JP4381868B2 - エンジン用排気浄化機能付き排気マフラ - Google Patents

Description

本発明は、主として汎用エンジンに適用される排気浄化機能付き排気マフラの改良に関する。

従来、エンジン用排気浄化機能付き排気マフラとして、中空のマフラ本体の内面に、排気浄化用触媒を担持した多孔質体を固着したものが下記特許文献１に開示されるように知られており、また中空のマフラ本体内の排気通路に、排気浄化用触媒を担持したハニカム体若しくは多孔質体を介裝したものが下記特許文献２に開示されるように知られている。
特開平５−１４１２３３号公報 特許第２６１８７６４号公報

特許文献１に開示されるようなものでは、排気浄化用触媒を担持した多孔質体がマフラ本体に内壁に固着されているため、排気浄化用触媒で生じる排気浄化反応熱によりマフラ本体が過熱され、排気マフラの隣接機器に熱害が及ぶ虞があり、また特許文献２に開示されるようなものでは、構造が複雑でコスト高となるのみならず、ハニカム体若しくは多孔質体において一気に排気浄化を行うため、排気温度の上昇が激しく、またマフラ本体のハニカム体若しくは多孔質体に近接した部分が特に過熱されることになり、さらにハニカム体若しくは多孔質体よるエンジンの背圧の上昇により多少とも出力低下を伴うので、特に比較的小排気量の汎用エンジンには不向きである。

本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、隣接機器への熱害が少なく、しかも構造が簡単で低コストであり、その上、エンジン出力の低下が少ない、エンジン用排気浄化機能付き排気マフラを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、中空のマフラ本体内を仕切り部材により第１排気室及び第２排気室に区画すると共に、この仕切り部材に第３排気室を形成し、エンジンの排ガスを第１排気室に導入する排気入口をマフラ本体に設け、第１及び第２排気室間を連通する第１連通孔と、第２排気室を第３排気室に連通する第２連通孔とを仕切り部材に設け、第２排気室には、第１連通孔から第２排気室に流入した排ガスを拡散させながら第３排気室側へ誘導する第２拡散板を配設し、第３排気室を排気出口管を介して大気に開放し、仕切り部材の第１及び第２排気室に臨む外表面、並びに第３排気室に臨む内表面に排気浄化用触媒を担持し、マフラ本体の内面は排気浄化用触媒の非担持面としたことを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴に加えて、第１排気室には、排気入口から第１排気室に流入した排ガスを拡散する第１拡散板を配設したことを第２の特徴とする。

さらにまた本発明は、第１の特徴に加えて、排気出口管の内面は排気浄化用触媒の非担持面としたことを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、エンジンの排ガスは、第１排気室〜第３排気室を順次移動する間に、仕切り部材の外表面及び内表面において浄化作用を段階的に受けることになり、浄化反応熱による排気温度の上昇も、仕切り部材自体の温度上昇も極力少なくすることができる。しかもマフラ本体の内面は、排気浄化用触媒の非担持面となっているから、マフラ本体の過熱を回避し得て、隣接機器への熱害を簡単に防ぐことができる。その上、触媒担持専用のハニカム体若しくは多孔質体は使用しないので、構造が簡単で安価に提供することができる。

また排気出口管の長さを、エンジンの常用回転数に合わせて適当に設定することにより、エンジンの排気脈動を有効に利用して外気を第３排気室〜第１排気室へと引き込むことができ、酸化反応による排気浄化性能の向上を図ることができる。

さらに仕切り部材の外表面及び内表面に担持した排気浄化用触媒は、排ガスの流れを殆ど妨げないので、エンジンの背圧の上昇を抑えて出力低下を極力防ぐことができる。

その上、第１排気室から第１連通孔を通して第２排気室に移行した排ガスを、第２拡散板により拡散させながら全体的には第３排気室側へ誘導できるので、排ガスは、触媒を担持した仕切り部材の第２排気室に臨む外表面に万遍なく接触して再度浄化された後、第２連通孔を通過して第３排気室にスムーズに移行することができ、排気浄化効率を高めることができる。

また本発明の第２の特徴によれば、排気入口から第１排気室に流入した排ガスを第１拡散板により第１排気室の全体に拡散させて、触媒を担持した仕切り部材の外表面に万遍なく接触させ、それを効果的に浄化することができる。しかも、排気入口から第１排気室に流入した排ガスの仕切り部材への衝突がないから、仕切り部材の外表面が局部的に過熱されることはなく、仕切り部材の耐久性を高めることができる。

さらにまた本発明の第３の特徴によれば、排気出口管を通過する排ガスの温度上昇を極力抑え、排ガスによる隣接機器への影響を防ぐことができる。

本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて説明する。

図１は本発明に係る排気マフラを備えた汎用エンジンの正面図、図２は図１の２矢視図、図３は図１の３矢視図、図４は図３の４−４線に沿うエンジンの一部及び排気マフラの断面図、図５は図４の５−５線断面図、図６は図４の６−６線断面図、図７は図４の７−７線断面図、図８は上記排気マフラ内の仕切り部材の分解斜視図である。

先ず、図１〜図３に示すように、汎用エンジンＥのエンジン本体１は、下面に据え付けフランジ２ａを有してクランク軸４を水平に支承するクランクケース２と、このクランクケース２から一側方に斜め上向きに突出するシリンダ３とからなっており、クランクケース２の正面側には、クランク軸４をクランキングするリコイル式エンジンスタータ５が取り付けられる。またエンジン本体１には、クランクケース２の上方に配置される燃料タンクＴと、シリンダ３の上方で燃料タンクＴに隣接する吸気エアクリーナＡ及び排気マフラＭとが取り付けられる。

図４において、前記シリンダ３は、クランクケース２に連なるシリンダブロック３ａと、このシリンダブロック３ａの端面に接合され、シリンダブロック３ａ内のピストン６が臨む燃焼室７を有するシリンダヘッド３ｂと、このシリンダヘッド３ｂに接合されて、それとの間に動弁室８を画成するヘッドカバー３ｃとで構成され、シリンダヘッド３ｂには、燃焼室７に連なる排気ポート９に連通する排気管１０の下端連結フランジ１０ａがボルト１２により固着され、この排気管１０に排気マフラＭが連結される。

上記排気マフラＭについて、図４〜図８により説明する。

図４及び図５において、排気マフラＭは、箱型のマフラ本体１５と、このマフラ本体１５内に一つの対角線に沿って配置されて、その内部を第１排気室１６及び第２排気室１７に区画する仕切り部材１９と、マフラ本体１５の排気管１０側下面を除く外面を覆って、マフラ本体１５に複数のタッピングねじ２１，２１…により固着される合成樹脂製又は鋼板製のマフラカバー２０とからなっている。

マフラ本体１５は、一つの対角線に沿って分割される鋼板製の下部マフラ半体１５ｂ及び上部マフラ半体１５ａからなっており、上部マフラ半体１５ａ外周のかしめ部２２を、下部マフラ半体１５ｂ外周のフランジ部２３にかしめることにより、両マフラ半体１５ａ，１５ｂは結合される。その際、かしめ部２２及びフランジ部２３間に前記仕切り部材１９の外周部を挟持することにより、仕切り部材１９はマフラ本体１５に結合される。

図４に示すように、下部マフラ半体１５ｂには、排気管１０を第１排気室１６に開口させる排気入口２５が設けられ、この排気入口２５を覆って排気入口２５及び仕切り部材１９間を遮る第１拡散板２６が下部マフラ半体１５ｂの内壁に接合され、この第１拡散板２６により、排気入口２５から第１排気室１６に流入した排ガスを拡散させて、排ガスの仕切り部材１９への衝突を防ぐようになっている。

第１拡散板２６には、下部マフラ半体１５ｂを貫通する連結ボルト２８が溶接されており、この連結ボルト２８とこれに螺合するナット２９とにより、第１拡散板２６及び下部マフラ半体１５ｂは、前記排気管１０の上端連結フランジ１０ｂに固着される。こうして第１拡散板２６は下部マフラ半体１５ｂの補強板を兼ねることになる。

図５〜図８に示すように、仕切り部材１９は、互いに接合される鋼板製の上部仕切り半体１９ａ及び下部仕切り半体１９ｂからなっており、下部仕切り半体１９ｂの一半部には、互いに間隔を置いて並ぶ二組の第１連通孔３１，３１…；３１，３１…群が設けられ、これらによって第１及び第２排気室１６，１７間が連通される。また上部仕切り半体１９ａの一半部には、上記二組の第１連通孔３１，３１…；３１，３１…群を覆うように配置されて、第１連通孔３１，３１…；３１，３１…群から第２排気室１７に流入した排ガスを後述の第３排気室１８側へ誘導する一対の第２拡散板２７，２７が切り起こしにより形成される。

両仕切り半体１９ａ，１９ｂの他半部間には、それらを外方に膨出させて第３排気室１８が形成されると共に、第２排気室１７をこの第３排気室１８に連通する第２連通孔３２，３２…群が上部仕切り半体１９ａに設けられる。

そして、第３排気室１８は、二組の第１連通孔３１，３１…；３１，３１…群の間を通る排気出口管３５を介して大気に開放される。

上記排気出口管３５は、第３排気室１８を横断するように上部及び下部仕切り半体１９ａ，１９ｂ間に支持されるパイプ部材３５ａと、このパイプ部材３５ａに連通するように上部及び下部仕切り半体１９ａ，１９ｂ間に膨出形成されるパイプ状部３５ｂとからなっており、そのパイプ状部３５ｂが二組の第１連通孔３１，３１…；３１，３１…群の間を通って上部及び下部マフラ半体１５ａ，１５ｂの接合面間を貫き、外部に突出するように配置される。パイプ部材３５ａの一端には、第３排気室１８を排気出口管３５に連通する一つ又は複数の切欠き状の第３連通孔３３が設けられる。

而して、仕切り部材１９の第１及び第２排気室１６，１７に臨む外表面、並びに第３排気室１８に臨む内表面には排気浄化用触媒３７が担持され、マフラ本体１５の内面及び排気出口管３５は排気浄化用触媒の非担持面とされる。排気浄化用触媒３７は、酸化触媒としてのＰｔ又はＰｄと、還元触媒としてのＲｈとからなっている。したがって、排気中のＨＣ、ＣＯは、酸化触媒により酸化処理され、また排気中のＮＯｘは還元触媒により還元処理されることになる。

マフラカバー２０には、排気出口管３５の外端開口部に対向する通孔３８が設けられると共に、この通孔３８を横切る金網製のスパークアレスタ３９が付設される。

次に、この実施例の作用について説明する。

エンジンＥの排気行程で、燃焼室７を出た排ガスは、排気ポート９、排気管１０及び排気入口２５を順次経て第１排気室１６に流入する。そのとき排ガスは、第１拡散板２６に衝突することで、仕切り部材１９へ衝突することなく、第１排気室１６の全体に拡散することになる。その結果、排ガスは、触媒３７を担持した仕切り部材１９の第１排気室１６に臨む外表面に万遍なく接触して、効果的に浄化される。しかも排気入口２５から第１排気室１６に流入した排ガスが仕切り部材１９に直接衝突することがないから、仕切り部材１９の外表面が局部的に過熱されることもなく、仕切り部材１９の耐久性を高めることができる。

第１排気室１６で浄化された排ガスは、二組の第１連通孔３１，３１…；３１，３１…群から第２排気室１７に移行するが、その際、一対の第２拡散板２７，２７により拡散されながら全体的には第３排気室１８側へ誘導される。その結果、排ガスは、触媒３７を担持した仕切り部材１９の第２排気室１７に臨む外表面に万遍なく接触して再度浄化された後、第２連通孔３２，３２…群を通過して第３排気室１８にスムーズに移行することができる。そして、その排ガスは、触媒３７を担持した仕切り部材１９の第３排気室１８に臨む内表面に接触して更に浄化された後、第３連通孔３３から排気出口管３５を経由して大気に排出される。

このように、排ガスが第１排気室１６〜第３排気室１８を順次移動する間に、仕切り部材１９の外表面及び内表面において浄化作用を段階的に受けるので、浄化反応熱による排気温度の上昇も、仕切り部材１９自体の温度上昇も比較的少ない。しかもマフラ本体１５の内面は、排気浄化用触媒の非担持面となっているから、マフラ本体１５の過熱を回避でき、したがって排気マフラＭには、通常の排気マフラの場合と同様に、その外面を覆う一層の簡単なマフラカバー２０を取り付けることにより、燃料タンクＴ等の隣接機器に熱害を及ぼすことを回避することができる。その上、触媒担持専用のハニカム体若しくは多孔質体は使用しないので、構造が極めて簡単で安価である。

さらに第３排気室１８を大気に開放する排気出口管３５の内面も、排気浄化用触媒の非担持面となっているから、排気出口管３５を通過する排ガスの温度上昇を極力抑え、スパークアレスタ３９の耐久性を確保すると共に、排ガスによる隣接機器への影響を防ぐことができる。

その上、排気出口管３５の長さを、エンジンＥの常用回転数に合わせて適当に設定することにより、エンジンＥの排気脈動を有効に利用して外気を第３排気室１８〜第１排気室１６へと引き込むことができ、したがって酸化反応による排気浄化性能の向上を図ることができる。

また排ガスは、第１排気室１６から〜第３排気室１８に順次移行する際の膨張による減衰作用により消音される。

さらに仕切り部材１９の外表面及び内表面に担持した排気浄化用触媒３７は、排ガスの流れを殆ど妨げないので、背圧の上昇を抑えてエンジンＥの出力低下を極力防ぐことができる。したがって、この排気マフラＭは、小排気量の汎用エンジン用として好適である。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

本発明に係る排気マフラを備えた汎用エンジンの正面図。 図１の２矢視図。 図１の３矢視図。 図３の４−４線に沿うエンジンの一部及び排気マフラの断面図。 図４の５−５線断面図。 図４の６−６線断面図。 図４の７−７線断面図。 上記排気マフラにおける仕切り部材の分解斜視図。

Ｅ・・・・・エンジン
Ｍ・・・・・排気マフラ
１５・・・・マフラ本体
１６・・・・第１排気室
１７・・・・第２排気室
１８・・・・第３排気室
１９・・・・仕切り部材
２５・・・・排気入口
２６・・・・第１拡散板
２７・・・・第２拡散板
３１・・・・第１連通孔
３２・・・・第２連通孔
３３・・・・第３連通孔
３５・・・・排気出口管
３７・・・・触媒

Claims (3)

1. 中空のマフラ本体（１５）内を仕切り部材（１９）により第１排気室（１６）及び第２排気室（１７）に区画すると共に、この仕切り部材（１９）に第３排気室（１８）を形成し、エンジン（Ｅ）の排ガスを第１排気室（１６）に導入する排気入口（２５）をマフラ本体（１５）に設け、第１及び第２排気室（１６，１７）間を連通する第１連通孔（３１）と、第２排気室（１７）を第３排気室（１８）に連通する第２連通孔（３２）とを仕切り部材（１９）に設け、第２排気室（１７）には、第１連通孔（３１）から第２排気室（１７）に流入した排ガスを拡散させながら第３排気室（１８）側へ誘導する第２拡散板（２７）を配設し、第３排気室（１８）を排気出口管（３５）を介して大気に開放し、仕切り部材（１９）の第１及び第２排気室（１６，１７）に臨む外表面、並びに第３排気室（１８）に臨む内表面に排気浄化用触媒（３７）を担持し、マフラ本体（１５）の内面は排気浄化用触媒の非担持面としたことを特徴とする、エンジン用排気浄化機能付き排気マフラ。
2. 請求項１記載のエンジン用排気浄化機能付き排気マフラにおいて、
   第１排気室（１６）には、排気入口（２５）から第１排気室（１６）に流入した排ガスを拡散する第１拡散板（２６）を配設したことを特徴とする、エンジン用排気浄化機能付き排気マフラ。
3. 請求項１記載のエンジン用排気浄化機能付き排気マフラにおいて、
   排気出口管（３５）の内面は排気浄化用触媒の非担持面としたことを特徴とする、エンジン用排気浄化機能付き排気マフラ。

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