JPS5936653Y2 - 二次空気供給装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は自動車用エンジン等の排ガス浄化手段として使
用される二次空気供給装置に関し、更に詳しくは、エン
ジンの回転速度の如何に抱らず十分な二次空気が供給さ
れる二次空気供給装置を提供するものである。

自動車用エンジン等の排ガス浄化手段として、第１図に
示す如く、エヤークリーナ等の二次空気取入口１を、中
間に逆止弁３を配置された二次空気導入口２により、排
気マニホールド５、又は排気管６に連接させ、排気系中
に発生する脈動負圧により、排気系内へ二次空気を吸入
させるとともに、排気系から二次空気供給源側への高熱
ガスの逆流を阻止する如くなした二次空気供給装置が広
く知られている。

この種の二次空気供給装置においては、排気系内の排気
圧力脈動は排気吹出し圧力波が排気ポートと触媒コンバ
ータ７などで反射することにより発生するもので、触媒
コンバータ７や消音器の設置位置、或いは排気管の長さ
等の排気系の構造の如何に影響される所が大である。

すなわち、４サイクルエンジンにおいて、排気ポートか
ら触媒コンバータまでの排気管長さをＬｃ（ｍ） 排気ポートと触媒コンバータ間の平均音速をαＣ（ｍ／
５ｅｃ） とすれば、 排気圧力脈動の周波数ｆ （Ｈｚ）は、排気ポート側が
閉塞端を形成し、触媒コンバータ側か開放端を形成して
いるので、 で表わされ、一方、エンジンの回転数をＮ（ｒ、ｐ−ｍ
）とすれば、 ４気筒エンジンにおいては ６気筒エンジンにおいては の条件においては共振理象が生じ、このときに二次空気
供給量が最大となる。

（１）、 （２）の両式により明らかなように、二次空
気供給量を最大となすためには排気管長Ｌｃを最適値に
設定しなければならないが、車体構造等に基づく制約に
より排気系の自由度が制約されるために、所望の二次空
気供給特性を得られないという問題が残されている。

この問題を解決するために、第１図に鎖線をもって示す
如く、排気管６の、二次空気導入管２が接合される位置
９と解媒コンバータ７との中間に圧力反射器１０を配置
して、排気系の構造に自由度をもたせ得る如くなしたも
のが提唱されている。

すなわち、この場合には（１）式におけるＬｃがＬｃ’
に代り、二次空気供給量が最大となる共振の条件は４気
筒４サイクルエンジンニ対シ、Ｎ ａｃ １３
０４Ｌｃ”ｎとな り、Ｌｃ’を適宜に選定することにより、二次空気の供
給量を最大となすことができる。

然しながら、この二次空気供給装置に使用される圧力反
射器１０は触媒コンバータ７が示す反射効果に比し、少
なくとも同等の反射効果を示すものでなければ、排気系
内の排気圧力脈動に対し、支配的な影響を及ぼすことが
できないので、排気管の断面積に比し１５〜２０倍、或
いはこれ以上の大きさとすることが必要であり、その結
果、圧力反射器１０が大型となって取付位置等について
の制約を受けることとなって、必らずしもＬｃ’を所定
の値に設定することを許されず、実用上解決すべき問題
点が残されている。

本考案は、従来技術による二次空気供給装置における、
前記した問題点に鑑み、排気管の二次空気導入管接合部
の上流側に、排気圧力波を下流側へ向って反射させ得る
構造を備える圧力反射器を該圧力反射器から下流側の触
媒コンバータまでの排気管の長さを適宜に設定して配置
し、圧力反射器と触媒コンバータとの間で共振現象を生
じさせて、有効な二次空気供給特性が得られる如くなす
ものである。

以下、図面により本考案の二次空気供給装置の実施例に
ついて説明する。

第２図の実施例においては、排気管６の排気マニホール
ド５と二次空気導入管接合位置９の中間に排気圧力波を
下流側へ向って反射させ得る如くなした圧力反射器１０
が配置されている。

この装置において、圧力反射器から触媒コンバータまで
の排気管の長さをｂ侃 圧力反射器と触媒コンバータの間の平均音速をαｒ（ｍ
／５ｅｃ） とすれば排気脈動の共振条件は、圧力反射器側、及び触
媒コンバータ側がいずれも開放端を形成しているので４
サイクル４気筒エンジンを例にとれば、 で表わされ、この条件式（３）からＬｒの値を適宜に選
定することにより、所望のエンジン回転速度に対する二
次空気供給量を最大に設定することが可能である。

圧力反射器の構造としては第３図、及び第４図に例示す
る如く、排気管６の中間に流れの上流側が円錐形状面（
第３図）、又は二次曲線を母線とする回転曲面（第４図
）により構成されて断面積を漸増させ、流れの下流側が
平面より構成されて断面積を急激に変化させる中空容器
、或いは第５図に例示する如く断面積が犬なる中空容器
内に複数個の小孔を配設されたものが有効である。

第６図の他の実施例においては、第２図の実施例におけ
る圧力反射器１０の上流側に連接される第２の二次空気
導入手段を配置したもので、この第２の二次空気導入手
段に対しては、圧力反射器１０が排気圧力波を下流側に
向ってのみ反射させる如く構成されているために、共振
現象を生じさせる条件としては排気ボートから触媒コン
バータ７までの排気管の長さＬ ｃ（ｍ）を採るべきで
、４サイクル、４気筒エンジンを例にとれば、共振の条
件は、で表わされ、圧力反射器１０と触媒コンバータ７
間の共振条件に比し、異なるエンジンの回転速度領域に
おいて最大の二次空気供給量が得られる。

圧力反射器１０と触媒コンバータ７の中間に対する第１
の二次空気供給手段による二次空気供給特性と圧力反射
器１０の上流側に対する第２の二次空気供給手段による
二次空気供給特性を比較するに、第３式、第４式におい
て、２Ｌｒ＞Ｌｃ、がつαｒ＜αｃであるので、第１の
二次空気供給手段による最大二次空気供給量はエンジン
回転速度の比較的低い領域において得られ、その二次空
気供給特性は第７図の曲線すの如くになり、二次空気導
入管が圧力反射器の上流側で接合される第２の二次空気
供給手段による最大二次空気供給量はエンジン回転速度
の比較的に高い領域において得られ、その二次空気供給
特性は第７図の曲線ａの如くになる。

従って、第６図の如く、第１、第２の二次空気供給手段
を併設されたものにおいては、第７図の曲線Ｃにより表
わされる如く、エンジン回転速度の広範な領域にわたっ
て多量の二次空気供給量が得られる。

本考案による二次空気供給装置が前記した構成要件を備
えていることにより下記する作用効果がもたらされる。

排気圧力を下流側に向って反射させる圧力反射器１０が
二次空気導入管接合位置９に対し上流側に配置されてい
ることにより、圧力反射器１０から触媒コンバータなど
による主たる圧力反射手段に至る排気管長さＬｒを適宜
に設定して特定のエンジン回転速度領域において最大の
二次空気供給量が得られるようになすことが可能であり
、二次空気供給特性を任意に設定し得て、その結果、排
気系に対する自由が得られる。

又、圧力反射器１０の圧力反射作用は下流側に向っての
みなされれば良いことから、排気系の下流側に設置され
る触媒コンバータなどの圧力反射効果を示す主圧力反射
手段が示す反射効果以上とすることを要しないので、そ
の断面積を排気管の断面積に比し、さほど大きくする必
要がなく、そのために圧力反射器は小型に止まって取付
位置などの選定に対する制約を受けず実用上有利である
。

更に、下流側に向って圧力反射作用をなす圧力反射器の
上流側に他の二次空気供給手段を併設することにより、
エンジン回転速度の略全領域において多量の二次空気供
給性能が得られる如くなすことが可能である。

尚、図示の実施例においては下流側の圧力波反射手段と
して触媒コンバータを配置しているが、触媒コンバータ
を使用しないもの、或いはその圧力反射効果が不十分で
あるものについては、上流側へ向って圧力反射作用を示
す圧力反射器を設置すると良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術による二次空気供給装置の配列を示す
概要図、第２図は本考案による二次空気供給装置の一実
施例の横取を示す概要図、第３図乃至第５図はそれぞれ
圧力反射器の構造の概要を示す断面図、第６図は本考案
の二次空気供給装置の他の実施例の配列を示す概要図、
第７図は本考案による二次空気供給装置における二次空
気供給特性を示すグラフである。 １・・・・・・二次空気取入口、２・・・・・・二次空
気導入管、３・・・・・・逆止弁、５・・・・・・排気
マニホールド、６・・・・・・排気管、７・・・・・・
触媒コンバータ、９・・・・・・二次空気導入管接合位
置、１０・・・・・・圧力反射器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 逆止弁３を通して排気管６内へ二次空気を供給する二次
   空気導入管２と前記排気管６との接合位置９に対し上流
   側に、排気圧力波を下流側に向って反射させる如くなし
   た圧力反射器１０を配置したことを特徴とする二次空気
   供給装置。