JPH06299845A - 小型内燃機関用外部触媒コンバータ - Google Patents

小型内燃機関用外部触媒コンバータ

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JPH06299845A
JPH06299845A JP6033859A JP3385994A JPH06299845A JP H06299845 A JPH06299845 A JP H06299845A JP 6033859 A JP6033859 A JP 6033859A JP 3385994 A JP3385994 A JP 3385994A JP H06299845 A JPH06299845 A JP H06299845A
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muffler
exhaust gas
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housing
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James R Winberg
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Keith O Daby
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Briggs and Stratton Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 触媒コンバータは、芝生及び庭用装置に使用
されるような一つ又は二つのシリンダを有する型の２又
は４サイクル内燃機関用マフラーの排気ガス出口に取り
付けられる。触媒コンバータはマフラーから排出される
排気ガスの酸化及び／又は還元のために排気ガス通路内
のマフラー本体の外側に配置される。 【構成】 二次空気供給は、触媒コンバータをコンバー
タとマフラー本体との間に間隙を設けるように取り付け
ることによって、コンバータ内の触媒の上流に設けられ
る。代わりに、二次空気はコンバータの内部と大気とを
連通する触媒の上流のコンバータ内に形成された少なく
とも一つの開口により供給される。周囲空気がコンバー
タ内の触媒の上流に流入するように排気ガス圧脈動に応
答して通常に閉じた位置と開いた位置との間で動作可能
なリード弁が、各々の開口と協働してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は小型内燃機関用排気装置
に係り、特に二次空気を触媒コンバータに導入するため
の構成を有する一つ又は二つのシリンダを有する型の２
又は４サイクルエンジン用触媒コンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】排気中の有害な炭化水素、一酸化炭素及
び窒素酸化物成分を低減するために、マフラーの上流の
エンジンの排気装置内に配置された触媒コンバータを利
用することが知られている。また、排気中の未燃焼炭化
水素及び一酸化炭素成分の酸化を促進し、それによって
そのような有害な成分の大気中への排出を低減するため
に、二次空気を触媒コンバータの上流の排気装置に供給
することが知られている。
【０００３】二次空気供給装置は一般的に二つの異なる
設計のうちの一つよりなる。第１の型は、空気注入マニ
ホールドによって加圧空気を排気マニホールド内に注入
するための従来の内燃機関に取り付けられたベルト駆動
ベーンポンプのような、エンジン駆動空気ポンプであ
る。他に、二次空気を触媒コンバータの上流の排気装置
に注入するために自動車のエンジンの排気マニホールド
内の排気脈動を利用することが提案されている。特に、
排気マニホールド内に発生する排気圧脈動の作用により
動作するリードタイプの逆止弁を使用することにより排
気装置内の触媒コンバータの上流に導入されるべき二次
空気として周囲空気を利用することが知られている。エ
ンジン駆動空気ポンプは、どのような変化する量の二次
空気でも排気装置に供給できるという利点を有し、一
方、ポンピング作用を発生させるために排気脈動を使用
する装置は、二次空気が比較的簡単で安価な構造により
得られるという利点を有する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】触媒コンバータは芝生及
び庭用の装置に使用されるような一つ又は二つのシリン
ダを有する型の２又は４サイクル内燃機関用マフラーの
排気ガス出口に取り付けられる。触媒コンバータは、大
気中に排出される排気ガスの成分を酸化し低減するため
に、排気ガスの通路内のマフラー本体の外部に配置され
る。必要であれば、二次空気の供給は、コンバータとマ
フラー本体との間の空隙の形で開口を設けるように触媒
コンバータを取り付けることにより、触媒の上流でマフ
ラーの外側に設けられる。代わりに、二次空気は、触媒
の上流のコンバータハウジング内でコンバータの内部と
大気とを連通するマフラーの外部に形成された孔の形の
少なくとも一つの開口により供給される。もし好適であ
り必要であれば、リード弁が各々の開口と協働してもよ
い。リード弁は、触媒の上流のコンバータの内部に周囲
空気が流入することを可能にするように封止位置と開放
位置との間で排気ガス脈動に応答して動作可能である。
【０００５】従って、本発明は小型の内燃機関用の簡単
で経済的な触媒コンバータを提供する。二次空気供給装
置にはコンバータが直接内蔵され、従ってマフラーに容
積を付加せず、又はエンジンに重量を付加しない。ま
た、空気供給装置は自己滑動、即ち、ポンピング作用を
発生するためにマフラ内の排気ガス脈動により動作し、
従ってベルト駆動型空気ポンプのようにエンジンの出力
を低下させない。従って、この装置は外部の機械的又は
電気的駆動源を必要としない。
【０００６】
【実施例】図面を参照するに、図１は本発明によるマフ
ラー組立体を内蔵した符号１で略示される内燃機関を示
す。マフラー組立体はマフラー２とその外面に取り付け
られた触媒コンバータ３とを含む。図示されるように、
エンジン１は、例えば２０馬力以下の比較的低馬力を有
し一つ又は二つのシリンダを有する、２又は４サイクル
型である。エンジン１は、芝刈機、ロータ耕運機、発電
機、ポンプ等のような芝生及び庭に関連して一般的に使
用される型である。エンジン１は、ピストンとシリンダ
との配列（図示せず）により従来的に駆動されてその速
度はスロットル機構により制御されるクランクシャフト
４を有する。スロットル機構は、一般的にベール及び運
転者がエンジン１の速度を制御するために使用するハン
ドル（図示せず）に一般的に繋がる制御ケーブルを有す
る。
【０００７】図２を参照すると、マフラー組立体がより
詳細に示されている。マフラー組立体は、エンジン１の
シリンダヘッド（図示せず）からの排気出口に接続され
る排気ガス入口７を有するマフラー２を有する。マフラ
ー２は、カップ型の本体８と周囲クリンチ又はクリンプ
１０により互いに固定されるカバー９とを有するツーピ
ースハウジングよりなる。本体８及びカバー９は、従来
のように、多数のバッフル装置を有するであろう内部チ
ャンバー及び／又は音の減衰のためのチャンバーを画成
する。また、マフラー２は、その中に孔明き壁部分を設
ける複数の孔１１によりカバー９の前部平坦壁１１ａに
形成された排気ガス出口を有する。孔１１により画成さ
れた孔明き壁部分１１は、排気ガスの背圧を生成し、そ
れを触媒被覆エレメント１８の面に一様に分配する。カ
バー９の孔明き部分として示されているが、排気ガス出
口はまた、平坦な又はマフラー２から外部に突出したチ
ューブのような形であってもよい。
【０００８】図２に最良に示されるように、触媒コンバ
ータ３は、炭化水素、一酸化炭素及び窒素酸化物のよう
な未燃焼の排気ガス成分を酸化低減し出口孔１１から排
出するために、マフラー２の外部に配置される。従っ
て、コンバータ３は出口１１の下流で、マフラー２に排
気されるように排気ガスの通路内に配置される。コンバ
ータ３は、内部環状チャンバー１２を画成する中空ハウ
ジングの形である。チャンバー１２は、出口孔１１に連
通し外側に曲がった周囲延在フランジ１４により画成さ
れる上流開口１３と下流開口１５とを有する。図２に示
されるように、開口１５は軸方向延在カラー１６により
画成されるが、開口１５はまた側部突出、ルーバー他の
ような構成で画成されてもよい。コンバータ３は、フラ
ンジ１４を通過してカバー９の前部壁に貫通するような
４つの板金ネジ１７のような締めつけ具によってマフラ
ー２に取り付けられる。衆知のように、コンバータ３
は、溶接、リベット止め、接着等のような他の簡便な方
法によりマフラー２に取り付けられてもよい。図２に示
されるように、フランジ１４はカバー９の前壁に強く当
接し、上流開口１３及び下流開口１５がコンバータ３の
唯一の開口であるため全ての排気ガスが二次空気の供給
無しでコンバータ３を通過する。エンジンの設計、大き
さ及び出力に依存し、排気ガス成分を酸化するために付
加的な空気をコンバータ３に供給することは必要無いか
もしれない。従って、図２に示された気密構成は、適当
な接触器エレメントがコンバータ３内で使用される限り
十分であろう。
【０００９】これを達成するため、触媒コンバータ３
は、図示の実施例においてハニカム状セラミック又は金
属構造である接触器エレメント１８を有する。衆知のよ
うに、接触器エレメント１８は他の形状、大きさ及び材
料であってもよい。構造はエンジンの排気量及び所望の
排気還元に対して適当な大きさとされる。接触器エレメ
ント１８の基板は、既知の構成の酸化還元触媒で被覆さ
れる。白金、パラジウム及びロジウムの組み合わせが一
般的に使用される。しかし、如何なる既知の酸化還元材
の組み合わせを使用してもよい。接触器エレメント１８
を通過した後、排気ガスはチャンバー１２から出て、最
終的に出口１５を通ってコンバータ３を出る。接触器エ
レメント１８の被覆されたハニカム状構造は、環状熱膨
張ガスケット１９によりチャンバー１２内に保持され
る。ガスケット１９は、初期には接触器エレメント１８
を圧入方法でチャンバー１２内に保持する。しかし、エ
ンジン１の使用の間に、排気ガスからの熱によりガスケ
ット１９は膨張し、よって半径方向内側に拡張して強固
に構造１８を支持する。冷却により、ガスケット１９は
半径方向にその最初の厚みの約半分に収縮し、よって接
触器エレメント１８の永久的な固定を提供する。ガスケ
ット１９は、３Ｍ社等から入手可能である商標「Ｉｎｔ
ｅｒａｍ」として市販されているもののようなバーミキ
ュライトを基にした材料で構成されてもよい。
【００１０】図３乃至８を参照するに、接触器エレメン
ト１８の上流の場所で触媒コンバータに二次空気の導入
を提供する本発明による他の５つの実施例が示されてい
る。従って、触媒コンバータの構成は、図２に関して示
して説明したものと同等か非常に類似している。しか
し、図３乃至８の実施例の主な相違は、触媒の上流のコ
ンバータ３に二次空気を供給する手段にある。図示のよ
うに、二次空気の供給は、触媒コンバータを通って排気
ガス流に空気を引き込むためのベンチュリ効果を生成す
る吸気装置により提供される。
【００１１】図３を具体的に参照すると、マフラー２１
の孔明き出口壁２２ａ内の孔２２の外にマフラー２１か
ら排出される酸化及び／又は還元排気ガス成分のため
の、マフラー２１の外部に配置された触媒コンバータ２
０が示されている。よって、コンバータ２０は、出口孔
２２の下流で、それらがマフラー２１を出るように排気
ガスの通路に位置する。図２に示すように、孔明き壁部
分２２ａは排気ガス背圧を生成し、その結果排気ガスが
接触器エレメント２９に一様に分配される。コンバータ
２０は、内部環状チャンバー２３を画成する空洞ハウジ
ングの形である。チャンバー２３は、出口２２に連通し
外側に曲がった周囲フランジ２４により画成される上流
開口、及び大気に連通し軸方向延在カラー２６により画
成される下流開口２６を有する。コンバータ２０は、フ
ランジ２４を通ってマフラー２１の前部壁２２ａに貫通
する４つの板金ネジ２７によりマフラー２１に取り付け
られる。図３に示されるように、コンバータ２０は、接
触器エレメント２９から上流の場所においてチャンバー
２３の内部と大気とを連通する複数の開口２８を有す
る。接触器エレメント２９は図１に示したものと同等の
構成であり、図２に関して説明した方法と同じ方法によ
って拡張ガスケット３０を介して取り付けられる。接触
器エレメント２９は、開口２８を介して入る空気と孔２
２を介して入る排気ガスとを混合するための混合チャン
バー２３ａを形成するために、壁２２ａの外面から下流
に離間される。開口２８は、接触器エレメント２９から
上流の場所においてコンバータ２０のハウジング内に形
成されてもよいが、図３に示されるように、フランジ２
４が形成され接触器エレメント２９を収容する環状ハウ
ジングに関して９０°曲げられた地点、即ちフランジ２
４により形成されるＬ型構造と側壁２４ａとの交点にお
いて好適に配置される。この開口２８の配置により、大
気二次空気はチャンバー２３ａ内に引き込まれ、空気に
対する排気ガスの異なる流れの移動方向により空気と排
気ガスとの混合を促進するための乱流を発生させる。フ
ランジ２４とコンバータ２０の側壁２４ａとは相互に開
口２８の位置に集まり、チャンバー２３ａ内の排気ガス
の流れと共にベンチュリ効果を生み出し、二次空気は開
口２８を介して引き込まれて排気ガス流内のチャンバー
２３ａ内に引き込まれ、よって接触器エレメント２９に
入る前に排気ガスと完全に混合される。
【００１２】運転中、排気マニホールド内に発生する排
気ガス脈動により周囲空気は開口２８から接触器エレメ
ント２９を介して触媒コンバータの上流に導入される。
したがって排気装置内に負圧がある時はいつでも、周囲
空気は、前部壁２２ａとエレメント２９との間の空間内
の接触器エレメント２９の上流のコンバータ２０の内
部、即ち混合チャンバー２３ａに開口２８を介して引き
込まれて吸気されるであろう。装置内に正圧がある時
は、排気ガスと混合されたこの二次空気は、出口２５を
通って大気に排気されるのに先立ってコンバータ２０と
接触器エレメント２９とを強制的に通過させられる。よ
って、矢印３１により示される排出は、大気に入る前に
更に酸化及び／又は還元される。
【００１３】図４を参照すると、マフラー３３の孔明き
出口壁３４ａ内のマフラー出口孔３４から排出される排
気ガス成分の酸化及び／又は還元のためにマフラー３３
の外部に配置された触媒コンバータ３２よりなる第３実
施例が示されている。コンバータ３２は、出口孔３４の
下流で、それらがマフラー３３を出るように排気ガスの
通路に配置される。図２及び図３にあるように、孔明き
壁３４ａは排気ガス背圧を生成し、その結果排気ガスが
接触器エレメント４１に一様に分配される。コンバータ
３２は、内部環状チャンバー３５を画成する中空ハウジ
ングの形である。チャンバー３５は、出口孔３６に連通
し外側に曲がった周囲フランジ３７により画成される上
流開口３６、及び大気に連通し軸方向延在カラー３９に
より画成される下流開口３８を有する。コンバータ３２
は、フランジ３７を通ってマフラー３３の前部壁３４ａ
に貫通する４つの板金ネジ４０によりマフラー３３に取
り付けられる。ハニカム状の接触器エレメント４１は、
図２及び３に関して示されて説明されたものと構成が同
等であり、拡張ガスケット７４を使用するチャンバー３
５内の取付け構成に類似した構成を有する。図４に示さ
れるように、コンバータ３２は、マフラー３３から軸方
向外側に図２又は３のコンバータ３及び２０より更に延
出する。従って、接触器エレメント４１は、より大きい
円筒型環状混合チャンバー３５ａを提供するために、マ
フラー３３の出口孔３４からより大きい距離軸方向に離
間する。また、図４に示された実施例は、接触器エレメ
ント４１の上流及びマフラー出口孔３４の下流のコンバ
ータ３２の側壁３７ａに形成された複数の開口４２を有
する。マフラー出口孔３４と接触器エレメント４１との
間に設けられたチャンバー３５ａを形成するより大きな
円筒空間はまた、開口４２と協働して使用されるための
複数のリード弁４３の使用を可能にする。リード弁４３
及びチャンバー３５ａは接触器４１に入る前の二次空気
と排気ガスとの改善された混合を提供する。従って、リ
ード弁４３は、各々の開口４２と協働し、チャンバー３
５の内面に沿って取り付けられ、弁４３は開口４２を通
常覆い、周囲空気がコンバータ３２の内部に入ることが
可能なように開放位置に曲げられる。弁４３は、排気ガ
スの流れに反対の方向に開くように、即ち上流方向に、
チャンバー３５ａ内に乱流を生成又は誘発するように取
り付けられる。矢印４４ａ及び４４ｂにより示されるよ
うに、開いているときは、二次空気がチャンバー３５ａ
に吸気され、結果として空気と排気ガスとの混合を促進
するための乱流を生成する。これは、チャンバー３５ａ
内の排気ガス流により生成されるベンチュリ効果及びリ
ード弁要素と開口の端部との間に形成された比較的小さ
な開口の結果である。
【００１４】従って、運転中、はリード弁４３は、排気
ガス装置及びコンバータ３２の負圧の期間開き、装置内
の正圧脈動の間閉じる。よって、リード弁４３は、二次
空気が負圧脈動の間に接触器４１の上流に導入されるよ
うにし、装置内の正圧脈動の間は開口４２を覆う。従っ
て、全ての混合された排気ガスと二次空気は、出口３８
を大気に出る前に接触器エレメント４１を通過しなけれ
ばならない。矢印４４により示されるように、排気はそ
れまでに大気に入る前に酸化及び／又は還元されてい
る。
【００１５】図５を参照すると、第４実施例が示されて
いる。この第４実施例において、触媒コンバータ４５
は、マフラー４６の孔明き出口壁４７ａ内のマフラー出
口孔４７から排出される排気ガス成分の酸化及び／又は
還元のためにマフラー４６の外部に配置される。よっ
て、コンバータ４５は、出口孔４７の下流で、それらが
マフラー４６を出るように排気ガスの通路に配置され
る。図２乃至４にあるように、孔明き壁４７ａは排気ガ
ス背圧を生成し、その結果排気ガスが接触器エレメント
５６に一様に分配される。コンバータ４５は、内部環状
チャンバー４８を画成する中空ハウジングの形である。
チャンバー４８は、出口孔４７に連通し外側に曲がった
周囲フランジ５０により画成される上流開口４９、及び
大気に連通し軸方向延在カラー５２により画成される下
流開口５１を有する。コンバータ４５は、フランジ５０
を通ってマフラー４６の前部壁４７ａに貫通する４つの
板金ネジ５３によりマフラー４６に取り付けられる。図
５に示されるように、フランジ５０は、４つの弓形の間
隙又はスロット５４を形成するためにマフラー４６の前
部壁から離間している。マフラー４６の前部壁４７ａか
らのコンバータ４５の距離は、フランジ５０からの一体
のボス又は突起等のような形で円周上に配置された４つ
の間隙により達成される。本実施例では弓形の間隙又は
スロット５４の形である開口の幅は、スペーサ５５の高
さを調整し、よってより多くの又はより少ない周囲空気
がコンバータ４５に入るようにすることにより調整され
る。従って、弓形の隙間５４は二次空気をコンバータ４
５の内部に供給する手段を提供し、図５に示されるよう
に、出口孔４７から下流ではあるが接触器エレメント５
６からは上流に配置される。接触器エレメント５６は、
図２乃至４の実施例に関して示され説明されたものと同
等であり、前述のように熱拡張環状ガスケット５７によ
りコンバータ４５内に固定されたハニカム構造を有す
る。接触器エレメント５６は、弓形の隙間５４を介して
入る空気と孔４７を介して入る排気ガスとを混合するた
めの混合チャンバー４８ａを形成するために壁４７ａの
外面から上流に離間される。前述のように、間隙又はス
ロット５４の幅、即ち壁４７ａの外面とフランジ５０と
の間の軸方向距離は、二次空気がチャンバー４８ａに吸
気され空気及び排気ガスの混合を促進する乱流を発生さ
せるように調節されてもよい。間隙５４の幅は、チャン
バー４８ａ内の排気ガスの流れと共にベンチュリ効果を
生み出し、二次空気は間隙５４を介して引き込まれてチ
ャンバー４８ａ内の排気ガス流内に吸気され、よって接
触器エレメント５６に入る前に排気ガスと完全に混合さ
れる。
【００１６】運転中、排気マニホールド内に発生する排
気ガス脈動は、エンジンの負圧脈動の間に周囲空気をコ
ンバータ４５の内部に引き込むように機能し、一方、正
圧脈動は混合された排気ガスと二次空気とをコンバータ
４５と接触器エレメント５６とを強制的に通過させる。
よって、矢印６８により示される排出は、大気に入る前
に酸化及び／又は還元される。
【００１７】図６を参照すると、内燃機関の排気マニホ
ールド（図示せず）に接続される入口６１を有する円筒
型マフラー６０の出口パイプ５９に取り付けられるよう
にされることを除いて、図４に示された第３実施例と同
様の本発明の更なる実施例が示されている。従って、図
６は、マフラー６０の出口パイプ５９から排出される未
燃焼排気ガス成分を酸化及び／又は還元するためにマフ
ラー６０の外部に配置される触媒コンバータ６２を示
す。よって、コンバータ６２は、出口５９の下流で、そ
れらがマフラー６０を出るように排気ガスの通路に配置
される。コンバータ６２は、内部環状チャンバー６３を
画成する中空ハウジングの形である。チャンバー６３
は、出口パイプ５９に連通しコンバータ６２の上流端部
に一体的に形成された入口管６５により画成される上流
開口６４、及び大気に連通し軸方向延在カラー６７によ
り画成される下流開口６６を有する。コンバータ６２
は、入口管６５と出口パイプ５９とが重なりあう部分を
取り囲むクランプ部材６８によりマフラー６０の出口パ
イプ５９に取り付けられる。排気ガス成分の酸化及び還
元を達成するために、コンバータ６２は上述のハニカム
構造と同様の構造の接触器エレメント６９を有し、図２
乃至５に関して説明したのと同じ方法で熱拡張環状ガス
ケット７０を介してコンバータ６２内に取り付けられ
る。接触器エレメント６９は出口６６に隣接したコンバ
ータ６２の下流端部に配置され、よって、比較的大きな
内部混合チャンバー６３ａを設けるために入口６４から
離間される。二次空気をチャンバー６３ａの内部に供給
するために、コンバータ６２は、入口６４の下流ではあ
るがコンバータ６２の内部と大気とを連通する接触器エ
レメント６９から上流のコンバータ６２の側壁６７ａに
形成された複数の開口７１を有する。図６に側壁６７ａ
内にあると示されるが、開口７１は後部壁６７ｂに形成
されてもよい。大気とコンバータ６２の内部との間の二
次空気の通路を制御する手段として、コンバータ６２は
各々の開口７１に配置されたリード弁７２を有する。リ
ード弁７２は、コンバータ６２の内面に取り付けられ、
通常は空気がコンバータ６２の内部に入らないように閉
じた位置に曲げられずにある。リード弁７２は半径方向
内側に開いた位置に曲げられ、それにより、排気ガス装
置の負圧脈動の期間の間に接触器６９の上流のコンバー
タ６２の内部のチャンバー６３ａ内に周囲空気が入るよ
うに開口７１の覆いは開放される。明らかに、排気ガス
装置内の正圧脈動期間の間に、リード弁７２は閉じた位
置に移動し、それにより、開口７１は空気がコンバータ
６２に入らないように覆われる。リード弁７２は、二次
空気をチャンバー６３ａ内に吸気しそれによって、チャ
ンバー６３ａ内の排気ガスの流れによるベンチュリ効果
と共に空気と排気ガスの混合を促進する乱流を生成する
ために、図４に関して前に説明したものと同じように機
能する。よって、エンジンの正圧脈動期間の間に、装置
内の全ての混合された排気ガス及び二次空気は、矢印７
３で示されるように、出口６６を介して大気に出る前に
排気ガス成分を酸化及び還元するために接触器エレメン
ト６９を強制的に通過させられる。
【００１８】図７及び８を参照するに、マフラー及び触
媒コンバータ組立体の第５実施例が示される。この第５
実施例において、触媒コンバータ７５は、マフラー７６
の孔明き出口壁７７ａ内のマフラー出口孔７７から排出
される排気ガス成分の酸化及び／又は還元のためにマフ
ラー７６の外部に配置される。しかし、孔明き前部壁７
７ａは凹部７８に形成され、触媒コンバータ７５は凹部
７８に部分的に延出され、よって「低い輪郭」の組立体
を作る。よって、コンバータ７５は、出口孔７７の下流
で、それらがマフラー７６を出るように排気ガスの通路
に配置される。図２乃至５にあるように、孔明き壁７７
ａは排気ガス背圧を生成し、その結果排気ガスが接触器
エレメント７９に一様に分配される。コンバータ７５
は、一対の内部環状チャンバー８０及び８０ａを画成す
る中空ハウジングの形である。チャンバー８０ａは、出
口孔７７に連通し端部８２により画成される上流開口８
１、及び大気に連通し端部８４により画成される下流開
口８３を有する。偏向器８５は、コンバータ７５のため
の側部排出を提供するために開口８３を出る排気ガスの
流れを変えるためにコンバータ７５に組み込まれる。接
触器エレメント７９は、図２乃至６の実施例に関して示
され説明されたものと同等であり、前述のように熱拡張
環状ガスケット８６によりコンバータ７５内のチャンバ
ー８０内に固定されたハニカム構造を有する。接触器エ
レメント７９は、二次空気と排気ガスとを混合するため
の混合チャンバー８０ａを形成するために壁７７ａの外
面から下流に離間される。
【００１９】コンバータ７８は、周囲円周状延在フラン
ジ８８を通ってマフラー７６の前部壁７７ａに貫通する
４つの板金ネジ８７によりマフラー７６に取り付けられ
る。図８に最良に示されるように、フランジ８８は、弓
形の間隙又はスロット８９の形の４つの開口を形成する
ために、マフラー７６の前部壁７７ａから離間してい
る。マフラー７６の前部壁７７ａからのコンバータ７５
の距離は、フランジ８８からの一体のボス又は突起等の
ような形の４つのスペーサ９０により達成される。よっ
て、ネジ８７はフランジ８８及びスペーサ９０を貫通
し、マフラー７６の前部壁７７ａに到る。弓形の間隙又
はスロット８９の幅は、スペーサ９０の高さを変更し、
よってより多くの又はより少ない周囲空気がコンバータ
７５のチャンバー８０ａに入るようにすることにより調
整される。従って、弓形の隙間８９は二次空気をコンバ
ータ７５の内部に供給する手段を提供し、図７及び８に
示されるように、出口孔７７から下流ではあるが接触器
エレメント７６からは上流に配置される。前述のよう
に、間隙８９の幅、即ち壁７７ａの外面とフランジ８８
との間の軸方向距離は、チャンバー８０ａ内により多く
のマフラー７６より少ない二次空気が吸入されるように
調節されてもよい。混合チャンバー８０ａへの二次空気
の吸入は、図７及び８の制限部９１に最良に示されるよ
うに、コンバータ７５内のマフラー７６の壁７７ａの外
面と上流開口８１の端部８２との間のに形成される減少
された断面の面積により達成される。これらの制限部９
１はチャンバー８０ａ内の排気ガスの流れと共にベンチ
ュリ効果を生み出し、二次空気は間隙８９を介して引き
込まれて混合チャンバー８０ａ内の排気ガス流内に吸気
されてチャンバー８０ａ内に乱流を生成し、よって接触
器エレメント７９に入る前にチャンバー８０ａ内で排気
ガスと完全に混合される。上述のように、弓形の間隙又
はスロット８９の幅は、混合チャンバー８０ａ内に導入
される二次空気の量を変えるために調整されてもよい。
尚、コンバータ７５がマフラー７６の凹部内に部分的に
位置するため、間隙又はスロット８９により生成された
曲がりくねった通路がある。図８に最良に示されるよう
に、二次空気は混合チャンバー８０ａに入る前に約９０
°曲がらなければならない。この曲がりくねった通路
は、混合チャンバー８０ａに引き込まれる二次空気が正
確に調整される組立体を作る。また、制限部９１、間隙
領域及び間隙８９により形成された曲がりくねった通路
の長さの関係は、エンジンのの正圧脈動の間に如何なる
排気ガスの逆流損失をも実質的に防止するように機能す
る。換言すれば、制限部９１の小さな断面積は間隙８９
により形成された曲がりくねった道と共に、間隙８９を
通る排気ガスの如何なる損失をも防止する。よって、全
ての混合された排気ガス及び二次空気は、出口８３から
大気に出る前に接触器エレメント７９を通過する。よっ
て、矢印９２及び９３により示される排出は、大気に入
る前に更に酸化及び／又は還元される。
【００２０】内燃機関の排気装置用マフラー組立体が図
示され説明された。尚、特に、当業者にとって明確なよ
うに、マフラーの外部に取り付けられた触媒コンバータ
の内部に二次空気を供給する手段は様々な形をとり得
る。例えば、図４及び６の実施例に関して示されたチャ
ンバー３５ａ及び６３ａは、二次空気を排気ガスに混合
することを改善するために図２，３及び５の実施例にも
使用できるであろう。
【００２１】本発明を実行する様々な様式は、本発明と
見なされる主題を特に指摘し明確に請求する特許請求の
範囲内にあるとして解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理により構成された触媒コンバータ
を有するマフラー組立体を内蔵する内燃機関の側面図で
ある。
【図２】図１の２−２線の面に沿った部分断面図であ
る。
【図３】マフラー及び触媒コンバータ組立体の第２実施
例を示す図２と同様の断面図である。
【図４】マフラー及び触媒コンバータ組立体の第３実施
例を示す図２及び３と同様の断面図である。
【図５】マフラー及び触媒コンバータ組立体の第４実施
例を示す図２乃至４と同様の断面図である。
【図６】円筒形状のマフラーの排気ガス出口パイプにク
ランプされた図４に示すものと同様の触媒コンバータの
部分切載側面図である。
【図７】マフラー及び触媒コンバータ組立体の第５実施
例を示す図４及び５と同様の部分断面図である。
【図８】図７のコンバータに二次空気を供給する構成の
拡大部分断面図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ２，２１，３３，４６，６０，７６ マフラー ３，２０，３２，４５，６２，７５ 触媒コンバータ ４ クランクシャフト ７ 排気ガス入口 ８ カップ状本体 ９ カバー １０ クリンプ １１，２２ 孔 １２，２３，３５，４８，６３，８０ チャンバー １３，４９，６４，８１ 上流開口 １４，２４，３７，５０，８８ フランジ １５，２５，６６，８３ 下流開口 １８，２９，４１，５６，６９，７９ 接触器エレメン
ト １９，３０，５７，７４ ガスケット ２２ａ，３４ａ，４７ａ，７７ａ 孔明き壁 ２３ａ，３５ａ，４８ａ，６３ａ，８０ａ 混合チャン
バー ２４ａ，６７ａ 側壁 ２６，５２，６７ カラー ２８，４２，７１ 開口 ３４，４７，７７ 出口孔 ３８，６６，７７ 出口 ４０，５３，８７ 板金ネジ ４３，７２ リード弁 ５４，８９ 間隙 ５５，９０ スペーサ ５９ 出口パイプ ６１，６４ 入口 ６５ 入口管 ６７ｂ 後部壁 ７８ 凹部 ８２，８４ 端部 ８５ 偏向器 ９１ 制限部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キース オークレイ デイビー アメリカ合衆国 ウィスコンシン 53089, サセックス，クローバー ドライブ エヌ 59 ダブリュー23712

Claims (50)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気装置用マフラー組立体で
    あって、 排気ガス入口と排気ガス出口とを有する中空のマフラー
    本体と、 前記マフラー本体の外側に配置され、排気ガス成分を酸
    化及び還元し続いて前記成分が前記排気ガス出口から排
    出される接触手段を含む触媒コンバータと、 前記排気ガス出口において、前記触媒コンバータを前記
    マフラー本体上に取り付ける取付け手段とよりなること
    を特徴とするマフラー組立体。
  2. 【請求項２】 前記触媒コンバータは前記出口に連通す
    る上流開口と大気に連通する下流開口とを有する内部チ
    ャンバーを画成する中空ハウジングを有し、前記接触手
    段は前記上流と下流開口との間の前記チャンバー内に配
    置されることを特徴とする請求項１記載のマフラー組立
    体。
  3. 【請求項３】 前記上流及び下流開口だけが前記ハウジ
    ングの内部に連通する開口であることを特徴とする請求
    項２記載のマフラー組立体。
  4. 【請求項４】 前記ハウジングは前記チャンバーと大気
    との間を連通する少なくとも一つの開口を更に有し、前
    記開口は前記接触手段の上流に配置されることを特徴と
    する請求項２記載のマフラー組立体。
  5. 【請求項５】 前記開口は前記ハウジングを貫通する孔
    よりなることを特徴とする請求項４記載のマフラー組立
    体。
  6. 【請求項６】 前記開口は前記マフラー本体と前記触媒
    コンバータとの間に形成された間隙よりなることを特徴
    とする請求項４記載のマフラー組立体。
  7. 【請求項７】 前記間隙は前記マフラー組立体と前記触
    媒コンバータとの間に配置されたスペーサにより形成さ
    れることを特徴とする請求項６記載のマフラー組立体。
  8. 【請求項８】 内燃機関の排気装置用マフラー組立体で
    あって、 排気ガス入口と排気ガス出口とを有する中空のマフラー
    本体と、 前記マフラー本体の外側に配置され、排気ガス成分を酸
    化及び還元し続いて前記成分は前記排気ガス出口から排
    出され、前記出口に連通する上流開口と大気に連通する
    下流開口とを有する内部チャンバーを画成する中空ハウ
    ジングと前記上流と下流開口との間の前記チャンバー内
    に配置された接触器エレメントとを有する、触媒コンバ
    ータと、 前記接触器エレメントの上流で前記ハウジングの内部に
    周囲空気が流入することを可能にする前記触媒コンバー
    タハウジング内の排気ガス圧に応答して動作可能な二次
    空気供給手段と、 前記排気ガス出口において、前記触媒コンバータを前記
    マフラー本体上に取り付ける取付け手段とよりなること
    を特徴とするマフラー組立体。
  9. 【請求項９】 前記二次空気供給手段は前記接触器エレ
    メントの上流の前記ハウジングの内部に二次空気を引き
    込む吸気手段を含むことを特徴とする請求項８記載のマ
    フラー組立体。
  10. 【請求項１０】 前記吸気手段は前記チャンバーと大気
    との間を連通する少なくとも一つの開口を有し、前記開
    口は前記接触器エレメントの上流に配置されることを特
    徴とする請求項９記載のマフラー組立体。
  11. 【請求項１１】 前記開口は前記ハウジングを貫通する
    孔よりなることを特徴とする請求項１０記載のマフラー
    組立体。
  12. 【請求項１２】 前記開口は前記マフラー本体と前記触
    媒コンバータとの間に形成された間隙よりなることを特
    徴とする請求項１０記載のマフラー組立体。
  13. 【請求項１３】 前記間隙は前記マフラー組立体と前記
    触媒コンバータとの間に配置されたスペーサにより形成
    されることを特徴とする請求項１２記載のマフラー組立
    体。
  14. 【請求項１４】 前記吸気手段は前記上流及び下流開口
    と前記接触器エレメントの上流との間に位置する前記ハ
    ウジング内に形成された開口と前記開口を開閉するよう
    動作可能な弁手段とを含むことを特徴とする請求項９記
    載のマフラー組立体。
  15. 【請求項１５】 前記弁手段はリード弁よりなることを
    特徴とする請求項１４記載のマフラー組立体。
  16. 【請求項１６】 前記リード弁は前記ハウジングの内面
    に取り付けられることを特徴とする請求項１５記載のマ
    フラー組立体。
  17. 【請求項１７】 前記吸気手段は前記二次空気と前記接
    触器エレメントの上流の前記ハウジングの内部の排気ガ
    スとの混合を促進するための乱流誘発要素を更に含むこ
    とを特徴とする請求項９記載のマフラー組立体。
  18. 【請求項１８】 前記吸気手段は前記チャンバーと大気
    との間を連通する少なくとも一つの開口を有し、前記開
    口は前記接触器エレメントの上流に配置され、前記乱流
    誘発要素は前記開口を開閉するように動作可能な弁手段
    よりなることを特徴とする請求項１７記載のマフラー組
    立体。
  19. 【請求項１９】 前記弁手段はリード弁よりなることを
    特徴とする請求項１８記載のマフラー組立体。
  20. 【請求項２０】 前記リード弁は前記ハウジングの内面
    に取り付けられ、前記ハウジング内の排気ガスの流れの
    方向に反対の上流方向に開くことを特徴とする請求項１
    ９記載のマフラー組立体。
  21. 【請求項２１】 前記触媒コンバータハウジングは環状
    側壁と円周状取付けフランジとを有しそれらは共にＬ型
    部材を形成し、前記孔は前記側壁とフランジの交点に配
    置されることを特徴とする請求項１１記載のマフラー組
    立体。
  22. 【請求項２２】 前記触媒コンバータハウジングは環状
    側壁と円周状取付けフランジとを有しそれらは共にＬ型
    部材を形成し、前記孔は前記側壁内に配置されることを
    特徴とする請求項１１記載のマフラー組立体。
  23. 【請求項２３】 前記触媒コンバータハウジングは環状
    側壁と円周状取付けフランジとを有しそれらは共にＬ型
    部材を形成し、前記間隙は前記フランジと前記マフラー
    本体との間に配置されることを特徴とする請求項１１記
    載のマフラー組立体。
  24. 【請求項２４】 前記間隙は前記上流開口に隣接して配
    置された制限部を含むことを特徴とする請求項２３記載
    のマフラー組立体。
  25. 【請求項２５】 前記間隙は曲がりくねった形状である
    ことを特徴とする請求項１２記載のマフラー組立体。
  26. 【請求項２６】 前記間隙は約９０°の少なくとも一つ
    の屈曲を有することを特徴とする請求項１２記載のマフ
    ラー組立体。
  27. 【請求項２７】 前記間隙はその中に配置された制限部
    を含むことを特徴とする請求項２６記載のマフラー組立
    体。
  28. 【請求項２８】 内燃機関の排気装置用マフラー組立体
    であって、 排気ガス入口と排気ガス出口とを有する中空のマフラー
    本体と、 前記マフラー本体の外側に配置され、排気ガス成分を酸
    化及び還元し続いて前記成分は前記排気ガス出口から排
    出され、前記排気ガス出口に連通する上流開口と大気に
    連通する下流開口とを有し前記上流開口に隣接する混合
    チャンバーと前記混合チャンバーの下流の接触器受容チ
    ャンバーとを画成する中空ハウジングと前記接触器受容
    チャンバー内に配置された接触器エレメントとよりなる
    触媒コンバータと、 二次空気を前記混合チャンバー内に引込み、それによっ
    て前記触媒コンバータハウジングを通過する排気ガスの
    流れを混合する吸気器と、 前記排気ガス出口において、前記触媒コンバータを前記
    マフラー本体上に取り付ける取付け手段とよりなること
    を特徴とするマフラー組立体。
  29. 【請求項２９】 前記触媒コンバータハウジングは前記
    混合チャンバーを包囲する環状側壁を画成する円筒形状
    であり、前記吸気器は前記混合チャンバーと大気との間
    を連通する前記側壁に形成された少なくとも一つの開口
    を含むことを特徴とする請求項２８記載のマフラー組立
    体。
  30. 【請求項３０】 前記触媒コンバータハウジングは前記
    混合チャンバーを包囲する環状側壁を画成する円筒形状
    であり、前記取付け手段は前記環状側壁と共にＬ型構造
    を形成し、前記吸気器は前記混合チャンバーと大気との
    間を連通する前記側壁とフランジとの交点に形成された
    少なくとも一つの開口を含むことを特徴とする請求項２
    ８記載のマフラー組立体。
  31. 【請求項３１】 前記触媒コンバータハウジングは前記
    混合チャンバーを包囲する環状側壁を画成する円筒形状
    であり、前記取付け手段は前記環状側壁と共にＬ型構造
    を形成し、前記フランジは前記フランジと前記マフラー
    本体との間に配置されたスペーサを含み、前記吸気器は
    前記混合チャンバーと大気との間を連通する前記マフラ
    ー本体と前記側壁との間に形成された間隙を含むことを
    特徴とする請求項２８記載のマフラー組立体。
  32. 【請求項３２】 前記吸気器は前記混合チャンバーに入
    る空気内に乱流を発生させる乱流誘発手段を更に含むこ
    とを特徴とする請求項２９乃至３１のうちいずれか１項
    記載の触媒コンバータ。
  33. 【請求項３３】 前記乱流誘発手段は前記開口に形成さ
    れた制限部よりなることを特徴とする請求項３２記載の
    触媒コンバータ。
  34. 【請求項３４】 前記乱流誘発手段は前記開口を開閉す
    るように動作可能な弁よりなることを特徴とする請求項
    ３２記載の触媒コンバータ。
  35. 【請求項３５】 前記弁はリード弁よりなることを特徴
    とする請求項３４記載の触媒コンバータ。
  36. 【請求項３６】 前記リード弁は前記混合チャンバー内
    の前記ハウジングの内面に取り付けられ、前記ハウジン
    グ内を通る排気ガスの流れの方向に反対の上流方向に開
    くことを特徴とする請求項３５記載の触媒コンバータ。
  37. 【請求項３７】 前記マフラー本体は前記排気ガス出口
    を画成する孔明き壁を有する凹部を含み、前記触媒コン
    バータハウジングの環状側壁と上流開口は前記凹部に配
    置されることを特徴とする請求項３１記載のマフラー組
    立体。
  38. 【請求項３８】 前記間隙は曲がりくねった形状である
    ことを特徴とする請求項３７記載のマフラー組立体。
  39. 【請求項３９】 前記間隙は前記上流開口に隣接して配
    置された制限部をその中に含むことを特徴とする請求項
    ３８記載のマフラー組立体。
  40. 【請求項４０】 前記制限部は前記孔明き壁の部分と前
    記触媒コンバータハウジングとの間に形成されることを
    特徴とする請求項３９記載のマフラー組立体。
  41. 【請求項４１】 内燃機関から排出される排気ガス成分
    を酸化及び／又は還元する触媒コンバータであって、 排気ガス源に連通する上流入口開口と大気に連通する下
    流出口開口とを有し、前記入口開口に隣接する混合チャ
    ンバーを画成する側壁と前記混合チャンバーの下流の接
    触器受容チャンバーとを有する中空のハウジングと、 前記接触器受容チャンバー内に配置された接触器エレメ
    ントと、 前記ハウジング内に形成され、二次空気を前記混合チャ
    ンバー内に引込み、それによって前記触媒コンバータハ
    ウジングを通過する排気ガスの流れを混合する吸気器
    と、 前記ハウジングから延出し、前記ハウジングをエンジン
    部品状に取り付ける取付け部材とよりなることを特徴と
    する触媒コンバータ。
  42. 【請求項４２】 前記触媒コンバータハウジングは前記
    混合チャンバーを包囲する環状側壁を画成する円筒形状
    であり、前記吸気器は前記混合チャンバーと大気との間
    を連通する前記側壁に形成された少なくとも一つの開口
    を含むことを特徴とする請求項４１記載の触媒コンバー
    タ。
  43. 【請求項４３】 前記触媒コンバータハウジングは前記
    混合チャンバーを包囲する環状側壁を画成する円筒形状
    であり、前記取付け部材は前記側壁と一体のフランジで
    あって前記環状側壁と共にＬ型構造を形成し、前記吸気
    器は前記混合チャンバーと大気との間を連通する前記側
    壁とフランジとの交点に形成された少なくとも一つの開
    口を含むことを特徴とする請求項４１記載の触媒コンバ
    ータ。
  44. 【請求項４４】 前記触媒コンバータハウジングは前記
    混合チャンバーを包囲する環状側壁を画成する円筒形状
    であり、前記取付け部材は前記側壁と一体のフランジで
    あって前記環状側壁と共にＬ型構造を形成し、前記フラ
    ンジはそれら突出する少なくとも一つのスペーサを含
    み、前記吸気器は前記混合チャンバーと大気との間を連
    通する前記スペーサと前記フランジと前記側壁との間に
    形成された少なくとも一つの開口を含むことを特徴とす
    る請求項４１記載の触媒コンバータ。
  45. 【請求項４５】 前記フランジは前記環状側壁の周囲に
    延在して円周上に配置された複数のスペーサを有し、隣
    接する各々の対のスペーサの間に弓形形状の開口がある
    ことを特徴とする請求項４４記載の触媒コンバータ。
  46. 【請求項４６】 前記吸気器は前記混合チャンバーに入
    る空気内に乱流を発生させる乱流誘発手段を更に含むこ
    とを特徴とする請求項４２乃至４４のうちいずれか１項
    記載の触媒コンバータ。
  47. 【請求項４７】 前記乱流誘発手段は前記開口内に形成
    された制限部よりなることを特徴とする請求項４６記載
    の触媒コンバータ。
  48. 【請求項４８】 前記乱流誘発手段は前記開口を開閉す
    るように動作可能な弁よりなることを特徴とする請求項
    ４６記載の触媒コンバータ。
  49. 【請求項４９】 前記弁はリード弁よりなることを特徴
    とする請求項４８記載の触媒コンバータ。
  50. 【請求項５０】 前記リード弁は前記混合チャンバー内
    の前記ハウジングの内面に取り付けられ、前記ハウジン
    グ内を通る排気ガスの流れの方向に反対の上流方向に開
    くことを特徴とする請求項４９記載の触媒コンバータ。
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