JP3702561B2

JP3702561B2 - エンジンの排気浄化装置

Info

Publication number: JP3702561B2
Application number: JP00308597A
Authority: JP
Inventors: 剛太田
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2017-01-10
Also published as: JPH10196353A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水ジェット推進を利用したＰＷＣ（Personal Water Craft)は、船体後部のポンプを駆動するエンジンを搭載している。このＰＷＣエンジンは、船体中央寄りに配置されており、通常、エンジンの排気系には、熱害防止を図るため冷却装置が備えられている。図６に従来のＰＷＣエンジンの排気系の一例を示す。
【０００３】
図６に示すように、このエンジンの排気系ａは、複数の排気口に接続される排気マニホールドｂと、排気マニホールドｂの下流端に接続される略Ｕ字形に湾曲したディフューザｃと、ディフューザｃの下流端に接続された第１排気チャンバｄと、第１排気チャンバｄに接続管ｅを介して接続された第２排気チャンバｆとから主に構成される。この排気系ａにおいては、排気マニホールドｂ等が内管・外管からなる二重管構造に形成されており、これら内管と外管との間に冷却水を流して排気系を冷却している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＰＷＣエンジンの排ガス規制が始まるにあたって、排気系ａへの触媒の設置による排気浄化が検討されており、その場合の触媒の設置箇所としては、最も取り付け易い第１排気チャンバｄが考えられる。しかしながら、前記排気系において、第１排気チャンバｄのみに触媒を設置した場合、次の▲１▼〜▲３▼の問題が生ずる恐れがある。
【０００５】
▲１▼排気系ａが冷却され、しかも比較的排気温度が低い第１排気チャンバｄに触媒を設置するため、触媒が反応しにくく、第１排気チャンバｄ内だけでは排気を浄化しきれない恐れがある。
▲２▼排気系ａにおいて、第１排気チャンバｄのみが高温になる。
▲３▼第１排気チャンバｄ内だけで排気を浄化しようとすると、場合によっては、触媒担持体が大型化してしまい、排気抵抗の増加を招く。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、排気マニホールド、ディフューザおよび排気チャンバからなるエンジンの排気系において、冷却水通路を有する排気系に対しても、高い排気浄化率が得られると共に、排気系における局部的な過熱箇所を無くし、さらには排気抵抗の増加によるエンジン出力の低下を防止する排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、次のような構成を有する。
すなわち、本発明は、エンジンの排気口に接続される排気マニホールドと、該排気マニホールドの下流端に接続される略Ｕ字形に湾曲したディフューザと、該ディフューザの下流端に接続された排気チャンバとを備えたエンジンの排気系において、前記ディフューザ内には、開放側をディフューザ内周面の内側部分に向けた横断面略Ｕ字形の触媒をディフューザ内周面の外側部分に沿わせて配設したことを特徴とするエンジンの排気浄化装置である。
本発明においては、前記横断面略Ｕ字形の触媒をディフューザ内周面に外側部分側に偏らせて配設したことを特徴とする。
また、本発明においては、前記ディフューザは、上流端から下流端に行くに従ってその内径が徐々に大きくなるように形成されており、前記横断面略Ｕ字形の触媒は、その横断面形状がディフューザの内径変化に応じて変化すると共に、その開放側端部が、前記ディフューザの下流側に向かうにつれてディフューザの内周面の外側部分から漸次遠ざかることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明においては、前記排気マニホールド、前記ディフューザおよび前記排気チャンバの周壁には、冷却水通路が形成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、排気温度の比較的高いディフューザ内で触媒が未燃ガスと反応するため、排気浄化率を上げることができる。また、排気チャンバ内に触媒を設置した場合は、排気の燃焼される箇所がディフューザと排気チャンバとに分散するため、排気系の一箇所のみが過熱することを防止できる。それと同時に、排気チャンバ内の触媒が小型なもので済むので、触媒の設置による排気抵抗の増加も防げる。
【００１０】
また、触媒がディフューザの内周面における外側部に沿って配設されることから、排気の乱流に対する整流効果が得られ、エンジンの出力向上も図れる。
【００１１】
また、本発明の排気浄化装置を用いれば、触媒を反応させにくい冷却水通路を有する排気系であっても、確実な排気浄化を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。本実施形態は、本発明の排気浄化装置をＰＷＣエンジンの排気系に適用したものである。本実施形態に係る排気系２は、図１に示すように三つのシリンダＡ１を備えた多気筒エンジンＡに接続されていて、図２に示すように各シリンダＡ１の排気口に接続される排気マニホールド４と、排気マニホールド４の下流端に接続される略Ｕ字形に湾曲したディフューザ６と、ディフューザ６の下流端に接続された第１排気チャンバ８とを備える。なお、図示は省略するが、第１排気チャンバ８の下流端には、従来と同様に（図６参照）、接続管を介して第２排気チャンバが接続される。
【００１３】
排気マニホールド４は、前記三つのシリンダＡ１の配列方向と平行に延びる略円筒形状の合流管部４ａと、この合流管部４ａの周壁に突設されて三つの排気口にそれぞれ接続された三つの分岐管部４ｂとからなり、各分岐管部４ｂからの排気を合流管部４ａで合流させ、ディフューザ６へ送る。
【００１４】
ディフューザ６は、排気マニホールド４側の上流端から第１排気チャンバ８側の下流端に行くに従って、その内径が徐々に大きくなるように形成されており、排気マニホールド４からの排気を略１８０°反転させて第１排気チャンバ８に送る。
【００１５】
第１排気チャンバ８は、その中央部に大径の胴部８ａを備え、該胴部８ａの上流端には、ディフューザ６に接続しかつ胴部８ａに向けて拡径するテーパ部８ｂが一体形成される。また、胴部８ａの下流端には、第２排気チャンバ（図示略）側に向けて縮径するテーパ部８ｃが一体に設けられる。
【００１６】
これら排気マニホールド４、ディフューザ６および第１排気チャンバ８は、それぞれ内管・外管からなる二重管構造に形成されていて、各々の内管と外管との間の間隙は、冷却水通路１０として構成される。この排気系２においては、排気マニホールド４、ディフューザ６および第１排気チャンバ８のそれぞれの冷却水通路１０を各接合面で一致させて連通させており、これらの冷却水通路１０に冷却水を流通させることによって、排気系２全体を良好に冷却して熱害防止を図っている。
【００１７】
ディフューザ６内には、図２および図３に示すように、その内周面６ａの外側部分６ａ１（曲がりの外側）に沿って、横断面略Ｕ字形（略半円状）の触媒担持体１２が配設される。触媒担持体１２は、多数の小孔１２ａを有するパンチングメタル製のプレートを曲げ加工したものである。触媒担持体１２の形状は、そのＵ字形の横断面がディフューザ６の内径変化に応じて変化する形状で、かつ、全体としても側面視でディフューザ６の湾曲に合わせた略Ｕ字形である。触媒担持体１２は、そのＵ字形横断面の開放１２ｂ側をディフューザ６の内周面６ａの内側部分（曲がりの内側）に向け、かつ、該内周面６ａにおける外側部分との間に略一定の隙間１４を介して配設される。
【００１８】
触媒担持体１２の下流側端および上流側端のそれぞれには、図４および図５に示すように、ディフューザ６の内周面６ａに当接する凹み部１２ｃが設けられており、この凹み部１２ｃをディフューザ６周壁にボルト１６・ナット１８で締着することで、触媒担持体１２をディフューザ６内に支持・固定する。
【００１９】
触媒は、この触媒担持体１２の表面に担持される。例えば、小孔１２ａの表面を含む触媒担持体１２の全表面（内側の面および外側の面）にアンダーコート層およびウォッシュコート層を形成し、このウォッシュコート層上にプラチナとロジウムとが所定の比率で混合された貴金属製触媒を担持させる。
【００２０】
そして、本実施形態においては、図２に示すように、前記第１排気チャンバ８の胴部８ａ内にも、触媒を担持した触媒担持体２２がステー２０を介して胴部８ａの中心軸上に設けられている。
【００２１】
以上の構成を有する本実施形態の作用を説明する。
エンジンＡの各シリンダＡ１から排出された排気は、図２に示すように、各分岐管部４ｂおよび合流管部４ａを経て、排気マニホールド４からディフューザ６内に流入する。ディフューザ６内の触媒担持体１２は、ディフューザ６の内周面６ａから浮かせて（隙間１４を有して）配設されるため、ディフューザ６に入った排気は、触媒担持体１２の内側あるいは外側を通りながら、その未燃ガスを触媒と反応させて燃焼する。
【００２２】
ディフューザ６を抜けた排気は、さらに第１排気チャンバ８に入り、残った未燃ガスが触媒担持体２２の触媒と反応して浄化した後、図示しない接続管および第２排気チャンバを経て例えば水中に排出される。
【００２３】
このように作用する本実施形態の排気浄化装置によれば、第１排気チャンバ８の触媒だけでなく、排気温度の高いディフューザ６内の触媒によっても排気が浄化されるため、排気系２の排気浄化率を上げることができる。したがって、排気系２が冷却水によって冷却されても、確実な排気浄化を行うことができる。
【００２４】
また、排気が燃焼される箇所がディフューザ６と第１排気チャンバ８とに分散するため、排気系２の一箇所のみが過熱することを防止できる。また、第１排気チャンバ８内の触媒担持体２２が小型なもので済むので、触媒の設置による排気抵抗の増加も防げる。
【００２５】
また、排気は、ディフューザ６内において、触媒担持体１２の内側あるいは外側で触媒に接触するので、広い接触面積によって効率的に排気を浄化でき、より一層浄化率を向上させることができる。
【００２６】
また、触媒担持体１２は、ディフューザ内周面６ａにおける外側部分６ａ１に沿って配設されるため、整流板としても機能する。したがって、触媒担持体１２により、排気の乱流に対する整流効果が得られるので、エンジンの出力向上も図れる。
【００２７】
なお、本実施形態は本発明の好適な実施の態様であり、本発明の技術的範囲は本実施形態に限定されない。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明の通り、本発明によれば、排気温度の高いディフューザ内で触媒が反応するので、排気浄化率を上げることができる。また、排気チャンバ内に触媒を設置した場合、排気系の一箇所のみが過熱することを防止できると共に、排気チャンバ内の触媒が小型なもので済むので、触媒の設置による排気抵抗の増加を防ぐこともできる。また、ディフューザ内において、排気の乱流に対する整流効果も得られるので、エンジンの出力向上も図れる。また、ＰＷＣエンジンの排気系のように触媒が反応しにくい排気系であっても、確実な排気の浄化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るＰＷＣエンジンの斜視図である。
【図２】本実施形態に係るＰＷＣエンジンの排気系の断面図である。
【図３】図２におけるIII−III断面図である。
【図４】本実施形態に係る触媒担持体を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ矢視図である。
【図５】図２におけるＡ部を拡大した断面図である。
【図６】従来のＰＷＣエンジンおよびその排気系の斜視図である。
【符号の説明】
２排気系
４排気マニホールド
６ディフューザ
６ａ内周面
６ａ１内周面の外側部分
８第１排気チャンバ
１０冷却水通路
１２触媒担持体
ＡＰＷＣエンジン

Claims

エンジンの排気口に接続される排気マニホールドと、該排気マニホールドの下流端に接続される略Ｕ字形に湾曲したディフューザと、該ディフューザの下流端に接続された排気チャンバとを備えたエンジンの排気系において、
前記ディフューザ内には、開放側をディフューザ内周面の内側部分に向けた横断面略Ｕ字形の触媒をディフューザ内周面の外側部分に沿わせて配設したことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
前記横断面略Ｕ字形の触媒をディフューザ内周面の外側部分側に偏らせて配設したことを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
前記ディフューザは、上流端から下流端に行くに従ってその内径が徐々に大きくなるように形成されており、
前記横断面略Ｕ字形の触媒は、その横断面形状がディフューザの内径変化に応じて変化すると共に、その開放側端部が、前記ディフューザの下流側に向かうにつれてディフューザの内周面の外側部分から漸次遠ざかることを特徴とする請求項２記載のエンジンの排気浄化装置。
前記排気マニホールド、前記ディフューザおよび前記排気チャンバの周壁には、冷却水通路が形成されることを特徴とする請求項１から３のうちの１項記載のエンジンの排気浄化装置。