JPH068261Y2 - 内燃機関の排気管 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、排気浄化システムを備えた内燃機関の触媒上
流の排気管構造に関する。

従来の技術 内燃機関に触媒を備えた排気浄化システムにおいては、
酸素センサにより排気中の酸素濃度を検出し、その検出
酸素濃度にもとづいて空燃比を理論空燃比に制御するこ
とにより、排気の浄化をはかっている。

例えば実願昭６０−１３４１３５号では、高速高負荷時
に触媒の過熱を防止するために、排気マニホールドの周
囲に冷却水通路を設け、排気温が所定温度を超えないよ
うにし、触媒の適正な働きで排気エミッションの向上を
はかっている。

また冷間時に触媒が早期に加熱されて機能するように、
機関本体から触媒に至までの排気管を薄肉にする技術が
提案されている。

一般的に、機関冷間時のように排気管の管壁が冷えてい
る時、高温度の排気ガスの通過によりその温度が上昇す
る。これは、管壁における排気ガスからの吸熱量が大気
への放熱量より大きいためである。管壁温度の上昇に伴
い前述の吸熱量が徐々に減少しまた放熱量が徐々に増加
して、両者がバランスし熱的平衡状態となる。排気管の
管壁を厚肉とすると、その熱容量は大きくなるために、
熱的平衡状態に達するまでに比較的長い時間を必要とす
る。一方管壁を薄肉とすると、その熱容量は小さくなる
ために、熱的平衡状態に達した後の放熱量は厚肉のもの
に比べて大きくなるが、それに達するまでの時間は比較
的短いものとなる。両者を比較すると、薄肉の排気管が
熱的平衡状態に達した時点で、厚肉の排気管はまだ温度
上昇しており、薄肉の排気管における吸熱量以上の吸熱
が起こっている。それにより、厚肉の排気管の吸熱量が
薄肉の排気管の熱的平衡状態における吸熱量まで減少す
る間は、排気管を薄肉とした方が排気ガス温度を高温度
に維持することができる。

触媒の早期暖機には、当初の排気ガス温度が高い方が有
利であり、従って、排気管の管壁を薄肉とすることで、
触媒が早期に暖機される。

考案が解決しようとする問題点 しかし、従来の排気浄化システムは、排気管を薄肉にす
ると、触媒の早期加熱に有効であるが、反面、高速高負
荷時などに排気管壁から放射される音が大きくなり、周
囲の騒音が著しいという問題がある。

本考案は、このような問題点に鑑みなされたもので、冷
間時には触媒の暖機を促進するとともに、温間時には排
気管から放射される騒音を低減するようにした内燃機関
の排気管を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 前記目的を達成するために、本考案の内燃機関の排気管
は、触媒上流の排気管に主排気通路をバイパスするバイ
パス排気通路を設け、バイパス排気通路の排気管壁を主
排気通路の排気管壁よりも厚肉とし、機関冷間時におい
て排気ガスが前記主排気通路を流れるように、機関暖機
後において排気ガスがバイパス通路を流れるように、前
記主排気通路と前記バイパス通路との分岐部に設けられ
た切換弁を切換えることを特徴とする。

作用 本考案による内燃機関の排気管によれば、機関冷間時に
おいて、排気ガスは主排気通路を通り触媒に供給され、
主排気通路の管壁が薄肉とされているために、その熱容
量は小さく、当初排気ガスは高温度に維持され、触媒の
早期暖機が実現される。また機関暖機後において、排気
ガスはバイパス通路を通り触媒に供給され、バイパス通
路の管壁が厚肉とされているため、排気音を良好に遮断
して排気騒音を低減することができる。

実施例 本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

機関の排気系は、図示しない機関本体に排気マニホール
ド１、フロントパイプ２、触媒３、リアパイプ４及び図
示しない消音器が連接されて構成されている。

フロントパイプ２には、バイパスパイプ５が断熱材６を
介して接続されている。フロントパイプ２とバイパスパ
イプ５の接続部には、切換弁としてのバタフライバルブ
７が設けられている。バイパスパイプ５の肉厚ｔ１とフ
ロントパイプ２の肉厚ｔ２はｔ１＞ｔ２とし、ｔ２は可
能な限り薄肉に設定されている。バイパスパイプ５は、
厚肉に形成されているため、剛性が高く、排気脈動によ
る放射音を抑制する。

バタフライバルブ７の駆動系統は、第２図に示すよう
に、負圧源からの負圧により駆動されるダイヤフラム装
置により開閉される。

第２図は、バイパスパイプ５で形成されるバイパス通路
１０がバタフライバルブ７により閉じられた状態にあ
り、フロントパイプ２で形成される主排気通路１１が開
かれた状態にある。バタフライバルブ７の弁体８の回転
軸付近に固定される扇形リンク９の円弧上には、ケーブ
ル１３が取付けられている。ケーブル１３の他端は案内
部材１４を介してダイヤフラム装置１５のダイヤフラム
１６に固定されている。ダイヤフラム室１８に負圧が導
かれると、ダイヤフラム１６がスプリング１７に抗して
図で右行し、ケーブル１３を介して扇形リンク９に固定
される弁体８を図で時計方向に回動し、弁体８を点線で
示す位置に回動する。

ダイヤフラム室１８に導入される負圧は、例えばバキュ
ームポンプ等からなる負圧源２０からの負圧が３方電磁
弁２１を介してのものが用いられる。

３方電磁弁２１としては、排気温度に応じて図示しない
制御装置の指令により駆動される電磁バルブ、機関水温
で触媒３の暖機状態を検知し、この暖機状態検知信号に
より駆動されるバキュームスイッチングバルブ（ＢＶＳ
Ｖ）等が用いられる。３方電磁弁２１は、例えば冷間時
であれば大気をダイヤフラム室１８に導くことにより、
ケーブル１３を介してバタフライバルブ７でバイパス通
路１０を閉じる。この状態では、弁体８がスプリング２
９によりバイパス通路１０を閉の状態に、主排気通路１
１を開の状態にそれぞれ保持する。

この実施例では、主排気通路１１を構成するフロントパ
イプ２の肉厚を相対的に薄くし、バイパス通路１０を構
成するバイパスパイプ５の肉厚を厚くしている。したが
って、バイパスパイプ５の剛性がフロントパイプ２の剛
性よりも高くなり、熱容量も大きくなっている。

排気温が所定値よりも低いときは、バタフライバルブ７
でバイパス通路１０を閉じ、排気温が所定値以上に高く
なったときは、バタフライバルブ７を切換えて排気がバ
イパス通路１０を流れるようにする。このように、排気
温が低いときなどの冷時間は、熱容量の小さい主排気通
路に排気を流し、触媒３に入る排気温が比較的高い温度
に保持されるため、触媒３の暖機性が向上し、暖機が完
了すると、排気を相対的に厚肉の排気管壁からなるバイ
パス通路１０を流すことにより、機関の高温高速時など
に著しい放射騒音を低減すると共に、このとき触媒３の
温度が過昇するのを防止することができる。

また、バイパスパイプ５の長さ、取付け位置等を選択す
ることにより、サイドブランチとしてのバイパスパイプ
５中の排気脈動による共振周波数を変えることができる
ため、機関の冷間時あるいは温間時に最も低減したい周
波数レベルを抑制し、これにより振動騒音を低減するこ
とができる。

考案の効果 以上説明したように、本考案によれば、機関の冷間時に
は、薄肉の排気管壁からなる主排気通路に排気を流し、
触媒の暖機を促進すると共に、温間時には、厚肉の排気
管壁からなるバイパス通路に排気を流すことにより、排
気管から放射される騒音を確実に低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を適用した内燃機関の排気管構造をあら
わす部分断面概略構成図、 第２図は第１図に示す切換弁の駆動系統をあらわす概略
構成図である。 １…排気マニホールド、２…フロントパイプ、 ３…触媒、４…リアパイプ、 ５…バイパスパイプ、 ７…バタフライバルブ（切換弁）、 １０…バイパス通路、１１…主排気通路、 ８…弁体、１３…ケーブル、 １５…ダイヤフラム装置、２０…負圧源、 ２１…３方電磁弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】触媒上流の排気管に主排気通路をバイパス
   するバイパス排気通路を設け、バイパス排気通路の排気
   管壁を主排気通路の排気管壁よりも厚肉とし、機関冷間
   時において排気ガスが前記主排気通路を流れるように、
   機関暖機後において排気ガスがバイパス通路を流れるよ
   うに、前記主排気通路と前記バイパス通路との分岐部に
   設けられた切換弁を切換えることを特徴とする内燃機関
   の排気管。