、この触媒管２３に触媒体３２を収納したものである。触媒体３２はハニカム構造の触媒エレメントに触媒物質を付着してなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、触媒の浄化作用を十分に発揮するためには、触媒を高温にして活性化させる必要がある。しかし、小型の内燃機関では触媒を活性化する程度に排気温度を高めることは容易でない。このため、触媒の温度をできるだけ高める配慮が求められる。それには、排気管を流れる排気の温度は管の断面中央部で高く、管壁近くでは相対的に低くなるので、この点を考慮する必要がある。
しかし、上記（１）は排気管３の内壁に沿って触媒付き内管５を配置したものであり、浄化作用を十分に発揮することが容易でない。
【０００５】
一方、上記（２）は排気マフラ１４の断面中央部に触媒体３２を配置しており、排気温度が比較的高いので浄化作用を発揮し易い。しかし、ハニカム構造の触媒エレメントからなる触媒体３２は、上記（１）のような多孔板製内管５と比べて圧力損失が大きい。排気マフラ１４を流れる排気の流速は管の断面中央部で高くなるので、圧力損失は更に大きくなる。このため、圧力損失が内燃機関の性能に与える影響は大きく、特に、自動二輪車のような低出力の内燃機関では無視できない要素である。また、ハニカム構造の触媒エレメントからなる触媒体３２を触媒管２３に収納した構成は、上記（１）の内管５を排気管３に配置した構成に比べて、かなりコストが嵩む。
【０００６】
本発明の目的は、（１）浄化作用を十分に発揮すること（２）内燃機関の性能に極力影響を与えないこと、（３）低コストにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、内燃機関の排気口から延びた排気管に、この排気管の軸方向に延びて触媒金属を担持した多孔板からなる、複数の薄肉鋼板体を配置した内燃機関の排気浄化装置において、前記排気管内に、前記複数の薄肉鋼板体を排気の流れ方向に沿って配置し、前記排気管のうち、他の部分よりも大径をなす部分に膨張室を形成し、前記複数の薄肉鋼板体の少なくとも１つを、径が一定である直状円筒体とするとともに、前記膨張室内に配置したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である（請求項１に対応）。
【０００８】
また、前記直状円筒体と他の前記薄肉鋼板体とは、前記膨張室内に前後方向で重なりあうように複数配置したことを特徴とする（請求項２に対応）。
【０００９】
また、前記複数の薄肉鋼板体は筒状であり、直列に３つ配置したことを特徴とする（請求項３に対応）。
【００１０】
また、前記直状円筒体は、前記排気管に対して軸方向に伸縮可能に取り付けられたことを特徴とする（請求項４に対応）。
【００１１】
又は、内燃機関の排気口から延びた排気管に、この排気管の軸方向に延びて触媒金属を担持した多孔板からなる、薄肉鋼板製筒体を配置した内燃機関の排気浄化装置において、前記排気管のうち、他の部分よりも大径をなす部分に膨張室を形成し、前記薄肉鋼板製筒体を、径が一定である直状円筒体とするとともに、前記膨張室内の断面略中央部に配置したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である（請求項５に対応）。
【００１２】
また、前記薄肉鋼板製筒体は、前記排気管に対して軸方向の一部分でのみ、溶接で固定されていることを特徴とする（請求項６に対応）。
【００１３】
【作用】
内燃機関の排気口から延びた排気管に、この排気管の軸方向に延びて触媒金属を担持した多孔板からなる、複数の薄肉鋼板体を配置した内燃機関の排気浄化装置において、排気管内に、複数の薄肉鋼板体を排気の流れ方向に沿って配置し、排気管のうち、他の部分よりも大径をなす部分に膨張室を形成し、複数の薄肉鋼板体の少なくとも１つを、径が一定である直状円筒体とするとともに、膨張室内に配置したので、内燃機関の性能に極力影響を与えずに排気浄化作用をより一層高めることができる。
【００１４】
また、内燃機関の排気口から延びた排気管に、この排気管の軸方向に延びて触媒金属を担持した多孔板からなる、薄肉鋼板製筒体を配置した内燃機関の排気浄化装置において、排気管のうち、他の部分よりも大径をなす部分に膨張室を形成し、薄肉鋼板製筒体を、径が一定である直状円筒体とするとともに、膨張室内の断面略中央部に配置したので、内燃機関の性能に極力影響を与えずに排気浄化作用をより一層高めることができる。
【００１５】
【実施例】
本発明の実施例を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
先ず、図１〜図９に基づき第１実施例を説明する。
図１は本発明に係る内燃機関の排気浄化装置（第１実施例）を装着した自動二輪車の側面図であり、自動二輪車１は車体２中央付近に２サイクル型エンジン（内燃機関）３を備え、このエンジン３の排気口４に排気管５を接続し、この排気装置５の後部に消音器６を接続してなる。
【００１６】
図２は本発明に係る排気管（第１実施例）の側面図であり、排気管５は薄肉鋼板にて断面円形状に形成されたものであり、エンジン３の排気口４（図１参照）に一端部５ａをフランジで連結し、他端部５ｂに消音器６（図１参照）をフランジで連結し、内部に排気上流側の第１排気浄化装置１０及び排気下流側の第２排気浄化装置２０を配置してなる。第１排気浄化装置１０は前段の浄化装置であり、第２排気浄化装置２０は後段の浄化装置である。
なお、排気管５は排気下流側の第２排気浄化装置２０を配置する部分を他の部分よりも大径としている。
【００１７】
図３は図２の３−３線断面図であり、第１排気浄化装置１０の断面構造を示す。
第１排気浄化装置１０は排気管５内に配置された内管１１からなり、この内管１１は排気管５の内壁に沿って排気管５と同方向に延びる円筒体であり、薄肉鋼板製多孔板で構成される。そして、内管１１はそれの一端部１１ａが排気管５に溶接にて固定され、他端部１１ｂが排気管５に対して軸方向に伸縮可能に支持部材１３で支持されている。このため、熱膨張に伴う排気管５と内管１１との間の軸方向の伸び量の差を吸収できる。
内管１１は多孔を有した壁面に、白金やロジウム等の触媒機能を有する貴金属を担持されている（貴金属を含んだ溶液を塗布等で付着）。
なお、排気管５の中間部は内管１１との間に空隙を有した大きさである。
【００１８】
図４は図３の４−４線断面図であり、排気管５は径方向に分割された半割円筒状であり、内管１１を内蔵した状態で溶接にて一体化している。
支持部材１３は波形板（コルゲート板）を円筒状に巻き、重ね合わせ面をスポット溶接にて固定したものであり、周方向に波形状を有する。このため、支持部材１３は弾性変形により、排気管５に対して径方向に伸縮可能であり、熱膨張に伴う排気管５と内管１１との間の伸び量の差を吸収できる。
なお、支持部材１３は波形板からなる上記構成に限定されず、例えば、ステンレス線材を編み込んでリング状に構成したものでもよい。
１４，１４は高温となる排気管５を覆うために径方向に分割された１対のプロテクタであり、これらのプロテクタ１４，１４は排気管５の外周面に溶接されたナット１５…（…は複数を示す。以下同じ。）にボルト止めされる。
【００１９】
図５は本発明に係る第２排気浄化装置（第１実施例）の斜視図であり、第２排気浄化装置２０は排気管５の内壁面近傍に沿わせた第１担体２１，２１を配置し、この第１担体２１，２１の断面略中央部（排気管５の断面略中央部）に第２担体２２を配置してなり、第１担体２１，２１及び第２担体２２は排気管５の軸方向に延びている。
第１担体２１，２１は径方向に分割された１対の半円筒体からなり、第２担体２２は第１担体２１，２１よりも小径の直状円筒体からなる。第１担体２１，２１及び第２担体２２は薄肉鋼板製多孔板で構成される。そして、第１担体２１，２１及び第２担体２２は多孔を有した壁面に、白金やロジウム等の触媒機能を有する貴金属を担持されている（貴金属を含んだ溶液を塗布等で付着）。
なお、排気管５は第１担体２１，２１との間に空隙を有した大きさである。
【００２０】
図６は図２の６−６線断面図であり、排気管５内の排気上流側（この図の左側）には、第２担体２２の一端部２２ａを排気管５に対して軸方向に伸縮可能に支持する支持部材２３を備えている。すなわち、支持部材２３は第２担体２２の一端部２２ａを挿通して支持するクッション部材２４と、このクッション部材２４を収納する環状の受け部２５と、この受け部２５を排気管５に固定するブラケット２６とからなる。このため、熱膨張に伴う排気管５と第２担体２２との間の軸方向の伸び量の差を吸収できる。
【００２１】
また、排気管５内の排気下流側（この図の右側）には、第２担体２２を支持するとともにこの第２担体２２と排気管５との間の通路を塞ぐ仕切板２７を備えている。すなわち、薄肉鋼板製鏡板（略皿型のエンドプレート）からなる仕切板２７は、それのフランジ部２７ａを排気管５にプラグ溶接にて固定し、断面略中央部の貫通孔部２７ｂに第２担体２２の他端部２２ｂを挿入し且つ溶接にて固定したものである。
第２担体２２の一端部（排気上流側）２２ａはキャップ２８にて閉塞されている。
【００２２】
図７は図６の７−７線断面図であり、クッション部材２４は波形板（コルゲート板）を円筒状に巻き、重ね合わせ面をスポット溶接にて固定したものであり、周方向に波形状を有する。このため、クッション部材２４は弾性変形により、排気管５に対して径方向に伸縮可能であり、熱膨張に伴う排気管５と第２担体２２との間の伸び量の差を吸収できる。
【００２３】
図８は図６の８−８線断面図であり、１対の第１担体２１，２１のそれぞれ両端部は、径方向に分割された排気管５の縁部近傍にスポット溶接にて固定される。
【００２４】
次に、上記構成の第２担体２２の組立手順を図６及び図９に基づき説明する。
図９（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る第２担体（第１実施例）の組立説明図である。
先ず、（ａ）で第２担体２２の一端部２２ａにキャップ２８を嵌合し、次に、（ｂ）で第２担体２２の一端部２２ａとキャップ２８の縁部とをスポット溶接にて固定し、一端部２２ａを閉塞する。
次に、（ｃ）で仕切板２７の貫通孔部２７ｂに第２担体２２の他端部２２ｂを挿入し、溶接にて固定する。
その後、（ｄ）で第２担体２２の一端部２２ａに、クッション部材２４（図示せず）を収納した受け部２５を挿入し、（ｅ）の姿に組立てる。
そして、この姿の第２担体２２を図６で示す通り半割状の排気管５の下半部内に位置決めし、予め固定されたブラケット２６に受け部２５を溶接し、排気管５の上半部を被せて上・下半部を溶接し、排気管５と仕切板２７のフランジ部２７ａとをプラグ溶接して組立作業を完了する。
【００２５】
次に、第１排気浄化装置１０及び第２排気浄化装置２０の作用を図２、図６に基づき説明する。
図２に示す通り、エンジンの排気は排気管５の一端部５ａ側から流入し、第１排気浄化装置１０を通過する際に、内管１１に担持された貴金属と接触して反応し、浄化されて第２排気浄化装置２０に到達する。
【００２６】
第２排気浄化装置２０では図６に示す通り、排気はこの図の左側から流れてくる。しかし、第２担体２２の一端部２２ａがキャップ２８で閉塞されているので、排気は一端部２２ａから流入しない。
また、排気管５は第２排気浄化装置２０を配置する部分が他の部分よりも大径であり、仕切板２７でその前後を仕切ることにより、排気上流側を膨張室２９としている。このため、膨張室２９でエンジン３からの排気の脈動を規制して概ね滑らかな定常流としている。
【００２７】
従って、排気はこの図の細い矢印の方向に流れ、排気管５の管壁近くを流れる排気が第１担体２１，２１に担持された貴金属と接触して反応し浄化される。
更に、排気は第２担体２２の壁に開けられた多数の孔を通過して第２担体２２内に入り、他端部２２ｂを通過し排気管５の排気下流側から大気に放出される。そして、排気は第２担体２２を通過する際に、第２担体２２に担持された貴金属と接触して反応し浄化される。
【００２８】
この場合、排気は第２担体２２の壁に開けられた多数の孔を通過することにより、第２担体２２の表裏面に担持された触媒金属と接触するので、排気と触媒金属との接触面積が大きく、触媒金属は浄化作用を十分に発揮する。
上述したように、触媒の浄化作用を十分に発揮するためには、触媒を高温にして活性化させる必要がある。一方、排気管５を流れる排気の温度は管の断面中央部で高いものである。第２担体２２は排気管５の断面中央部を流れる比較的高温の排気をも触媒金属と接触させて通過させるので、触媒触媒が高温になり十分に活性化し、浄化作用を十分に発揮する。
また、第２担体２２は多孔板製筒体からなるので、排気が通過する際の圧力損失が小さく、エンジンの性能に与える影響は小さい。
このように、排気は第１担体２１，２１及び第２担体２２に担持された貴金属と接触して反応し、浄化されるので、効率良く浄化される。また、排気は概ね滑らかな定常流とされるので、第２排気浄化装置２０の浄化能力が変動せず、効率良く浄化される。
【００２９】
ところで、第２担体２２は反応熱等により排気管５よりも高温になる。第２担体２２はそれの他端部２２ｂが仕切板２７で排気管５に固定されているので、熱膨張に伴い排気管５と第２担体２２との間に伸び量の差が発生すると、一端部２２ａが白抜き矢印の方向に伸び、伸び量の差を吸収する。また、排気管５と第２担体２２との間の径方向の伸び量の差は、クッション部材２４が弾性変形することにより吸収する。
【００３０】
なお、第２担体２２は排気上流側を閉塞されたものであり、例えば、図１０に示す構成でもよい。
図１０（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る第２担体（第１実施例）の変形例図である。
（ａ）は第２担体２２の一端部２２ａを、排気上流側に膨出する多孔板製キャップ３１で閉塞した構成であり、多孔板製キャップ３１はプレス成型にて形成されたものである。
（ｂ）は第２担体２２の一端部２２ａを偏平に潰して、キャップ３２とした構成である。
（ｃ）は第２担体２２の一端部２２ａに、複数枚の多孔板製ブレードをスパイラル状（風車状）に取付けて排気の通過抵抗を増し、これをキャップ３３…とした構成である。
（ｄ）は第２担体２２の一端部２２ａを、平板状の多孔板製キャップ３４で閉塞した構成である。なお、平板状の多孔板製キャップ３４を取付ける代りに、一端部２２ａ自体を第２担体２２の心側に縁折りして平板状のキャップを構成し、排気上流側を閉塞してもよい。
（ａ）〜（ｄ）のキャップ３１〜３４は上記第１実施例の構成と同様の作用を有し、しかも、多孔板からなるので、キャップ３１〜３４を備えたことによる圧力損失が、第１実施例の構成よりも小さくてすむ。
【００３１】
第２担体２２の支持構造は、第２担体２２の一方が排気管５に対して軸方向に伸縮可能に支持され、他方が排気管５に固定されるものであり、例えば、図１１に示す構成でもよい。
図１１（ａ）〜（ｈ）は本発明に係る第２担体（第１実施例）の支持構造の変形例図である。なお、排気はこの図の細い矢印の方向に流れ、第２担体２２の一端部２２ａは熱膨張により白抜き矢印の方向に伸びる。
【００３２】
（ａ）は第２担体２２の一端部２２ａを支持部材２３よりも排気上流側に延ばし、一端部２２ａを平板状のキャップ２８で閉塞した構成である。
（ｂ）は支持部材２３の排気上流側（この図の左側）をキャップ３６で閉塞した構成であり、一端部２２ａとキャップ３６との間には、第２担体２２の熱膨張による伸び量よりも大きい隙間Ｓ１を有する。この場合には、第２担体２２の一端部２２ａにキャップを取付ける必要がない。
（ｃ）は支持部材２３の受け部２５がブラケット２６よりも、排気管５の軸方向に長い構成である。
【００３３】
（ｄ）は第２担体２２が仕切板２７だけで支持された一端支持の構成である。支持部材３７は第２担体２２の他端部２２ｂを排気管５の軸方向に伸縮可能に支持するクッション部材３８と、クッション部材３８を収納する受け部３９と、受け部３９を排気管５に固定する仕切板２７とからなる。他端部２２ｂと受け部３９のフランジ３９ａとの間には隙間Ｓ２を有し、この隙間Ｓ２の範囲内に他端部２２ｂの移動量及び伸び量を規制するものである。
（ｅ）は（ｄ）の構成の変形例であり、クッション部材３８及び受け部３９の長さが（ｄ）の構成よりも短い。
【００３４】
（ｆ）は第２担体２２の一端部２２ａをブラケット４１で排気管５に固定し、第２担体２２の他端部２２ｂを排気管５の軸方向に伸縮可能に支持部材４２にて支持した両端支持の構成である。支持部材４２は第２担体２２の他端部２２ｂを排気管５の軸方向に伸縮可能に支持するクッション部材４３と、クッション部材４３を収納する受け部４４と、受け部４４を排気管５に固定する仕切板２７とからなる。他端部２２ｂは支持部材４２よりも排気下流側（この図の左側）に延びている。
（ｇ）は（ｆ）の構成の変形例であり、第２担体２２の一端部２２ａに切り起こし爪付きキャップ４５を取付けることにより、一端部２２ａを閉塞した構成である。
（ｈ）は上記クッション部材２４，３８，４３の変形例であり、ステンレス線材を編み込んでリング状にしたクッション部材４８の構成である。例えば、支持部材４６は第２担体２２の他端部２２ｂに巻いた座板４７と、座板４７を挿入し他端部２２ｂを排気管５の軸方向に伸縮可能に支持する前後２つのクッション部材４８，４８と、クッション部材４８，４８を収納する円筒状の受け部４９と、受け部４９を排気管５に固定する仕切板２７とからなる。
【００３５】
次に、図１２及び図１３に基づき第２実施例を説明する。
図１２は本発明に係る第２排気浄化装置（第２実施例）の斜視図であり、第２排気浄化装置５０は排気管５の内壁面近傍に沿わせた第１担体５１を配置し、この第１担体５１の断面略中央部（排気管５の断面略中央部）に第２担体５２を配置してなり、第１担体５１及び第２担体５２は排気管５の軸方向に延びている。
第１担体５１は円筒体からなり、軸方向両端部にコーン部５１ａ，５１ａを備え、これらのコーン部５１ａ，５１ａの一方又は両方を排気管５に溶接にて固定したものである。第２担体５２は平板からなり、その長手方向一端又は両端を第１担体５１内に溶接にて固定したものである。
第１担体５１及び第２担体５２は薄肉鋼板製多孔板で構成される。そして、第１担体５１及び第２担体５２は多孔を有した壁面に、白金やロジウム等の触媒機能を有する貴金属を担持されている（貴金属を含んだ溶液を塗布等で付着）。
【００３６】
図１３は図１２の１３−１３線断面図であり、平板からなる第２担体５２が第１担体５１内で起立した状態を示す。
【００３７】
次に、上記第２実施例の構成の第２排気浄化装置５０の作用を図１２に基づき説明する。
エンジンの排気はこの図の細い矢印の方向に流れ、管壁近くを流れる排気が第１担体５１の壁に開けられた多数の孔を通過しながら流れ、断面略中央部を流れる排気が第２担体５２の壁に開けられた多数の孔を通過しながら流れる。このため、排気は第１担体５１及び第２担体５２に担持された貴金属と接触して反応し浄化される。
【００３８】
この場合、排気は第２担体５２の壁に開けられた多数の孔を通過することにより、第２担体５２の表裏面に担持された触媒金属と接触するので、排気と触媒金属との接触面積が大きく、触媒金属は浄化作用を十分に発揮する。
また、第２担体５２に担持された貴金属は、排気管５の断面中央部を流れる比較的高温の排気と接触するので高温になり十分に活性化し、浄化作用を十分に発揮する。
更に、第２担体５２は排気管５の軸方向に延びた平板からなるので、排気が通過する際の圧力損失が、上記第１実施例の構成よりも一層小さくなる。
【００３９】
なお、上記第２実施例の構成の第２排気浄化装置は、例えば図１４及び図１５に示す構成でもよい。
図１４は本発明に係る第２排気浄化装置（第２実施例）の変形例図であり、第１担体５１は円筒体の径方向の一部（例えば、この図の下部）を切欠いた欠円断面形状である。
【００４０】
図１５は図１４の１５−１５線断面図であり、第１担体５１は欠円断面の両縁から折返されたフランジ部５１ｂ，５１ｂを排気管５の内壁に接している。第２担体５２は第１担体５１の欠円部分を貫通して排気管５の内壁に接している。
【００４１】
次に、図１６に基づき第３実施例を説明する。
図１６（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る排気浄化装置（第３実施例）の概要図である。
（ａ）の排気浄化装置６１は、排気管５内に前後２段の浄化装置を配置し、更に、前段の浄化装置と後段の浄化装置との間に排気量を調節する調節弁（例えば、バタフライ弁）６２を介在した構成である。前段の浄化装置は上記図３に示す第１排気浄化装置１０の構成であり、後段の浄化装置は上記図１２に示す第２排気浄化装置５０の構成である。
【００４２】
（ｂ）の排気浄化装置６３は、排気管５内に前後３段の浄化装置を配置した構成である。前段の浄化装置は上記図３に示す第１排気浄化装置１０の構成であり、中段の浄化装置は上記図１２に示す第２排気浄化装置５０の構成であり、後段の浄化装置は排気管５の他端部５ｂから排気管５内に延びた導出管６４の構成である。導出管６４は薄肉鋼板製多孔板で構成され、多孔を有した壁面に、白金やロジウム等の触媒機能を有する貴金属を担持される（貴金属を含んだ溶液を塗布等で付着）。
【００４３】
（ｃ）の排気浄化装置６５は、排気管５の断面略中央部に、排気管５の軸方向に延びる担体６６を配置した構成である。担体６６は薄肉鋼板製多孔板で構成された平板であり、多孔を有した壁面に、白金やロジウム等の触媒機能を有する貴金属を担持された（貴金属を含んだ溶液を塗布等で付着）ものである。
（ｄ）の排気浄化装置６７は、上記（ｃ）の構成の変形例であり、担体６６を平板の代りに波形板（コルゲート板）としたものである。
【００４４】
（ｅ）の排気浄化装置６８は、排気管５の軸方向に延び軸方向両端が閉塞された半円筒状の担体６９を配置した構成である。担体６９は径方向開放端６９ａを排気管５の断面略中央部に配置する。そして、担体６９は薄肉鋼板製多孔板で構成され、多孔を有した壁面に、白金やロジウム等の触媒機能を有する貴金属を担持される（貴金属を含んだ溶液を塗布等で付着）。
このように構成された上記（ｃ）〜（ｅ）の構成の担体６６，６９は、（ａ），（ｂ）のような排気管５内に配置した多段の浄化装置のうちの１段又は複数段としてもよい。
【００４５】
以上の説明をまとめると、次の通りである。
内燃機関の排気口から延びた排気管の断面略中央部に、触媒金属を担持した薄肉鋼板を配置したことにより、排気温度が高い断面略中央部に触媒金属が配置されるので、触媒金属を活性化させて浄化作用を十分に発揮させることができ、しかも、低コストにできる。
【００４６】
また、薄肉鋼板を、排気管の軸方向に延びる筒体にしたので、排気が通過する際の圧力損失が小さくなり、このため、内燃機関の性能に影響を与えることがない。
【００４７】
また、筒体を多孔板で構成し、筒体の排気上流側を閉塞したことにより、筒体の壁に開けられた多数の孔を排気が通過するので、排気は第２担体の表裏面に担持された触媒金属と接触する。従って、排気と触媒金属との接触面積が大きくなり、浄化作用が高まる。
【００４８】
また、内燃機関の排気口から延びた排気管の断面略中央部に、排気管の軸方向に延び触媒金属を担持した薄肉鋼板製筒体を配置し、排気管内に、薄肉鋼板製筒体を支持するとともにこの薄肉鋼板製筒体と排気管との間の通路を塞ぐ仕切板を備えたことにより、排気温度が高い断面略中央部に触媒金属が配置されるので、触媒金属を活性化させて浄化作用を十分に発揮させることができ、しかも、低コストにできる。また、仕切板でその前後を仕切って内燃機関からの排気の脈動を規制して概ね滑らかな定常流とするので、排気浄化装置の浄化能力が変動せず、浄化作用を十分に発揮することができる。更に、排気の脈動を規制する仕切板で薄肉鋼板製筒体を支持するので、別異の支持部材が不要であり、支持構成が簡単である。
【００４９】
また、薄肉鋼板製筒体を排気管に対して軸方向に伸縮可能に取付けたことにより、熱膨張に伴う筒体と排気管との間の伸び量の差を吸収することが容易である。
【００５０】
また、内燃機関の排気口から延びた排気管の内壁面近傍に沿わせて触媒金属を担持した第１担体を配置し、この第１担体の断面略中央部に触媒金属を担持した第２担体を配置したことにより、排気管の内壁面近傍並びに断面略中央部の両方に触媒金属を担持した担体が配置されるので、内燃機関の性能に極力影響を与えずに排気浄化作用をより一層高めることができ、しかも、低コストにすることができる。
【００５１】
なお、上記第１・第２・第３実施例及びこれらの変形例において、触媒金属を担持した「薄肉鋼板」は、排気管５の断面略中央部又は第１担体２１，５１の断面略中央部に配置されるものであり、具体的な例示として、図１〜図９に示す第１実施例及び図１０，図１１に示す変形例では多孔板製筒体からなる第２担体２２を構成し、図１２，図１３に示す第２実施例、図１４，図１５に示す変形例、及び図１６（ａ），図１６（ｂ）に示す第３実施例では多孔板製平板からなる第２担体５２を構成し、図１６（ｃ）〜（ｅ）に示す第３実施例では多孔板製平板、波形板、又は半筒状からなる担体６６，６９を構成している。
このように、「薄肉鋼板」は上記の各実施例やその変形例の構成に限定するものではなく、また、多孔板製に限定するものでもない。更に、多孔板の孔形状や孔の大きさ、数量も任意である。
【００５２】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気口から延びた排気管に、この排気管の軸方向に延びて触媒金属を担持した多孔板からなる、複数の薄肉鋼板体を配置した内燃機関の排気浄化装置において、排気管内に、複数の薄肉鋼板体を排気の流れ方向に沿って配置し、排気管のうち、他の部分よりも大径をなす部分に膨張室を形成し、複数の薄肉鋼板体の少なくとも１つを、径が一定である直状円筒体とするとともに、膨張室内に配置したので、内燃機関の性能に極力影響を与えずに排気浄化作用をより一層高めることができ、しかも、低コストにすることができる。
【００５３】
請求項５の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気口から延びた排気管に、この排気管の軸方向に延びて触媒金属を担持した多孔板からなる、薄肉鋼板製筒体を配置した内燃機関の排気浄化装置において、排気管のうち、他の部分よりも大径をなす部分に膨張室を形成し、薄肉鋼板製筒体を、径が一定である直状円筒体とするとともに、膨張室内の断面略中央部に配置したので、内燃機関の性能に極力影響を与えずに排気浄化作用をより一層高めることができ、しかも、低コストにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置（第１実施例）を装着した自動二輪車の側面図
【図２】本発明に係る排気管（第１実施例）の側面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】本発明に係る第２排気浄化装置（第１実施例）の斜視図
【図６】図２の６−６線断面図
【図７】図６の７−７線断面図
【図８】図６の８−８線断面図
【図９】本発明に係る第２担体（第１実施例）の組立説明図
【図１０】本発明に係る第２担体（第１実施例）の変形例図
【図１１】本発明に係る第２担体（第１実施例）の支持構造の変形例図
【図１２】本発明に係る第２排気浄化装置（第２実施例）の斜視図
【図１３】図１２の１３−１３線断面図
【図１４】図１４は本発明に係る第２排気浄化装置（第２実施例）の変形例図
【図１５】図１４の１５−１５線断面図
【図１６】本発明に係る排気浄化装置（第３実施例）の概要図
【符号の説明】
１…自動二輪車、３…内燃機関（エンジン）、４…排気口、５…排気管、５ａ…一端部、５ｂ…他端部、６…消音器、１０…第１排気浄化装置、２０…排気浄化装置（第２排気浄化装置）、２１…第１担体、２２…薄肉鋼板（筒体、第２担体）、２３…支持部材、２７…仕切板、２８…キャップ、２９…膨張室、５０…排気浄化装置（第２排気浄化装置）、５１…第１担体、５２…第２担体、６１，６３，６５，６７，６８…排気浄化装置、６６，６９…担体。
Claims (6)
- 内燃機関の排気口から延びた排気管に、この排気管の軸方向に延びて触媒金属を担持した多孔板からなる、複数の薄肉鋼板体を配置した内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気管内に、前記複数の薄肉鋼板体を排気の流れ方向に沿って配置し、
前記排気管のうち、他の部分よりも大径をなす部分に膨張室を形成し、
前記複数の薄肉鋼板体の少なくとも１つを、径が一定である直状円筒体とするとともに、前記膨張室内に配置したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記直状円筒体と他の前記薄肉鋼板体とは、前記膨張室内に前後方向で重なりあうように複数配置したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記複数の薄肉鋼板体は筒状であり、直列に３つ配置したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記直状円筒体は、前記排気管に対して軸方向に伸縮可能に取り付けられたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 内燃機関の排気口から延びた排気管に、この排気管の軸方向に延びて触媒金属を担持した多孔板からなる、薄肉鋼板製筒体を配置した内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気管のうち、他の部分よりも大径をなす部分に膨張室を形成し、
前記薄肉鋼板製筒体を、径が一定である直状円筒体とするとともに、前記膨張室内の断面略中央部に配置したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記薄肉鋼板製筒体は、前記排気管に対して軸方向の一部分でのみ、溶接で固定されていることを特徴とした請求項５記載の内燃機関の排気浄化装置。
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