JP3644762B2 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は自動二輪車の内燃機関等に使用する排気ガス浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
大気汚染防止を目的として車両に排気ガス浄化装置を搭載する技術が知られており、例えば▲1▼特開平3−85320号公報の「内燃機関の排気ガス浄化装置」や、▲2▼特開平6−212963号公報の「排気浄化装置の触媒保持構造」もその技術である。
【0003】
上記▲1▼の装置は、公報の第1図に示される通り、パンチングで複数の小孔を開けた内管5を排気管3内に配置し、この内管5に触媒を担持して排気ガス中の未燃成分を酸化させるものである。内管5は、一対の半割筒体のフランジ部同士を重ね合せたもので、重ね合せたフランジ部を排気管3で挟持するものである。
【0004】
上記▲2▼の装置は、公報の図4に示される通り、板状のセパレータ43に金網45及び固定フレーム46で触媒44を排気管内に挟持し排気ガス中の未燃成分を酸化させるものである。このセパレータ43はパンチングメタルなどで形成したもので、触媒44が接触する領域に複数の小孔を備える。またセパレータ43は両端部を折曲げて、これらの折曲げ部を膨張室の内壁に固定して膨張室内に配置するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記▲1▼は、内管5のフランジ部にパンチング加工を施さないので、パンチング加工を施した領域は、触媒の反応が促進して熱が高くなる為、施さない領域との境界で熱分布が急激に変化する。従って、境界の通気孔から車体振動等の影響で亀裂が発生して排気ガス浄化装置の寿命が短くなる場合がある。
上記▲2▼は、セパレータ43の折曲げ部にパンチング加工を施さないので、上記▲1▼と同様にパンチング加工を施した領域と施さない領域との境界で熱分布が急激に変化する。従って、境界の穴から亀裂が発生して排気ガス浄化装置の寿命が短くなる場合がある。
【0006】
そこで、本発明の目的は、熱分布の急激な変化を抑えることにより亀裂の発生をなくして排気ガス浄化装置の寿命を延ばすことにある。
【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の請求項1は、触媒を担持させたパンチングメタルを筒状に成形してなる排気ガス浄化装置において、前記パンチングメタルが、支持部材で支持される部分を孔なし部とし、それ以外の部分を孔あり部とし、更に、この孔あり部のうち前記孔なし部につながる縁部の孔あけ密度を他の部分より粗にしたことを特徴とする。
【0008】
孔あり部から孔なし部につながる縁部の孔あけ密度を粗にしたので、排気ガス浄化装置が熱伸縮したとき、孔あり部から孔なし部につながる領域の熱分布が緩やかに変化する。
従って、孔あり部から孔なし部につながる領域に亀裂が発生する心配はない。
【0009】
請求項2は、エンジンから延びる排気管は一対の半割円筒を合わせてなる部分を備え、前記排気管内に触媒を担持させたパンチングメタルを筒状に形成し、突合わせ部を溶接してなる排気ガス浄化装置において、前記突合わせ部に沿って一定幅の孔なし部を設けた前記筒状のパンチングメタルを略W字状のステーにより軸方向で一箇所で支持し、前記略W字状のステーの両端部を夫々同じ側の半割円筒に溶接により固定したことを特徴とする。
【0010】
さらに、請求項2は、筒状のパンチングメタルは、エキパイ部から排気管の吊り金具近傍に亘って複数設けられるとともに、当該複数のパンチングメタルを3つの略W状のステーで支持したことを特徴とする。
【0011】
【実施の形態】
本発明の実施の形態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。
図1は本発明に係る排気ガス浄化装置を備えた自動二輪車の側面図であり、自動二輪車1はメインフレーム2の前部にヘッドパイプ3を介してフロントフォーク4を軸支し、このフロントフォーク4に前輪5、フロントフェンダ6を取付け、メインフレーム2の下方にエンジンハンガー部7,7を介して2サイクルエンジン8を取付け、この2サイクルエンジン8から排気管50を延出し、更にメインフレーム2の後端部のピボット9を介して片持ちのスイングアーム11を軸支し、このスイングアーム11に後輪12を取付けてなる。
【0012】
図中、14は燃料タンク、15はエアクリーナ、16は気化器、17はシート、18,19はシートレール、20は同乗者用シート、21はリアサスペンション、22はドライブチェーン、23はサイレンサである。
また、25はメータ、26はヘッドライト、27はカウリング28の前部の左右の開口部に設けたウインカー、30はブレーキディスク、31はキャリパー、32はラジエータ、33はエンジン8の排気口上縁に設けられる排気タイミング制御バルブの駆動用プーリ、34は排気タイミング制御バルブの駆動モータ、35は吸気チャンバ、36はバッテリ、37はオイルタンク、38はテールライト、39はシートカウル、40はリヤアクスルである。
【0013】
図2は本発明に係る排気ガス浄化装置を備えた自動二輪車の平面図であり、排気管50は車体中央から後方へ延出したのち、リアサスペンション21及び片持ちのスイングアーム11を迂回し、乗員から見て車体右側を後方へ伸びる。
図中、42,42はライダ用ステップ、43はブレーキペダル、44はチェンジペダル、45はステアリングハンドルである。
【0014】
図3は本発明に係る排気ガス浄化装置を備えた排気管の側面図である。
図1で述べた排気管50は、排気ガス浄化装置60を内蔵し、曲り管状のエキパイ部51と膨張室52とテールパイプ部56とを備える。膨張室52は、ガスの流れ方向に流路断面積が徐々に増加するダイバー部53と、同断面積がほぼ一定のストレート部54と、同断面積が徐々に減少するコンバー部55とからなる。排気ガス浄化装置60は図4で説明する。
なお、前記エキパイはエキゾーストパイプの略称であるが、ここでは排気管全体ではなくエンジン直下の曲り管のみを指す。ダイバーはダイバージェントの略称、コンバーはコンバージェントの略称である。
58は吊り金具である。
【0015】
図4は本発明に係る排気ガス浄化装置の要部断面図であり、排気ガス浄化装置60は、エキパイ部51の後端に配置した小径の第1の触媒付き筒部材61と、膨張室52に配置した大径の第2の触媒付き筒部材71とからなる。大径の第2の触媒付き筒部材71は、ダイバー部53からストレート部54にかけて配置し、前端部を小径の第1の触媒付き筒部材61の後端部に嵌入したものである。
【0016】
図5は図4の5−5線断面図であり、第1の触媒付き筒部材61を支持する支持ステーの構成を示す。
支持ステー(支持部材)62は、W字状のサポート金具63と、このサポート金具63に溶接するアウタリング64とからなり、このアウタリング64は組立ての都合で上下に2分割したものである。このアウタリング64とインナリング109(図6も参照)との間に環状の弾性材65を備える。弾性材65は、前記弾性材75と同様に、耐熱性及びクッション性を備えたステンレスウールが好適である。
【0017】
エキパイ部51は右側半割円筒51Rと左側半割円筒51Lとを合せてなり、右側半割円筒51Rは支持ステー62のサポート金具63を溶接にて止める部材である。
支持ステー62は、第1の触媒付き筒部材61をエキパイ部51の断面略中央に支持する部材である。
【0018】
図6は本発明に係る第1の触媒付き筒部材の側面図である。
第1の触媒付き筒部材61は、触媒を担持させたパンチングメタルを筒状に形成して端部105,106を突合せ、突合せ部を溶接したものである。
この第1の触媒付き筒部材61は、中央のインナリング109,109が嵌入する領域101a及び右端部の領域101bを孔なし部とし、また、端部105,106の突合せ溶接部107に沿った一定幅の領域を孔なし部101c,101cとしたものである。
【0019】
第1の触媒付き筒部材61は、孔なし部101a,101bにつながる縁部を低密度孔あり部103…(…は複数を示す。以下同様。)とし、それ以外の部分を孔あり部102a,102bとしたものである。
孔なし部101a,101b,101c,101cはパンチ孔90…のない領域であり、低密度孔あり部103…は低密度(即ち、「粗」の状態)にパンチ孔90…を明けた領域である。孔あり部102a,102bは比較的高密度にパンチ孔90…を明けた領域である。
白抜き矢印は排気ガスの流れ方向を示す。
【0020】
図7は図4の7−7線断面図であり、第2の触媒付き筒部材71を支持する前部支持ステーの構成を示す。
前部支持ステー(支持部材)72Fは、W字状サポート金具73Fと、このサポート金具73Fに溶接するアウタリング74とからなり、このアウタリング74は組立ての都合で左右に2分割したものである。このアウタリング74とインナリング92との間には環状の弾性材75を備える。弾性材75は耐熱性及びクッション性を備えたステンレスウールが好適である。
【0021】
膨張室52は、上側分割管体52Tと下側分割管体52Bとを合せてなり、上側分割管体52Tにのみ前部支持ステー72FのW字状サポート金具73Fを溶接にて止める部材である。
上側分割管体52Tに前部支持ステー72FのW字状サポート金具73Fを溶接することにより、前部支持ステー72Fは、第2の触媒付き筒部材71を膨張室52の断面略中央に支持する部材である。
【0022】
図8は図4の8−8線断面図であり、第2の触媒付き筒部材71を支持する後部支持ステーの構成を示す。
後部支持ステー(支持部材)72Rは、上記前部支持ステー72Fと比較してW字状サポート金具73Rの形状が若干異なるだけで、基本的には前部支持ステー72Fと同構造であるから同一符号を付して説明を省略する。
【0023】
図9は本発明に係る第2の触媒付き筒部材の側面図である。
第2の触媒付き筒部材71は、触媒を担持させたパンチングメタルを筒状に形成して端部81,82を突合せ、突合せ部を溶接したものである。
第2の触媒付き筒部材71は、左端部の補強リング93、中央のインナリング92及び右端部のインナリング92が嵌入するそれぞれの領域85a,85b,85cを孔なし部とし、また端部81,82を溶接した突合せ溶接部91に沿った一定幅の領域を孔なし部85d,85dとしたものである。
【0024】
第2の触媒付き筒部材71は、孔なし部85a,85b,85cにつながる縁部を低密度孔あり部87…とし、それ以外の部分を孔あり部86a,86bとしたものである。
孔なし部85a,85b,85c,85d,85dはパンチ孔90…のない領域であり、低密度孔あり部87…は低密度にパンチ孔90…を明けた領域である。孔あり部86a,86bは比較的高密度にパンチ孔90…を明けた領域である。
なお、上述した補強リング93は、触媒付き筒部材71を排気ガスで加熱した時に触媒付き筒部材71の左端部に発生する熱変形を抑える部材である。
白抜き矢印は排気ガスの流れ方向を示す。
【0025】
第1の触媒付き筒部材71の製造工程を図10→図6→図5→図4の順に説明する。
図10は本発明に係る排気ガス浄化装置の第1製造説明図であり、第1の触媒付き筒部材61を製造するパンチングメタル100を示す。
先ず、矩形のパンチングメタル100の所定区域に複数のパンチ孔90…を低密度や高密度の状態にパンチング加工し、パンチングメタル100に孔なし部101a,101b,101c,101cと、低密度孔あり部103…と、孔あり部102a,102bとを備える。
【0026】
孔なし部101a,101b,101c,101c,101cは、パンチングメタル100の中央部、右端部及び上下端部に設けてある。低密度孔あり部103…は、孔あり部102a,102bの周囲に設けてある。
【0027】
次に、パンチングメタル100を丸め、図6に示すように端部105と端部106とを突合せ溶接して第1の筒部材61aを形成する。次に、第1の筒部材61aの内外周面に活性アルミナを薄く成膜し、この活性アルミナ層に触媒成分を担持して第2の触媒付き筒部材61を得る。
次いで、第1の触媒付き筒部材61の左側孔なし部101aにインナリング109,109を配置して溶接する。
【0028】
続いて、図5に示すようにインナリング109,109(一方のみ図示する)に耐熱性の弾性材65,65を嵌合し、弾性材65,65を2つ割りのアウタリング64で抑える。次いで、アウタリング64,64をサポート金具63でエキパイ部51内に第1の触媒付き筒部材61を配置する(図4参照)。
【0029】
次に、第2の触媒付き筒部材71の製造工程を図11→図12→図9→図6→図7→図4の順に説明する。
図11は本発明に係る排気ガス浄化装置の第2製造説明図であり、第2の触媒付き筒部材71を形成するパンチングメタル80を示す。
先ず、矩形のパンチングメタル80の所定区域に複数のパンチ孔90…を低密度や高密度の状態にパンチング加工し、パンチングメタル80に孔なし部85a,85b,85c,85d,85dと、低密度孔あり部87…、孔あり部86a,86bとを備える。
【0030】
孔なし部85a〜85dは、それぞれパンチングメタル80の左端部、中央部、右端部及び上下端部に設けてある。低密度孔あり部87…は、孔あり部86a,86bにつながる上下左右の縁部に設けてある。
【0031】
図12は本発明に係る排気ガス浄化装置の第3製造説明図であり、第2の触媒付き筒部材71を筒形に丸めた状態を示す。
図11で説明した矩形のパンチングメタル80を丸め、上端部81と下端部82とを突合せ溶接して第2の筒部材71aを形成する。次に、第2の筒部材71aの内外周面に活性アルミナを薄く成膜し、この活性アルミナ層に触媒成分を担持して第2の触媒付き筒部材71を得る。
【0032】
次いで、第2の触媒付き筒部材71の中央の孔なし部85bと右端部の孔なし部85cにインナリング92,92を被せ、中央のインナリング92の切欠底部92aと第2の触媒付き筒部材71とを溶接する。92b,92bはインナリング92,92の突合せ溶接部である。
続いて、第2の触媒付き筒部材71の左端部の孔なし部85aに補強リング93を被せ、第2の触媒付き筒部材71の左端部と補強リング93の左端部とを溶接する。
【0033】
上述した製造工程の結果、図9に示すように第2の触媒付き筒部材71の孔なし部85a,85b,85cに、それぞれ補強リング93、インナリング92,92を配置した状態となる。
【0034】
次に、図6、図7に示すようにインナリング92,92に耐熱性の弾性材75,75を嵌合し、弾性材75,75を2つ割りのアウタリング74,74で抑える。次いで、サポート金具73F,73Rを膨張室52内に溶接して、膨張室52内に第2の触媒付き筒部材71を配置する(図4参照)。
【0035】
次に、本発明に係る排気ガス浄化装置60の作用を説明する。
図4に示す排気管50のエキパイ部51内に排気ガスを排気すると(白抜き矢印は排気ガスの流れ方向を示す)、排気ガスは第1の触媒付き筒部材61及び第2の触媒付き筒部材71の内外を通過する。各筒部材61,71の触媒は、排気ガス中の未燃焼成分を酸化して無害成分に転換する。
【0036】
同時に、排気ガスで第1、第2の触媒付き筒部材61,71を加熱する。
図6に示す第1の触媒付き筒部材61は孔なし部101aの左右端部が低密度孔あり部103,103に隣接する。従って、図6に示す第1の触媒付き筒部材61を排気ガスで加熱したとき、孔なし部101aの左右端部の熱分布が緩やかに変化するので孔90…から亀裂が発生する心配はない。
【0037】
また、突合せ溶接部107は孔なし部101c,101cに隣接するので、突合せ溶接部107を孔あり部から離すことができる。従って、第1の触媒付き筒部材61を排気ガスで加熱したとき、孔あり部から突合せ溶接部107に向って亀裂が発生する心配はない。
【0038】
一方、図9に示す第2の触媒付き筒部材71は、孔なし部85a,85b,85cの側部がそれぞれ低密度孔あり部87…に隣接する。従って、排気ガスで第2の触媒付き筒部材71を加熱したとき、左側の孔なし部85aから低密度孔あり部87につながるの領域の熱分布が緩やかに変化するのでパンチ孔90…から亀裂が発生する心配はない。
【0039】
同様に、中央の孔なし部85bから孔あり部86a,86bにつながる領域の熱分布が緩やかに変化し、かつ右側の孔なし部85cから孔あり部86bにつながる領域の熱分布が緩やかに変化する。従って、これらの領域のパンチ孔90…から亀裂が発生する心配はない。
また、突合せ溶接部91は孔なし部85d,85dに隣接するので、突合せ溶接部91を孔あり部から離すことができる。従って、第2の触媒付き筒部材71を排気ガスで加熱したとき、孔あり部から突合せ溶接部91に向って亀裂が発生する心配はない。
【0040】
尚、本実施例は排気ガス浄化装置を自動二輪車の排気管に使用した場合について説明したが、本発明の排気ガス浄化装置は産業機械などのその他の内燃機関の排気管に使用してもよいことは勿論である。
【0041】
【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は、孔あり部から孔なし部につながる縁部の孔あけ密度を粗にしたので、排気ガス浄化装置が熱伸縮したとき、孔あり部から孔なし部につながる領域の熱分布が緩やかに変化する。
従って、孔あり部から孔なし部につながる領域に亀裂が発生する心配はないので、排気ガス浄化装置の寿命が延びる。
【0042】
請求項2は、筒状のパンチングメタルを、エキパイ部から排気管の吊り金具近傍に亘って複数設けるとともに、当該複数のパンチングメタルを3つの略W状のステーで支持した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る排気ガス浄化装置を備えた自動二輪車の側面図
【図2】本発明に係る排気ガス浄化装置を備えた自動二輪車の平面図
【図3】本発明に係る排気ガス浄化装置を備えた排気管の側面図
【図4】本発明に係る排気ガス浄化装置の要部断面図
【図5】図4の5−5線断面図
【図6】本発明に係る第1の触媒付き筒部材の側面図
【図7】図4の7−7線断面図
【図8】図4の8−8線断面図
【図9】本発明に係る第2の触媒付き筒部材の側面図
【図10】本発明に係る排気ガス浄化装置の第1製造説明図
【図11】本発明に係る排気ガス浄化装置の第2製造説明図
【図12】本発明に係る排気ガス浄化装置の第3製造説明図
【符号の説明】
50…排気管、51…エキパイ部、52…膨張室、60…排気ガス浄化装置、61…第1の触媒付き筒部材、62…支持ステー(支持部材)、71…第2の触媒付き筒部材、72F…前部支持ステー(支持部材)、72R…後部支持ステー(支持部材)、85a〜85d,101a〜101c…孔なし部、86a,86b,102a,102b…孔あり部、87,103…低密度孔あり部、91,107…突合せ溶接部。
Claims (2)
- 触媒を担持させたパンチングメタルを筒状に成形してなる排気ガス浄化装置において、
前記パンチングメタルは、支持部材で支持される部分は孔なし部とし、それ以外の部分は孔あり部とし、更に、この孔あり部のうち前記孔なし部につながる縁部は、孔あけ密度を他の部分より粗にしたことを特徴とする排気ガス浄化装置。 - エンジンから延びる排気管は一対の半割円筒を合わせてなる部分を備え、前記排気管内に触媒を担持させたパンチングメタルを筒状に形成し、突合わせ部を溶接してなる排気ガス浄化装置において、
前記突合わせ部に沿って一定幅の孔なし部を設けた前記筒状のパンチングメタルを略W字状のステーにより軸方向で一箇所で支持し、
前記略W字状のステーの両端部を夫々同じ側の半割円筒に溶接により固定し、
前記筒状のパンチングメタルは、エキパイ部から排気管の吊り金具近傍に亘って複数設けられるとともに、当該複数のパンチングメタルを3つの略W状のステーで支持したことを特徴とする排気ガス浄化装置。
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