(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気マニホルド(１)内に排気処理材(２)が収容された多気筒エンジンの排気装置において、
排気マニホルド(１)と、ホルダ(３)と、排気処理材(２)とを備え、
排気マニホルド(１)は、コレクタ部(４)と複数のブランチ部(５)(６)とを備え、コレクタ部(４)は筒体で、先端部分に排気出口(８)が開口され、複数のブランチ部(５)(６)は、コレクタ部(４)の基端寄り周壁(９)から導出され、
ホルダ(３)は、筒部(１０)を備え、筒部(１０)には、周壁に複数のブランチ部(５)(６)から排気を導入する排気入口(１２)が開口され、
排気処理材(２)は、筒部(１０)の先端部分に取り付けられ、排気出口(８)側にあるコレクタ部(４)の先端部分(４ａ)に収容されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載された多気筒エンジンの排気装置において、
コレクタ部(４)の基端部分にホルダ差込口(７)が開口され、ホルダ(３)は筒部(１０)の基端側に設けられたフランジ部(１１ａ)を備え、
排気処理材(２)が取り付けられた筒部(１０)がコレクタ部(４)のホルダ差込口(７)から差し込まれ、ホルダ(３)のフランジ部(１１ａ)がコレクタ部(４)の基端部分(４ｂ)に固定されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載された多気筒エンジンの排気装置において、
ホルダ(３)のフランジ部(１１ａ)がコレクタ部(４)の基端部分(４ｂ)に取り外し可能に取り付けられている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載された多気筒エンジンの排気装置において、
フランジ部(１１ａ)がホルダ(３)の基端側に設けられた蓋部(１１)の周縁部分で構成され、蓋部(１１)でホルダ差込口(７)が塞がれている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載された多気筒エンジンの排気装置において、
排気処理材(２)の周壁(１３)がコレクタ部(４)の先端部分(４ａ)に内嵌され、エンジン運転中は、排気処理材(２)の熱膨張で排気処理材(２)の周壁(１３)がコレクタ部(４)の先端部分(４ａ)の周壁に押し付けられるように構成されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載された多気筒エンジンの排気装置において、
隣り合うブランチ部(５)(６)がコレクタ部(４)に近づきながら融合される、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載された多気筒エンジンの排気処理装置において、
排気処理材(２)には触媒成分が担持されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載された多気筒エンジンの排気処理装置において、
排気処理材(２)はハニカム構造である、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれかに記載された多気筒エンジンの排気処理装置において、
排気処理材(２)は立体網目状組織で構成されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒エンジンの排気装置に関し、詳しくは、単一箇所の排気処理材で排気処理を行うことができる多気筒エンジンの排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多気筒エンジンの排気装置として、排気マニホルド内に排気処理材が収容されたものがある(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
この種の排気処理装置によれば、排気マニホルドを排気処理材の収容ケースとして利用することができる利点がある。
【０００４】
しかし、この特許文献１のものでは、排気処理材が排気マニホルドの排気入口に収容されているため、問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６-１２９２４７号公報(図１,４参照)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
《問題点》  複数個の排気処理材が必要になる。
特許文献１のものでは、排気処理材が排気マニホルドの排気入口に収容されているため、排気入口がある複数箇所で排気処理材が必要になる。
【０００７】
本発明の課題は、単一箇所の排気処理材で排気処理を行うことができる多気筒エンジンの排気装置
【０００８】
本発明の発明者らは、研究の結果、排気マニホルドのコレクタ部の排気出口側に排気処理材を収容すれば、単一箇所の排気処理材で排気処理を行うことができることに着目し、この発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気マニホルド(１)内に排気処理材(２)が収容された多気筒エンジンの排気装置において、
図１(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気マニホルド(１)と、ホルダ(３)と、排気処理材(２)とを備え、
排気マニホルド(１)は、コレクタ部(４)と複数のブランチ部(５)(６)とを備え、コレクタ部(４)は筒体で、先端部分(４ａ)に排気出口(８)が開口され、複数のブランチ部(５)(６)は、コレクタ部(４)の基端寄り周壁(９)から導出され、
ホルダ(３)は、筒部(１０)を備え、筒部(１０)には、周壁に複数のブランチ部(５)(６)から排気を導入する排気入口(１２)が開口され、
排気処理材(２)は、筒部(１０)の先端部分に取り付けられ、排気出口(８)側にあるコレクタ部(４)の先端部分(４ａ)に収容されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの排気処理装置。
【発明の効果】
【００１０】
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》  単一箇所の排気処理材で排気処理を行うことができる。
図１(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気出口(８)側にあるコレクタ部(４)の先端部分(４ａ)に排気処理材(２)が収容されているため、複数のブランチ部(５)(６)から導入された排気(２３)(２４)を排気出口(８)側の排気処理材(２)で一括して処理することができ、単一箇所の排気処理材(２)で排気処理を行うことができる。
【００１１】
《効果》  排気処理材による排気処理効率を高めることができる。
図１(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気処理材(２)は、筒部(１０)の先端部分に取り付けられ、排気出口(８)側にあるコレクタ部(４)の先端部分(４ａ)に収容されているため、コレクタ部(４)とホルダ(３)の筒部(１０)との二重筒構造で、排気処理材(２)に導入される排気(２５)の温度が低下しにくく、排気処理材(２)による排気処理効率を高めることができる。
【００１２】
(請求項２に係る発明の効果)
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  排気処理材が強固に支持される。
図１(Ａ)(Ｂ)に例示するように、ホルダ(３)のフランジ部(１１ａ)がコレクタ部(４)の基端部分(４ｂ)に固定されているため、排気処理材(２)が受ける排気(２５)の圧力は、ホルダ(３)のフランジ部(１１ａ)を介してコレクタ部(４)の基端部分(４ｂ)で受け止められ、排気処理材(２)がコレクタ部(４)に強固に支持される。
【００１３】
(請求項３に係る発明の効果)
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  排気処理材のメンテナンスや交換が容易になる。
図１(Ａ)(Ｂ)に例示するように、ホルダ(３)のフランジ部(１１ａ)がコレクタ部(４)の基端部分(４ｂ)に取り外し可能に取り付けられているため、ホルダ(３)ごと排気処理材(２)をコレクタ部(４)から簡単に抜き出し、或いは、コレクタ部(４)に差し込むことができ、排気処理材(２)のメンテナンスや交換が容易になる。
【００１４】
(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  蓋部でホルダ差込口の閉塞とホルダのコレクタ部への取り付けを同時に行うことができる。
図１(Ａ)(Ｂ)に例示するように、フランジ部(１１ａ)がホルダ(３)の基端側に設けられた蓋部(１１)の周縁部分で構成され、蓋部(１１)でホルダ差込口(７)が塞がれているため、蓋部(１１)でホルダ差込口(７)の閉塞とホルダ(３)のコレクタ部(４)への取り付けを同時に行うことができる。
【００１５】
(請求項５に係る発明)
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  排気処理材が強固に支持される。
図１(Ａ)(Ｂ)に例示するように、排気処理材(２)の周壁(１３)がコレクタ部(４)の先端部分(４ａ)に内嵌され、エンジン運転中は、排気処理材(２)の熱膨張で排気処理材(２)の周壁(１３)がコレクタ部(４)の先端部分(４ａ)の周壁に押し付けられるように構成されているので、排気処理材(２)が受ける排気(２５)の圧力は、排気処理材(２)の周壁を介してコレクタ部(４)の先端部分(４ａ)で受け止められ、排気処理材(２)が強固に支持される。
【００１６】
(請求項６に係る発明)
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果を奏する。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
(請求項７に係る発明)
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  排気の浄化を促進することができる。
排気処理材(２)には触媒成分が担持されているので、触媒成分による触媒反応で、排気の浄化を促進することができる。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
(請求項８に係る発明)
請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  排気処理材の排気処理機能が高い。
排気処理材(２)はハニカム構造であるため、排気処理材(２)の表面積が広くなり、排気処理材(２)の排気処理機能が高い。
【００２４】
(請求項９に係る発明)
請求項９に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》  排気処理材の排気処理機能が高い。
排気処理材(２)は立体網目状組織であるため、排気処理材(２)の表面積が広くなり、排気処理材(２)の排気処理機能が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る多気筒エンジンの排気処理装置を説明する図で、図１(Ａ)はホルダと排気処理装置を収容した排気マニホルドの側面図、図１(Ｂ)は図１(Ａ)の縦断側面図、図１(Ｃ)はコレクタ部の基端側から見たホルダの背面図である。
【図２】図１の排気マニホルドを備えたエンジンの縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１〜図２は本発明の実施形態に係る多気筒エンジンの排気処理装置を説明する図であり、この実施形態では、水冷立形の直列二気筒火花点火式エンジンについて説明する。
【００２７】
このエンジンの概要は、次の通りである。
図２に示すように、シリンダブロック(１５)の上部にシリンダヘッド(１６)が組み付けられ、シリンダヘッド(１６)の上部にシリンダヘッドカバー(１７)が組み付けられ、シリンダブロック(１５)の下部にオイルパン(１８)が組み付けられている。
シリンダヘッド(１６)の横一側にはスロットルボディ(１９)が組付けられ、横他側には排気マニホルド(１)が組み付けられている。スロットルボディ(１９)には燃料インジェクタ(２０)が取り付けられ、燃料インジェクタ(２０)からシリンダヘッド(１６)内の吸気ポート(２１)に燃料(２２)が噴射されるようになっている。
【００２８】
排気処理装置の構成は次の通りである。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、排気マニホルド(１)内に排気処理材(２)が収容されている。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、排気処理装置は、排気マニホルド(１)と、ホルダ(３)と、排気処理材(２)とを備えている。
排気マニホルド(１)は、コレクタ部(４)と複数(２本)のブランチ部(５)(６)とを備え、コレクタ部(４)は筒体で、先端部分に排気出口(８)が開口され、複数(２本)のブランチ部(５)(６)は、コレクタ部(４)の基端寄り周壁(９)から導出されている。
【００２９】
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、ホルダ(３)は、筒部(１０)を備え、筒部(１０)には、周壁に複数(２本)のブランチ部(５)(６)から排気を導入する排気入口(１２)が開口されている。
排気処理材(２)は、筒部(１０)の先端部分に取り付けられ排気出口(８)側にあるコレクタ部(４)の先端部分(４ａ)に収容されている。
【００３０】
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、コレクタ部(４)の基端部分(４ｂ)にホルダ差込口(７)が開口され、ホルダ(３)は筒部(１０)の基端側に設けられたフランジ部(１１ａ)を備えている。
排気処理材(２)が取り付けられた筒部(１０)がコレクタ部(４)のホルダ差込口(７)から差し込まれ、ホルダ(３)のフランジ部(１１ａ)がコレクタ部(４)の基端部分(４ｂ)に固定されている。
【００３１】
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、ホルダ(３)のフランジ部(１１ａ)がコレクタ部(４)の基端部分(４ｂ)に取り外し可能に取り付けられている。
フランジ部(１１ａ)がホルダ(３)の基端側に設けられた蓋部(１１)の周縁部分で構成され、蓋部(１１)でホルダ差込口(７)が塞がれている。
【００３２】
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、コレクタ部(４)と筒部(１０)はいずれも真っ直ぐな筒体である。排気マニホルド(１)とホルダ(３)の蓋部(１１)は鋳鉄の鋳造物で、ホルダ (３)の筒部(１０)はステンレス製である。蓋部(１１)は３本のボルトでコレクタ部(４)の基端部(４ｂ)に固定されている。
この実施形態の排気処理材(２)は単一箇所に配置された単品で構成されているが、排気処理装置(２)は単一箇所に配置された複数個のもので構成されたものであってもよい。
【００３３】
図１(Ｂ)に示すように、排気処理材(２)の周壁(１３)がコレクタ部(４)の先端部分(４ａ)に内嵌され、エンジン運転中は、排気処理材(２)の熱膨張で排気処理材(２)の周壁(１３)がコレクタ部(４)の先端部分(４ａ)の周壁に押し付けられるように構成されている。
【００３４】
図１(Ａ)に示すように、隣り合うブランチ部(５)(６)がコレクタ部(４)に近づきながら融合され、各ブランチ部(５)(６)の入口開口中心軸線(５ａ)(６ａ)のいずれかと平行な向きに見て、隣り合うブランチ部(５)(６)の融合部分(１４)で、各ブランチ部(５)(６)の融合部分中心軸線(５ｂ)(６ｂ)が、湾曲され、コレクタ部(４)に近づくにつれて相互に平行な向きに近づくように方向付けられている。
このため、排気処理材(２)の排気処理効率が高い。
その理由は、次のように推定される。
すなわち、隣り合うブランチ部(５)(６)からコレクタ部(４)に向かう排気(２３)(２４)がブランチ部(５)(６)の融合部分(１４)で緩やかに合流し、排気(２３)(２４)同士の激しい衝突による乱流の発生で背圧が上昇する不具合が抑制され、排気処理材(２)を通過する排気(２５)の流れがスムーズになり、排気処理材(２)の排気処理効率が高い。
【００３５】
図１(Ａ)に示すように、各ブランチ部(５)(６)の入口開口中心軸線(５ａ)(６ａ)と平行な向きに見て、複数(２本)のブランチ部(５)(６)のうち、最も排気処理材(２)寄りのブランチ部(５)の入口寄り部分(５ｃ)が真っ直ぐな入口寄り中心軸線(５ｄ)を備え、この入口寄り中心軸線(５ｄ)をコレクタ部(４)まで真っ直ぐに延長した延長中心軸線(５ｅ)を想定する。
延長中心軸線(５ｅ)とコレクタ部(４)の中心軸線(４ｃ)との交差部分の交差角度のうち、排気処理材(２)寄りで、ブランチ部(５)(６)寄りに位置する交差角度(Θ)が、４５°に設定されている。この交差角度(Θ)は、３５°〜５５°の範囲に設定するのが望ましい。
この場合、排気処理材(２)の排気処理効率が高い。
その理由は、次のように推定される。
すなわち、交差角度(Θ)が３５°未満になると、最も排気処理材(２)寄りのブランチ部(５)からコレクタ部(４)に流入する排気(２３)のベクトル成分のうち、コレクタ部(４)の中心軸線(４ｃ)に沿って排気処理材(２)から離れる向きのベクトル成分が大きくなり過ぎ、他のブランチ部(６)からコレクタ部(４)への排気(２４)の流入を邪魔し、背圧を高め、排気処理材(２)を通過する排気(２５)の流れを停滞させ、排気処理材(２)の排気処理効率を低下させる。
一方、交差角度(Θ)が５５°を超えると、上記排気(２３)のベクトル成分のうち、コレクタ部(４)の径方向に沿ってブランチ部(５)から離れる向きのベクトル成分が大きくなり過ぎ、ブランチ部(５)から離れた箇所から排気処理材(２)に偏って流入し、排気処理材(２)を通過する排気(２５)の通過面積を狭くし、排気処理材(２)の排気処理効率を低下させる。
これに対し、交差角度(Θ)が、３５°〜５５°の範囲では、このような不具合が生じないため、排気処理材(２)の排気処理効率が高い。
各ブランチ部(５)(６)の入口開口中心軸線(５ａ)(６ａ)が相互に平行でない場合には、これらのいずれかと平行な向きに見て、延長中心軸線(５ｅ)を想定する。
【００３６】
排気処理材(２)には触媒成分が担持されている。排気処理材(２)にはステンレスが用いられているが、他の金属や、アルミナ等のセラミックを用いることができる。触媒成分には、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属を用いることができる。
排気処理材(２)はハニカム構造である。ハニカム構造は、軸長方向に貫通状の多数のセルを備え、断面が蜂の巣状の構造である。排気処理材(２)は立体網目状組織であってもよい。立体網目状組織は金属繊維やセラミック繊維で構成することができる。
【００３７】
排気処理材(２)はステンレス製で、ステンレス素材の表面が排気(２５)と接触するように構成されていてもよい。この場合には、排気処理材(２)には触媒成分は担持させない。このため、貴金属の触媒成分を必要としない安い排気処理材(２)を用いることができ、エンジンの製造コストを安くできる。また、排気中の炭化水素が高温の排気熱によりステンレス素材の表面で燃焼して、排気中の炭化水素の含有量を減少させることができる。また、排気中のＮＯｘ(窒素酸化物)の含有量を減少させることができる。その理由としては、ステンレス素材の表面が還元触媒として機能し、排気中のＮＯｘが高温の排気熱によりステンレス素材の表面で還元されて窒素成分となり、排気が浄化されるためと推定される。この場合にも、排気処理材(２)は、ハニカム構造や立体網目状組織のいずれを用いてもよい。
【００３８】
この排気処理材(２)に好適に用いることができるステンレスの種類としては、例えば、ＪＩＳ規格(日本工業規格)で定められたＳＵＳ３１６を挙げることができる。
ＳＵＳ３１６は、オーステナイト系ステンレス鋼材で、その成分(元素組成)は、重量％で、Ｃが０．０８以下、Ｓｉが１，００％以下、Ｍｎが２．００以下、Ｐが０．０４５以下、Ｎｉが１０．００〜１４．００、Ｃｒが１６．００〜１８．００、Ｍｏが２．００〜３．００である。
但し、この発明で用いることができるステンレスの種類はこれに限定されるものではなく、ステンレス素材の表面を排気と接触させることにより、排気中の炭化水素と、ＮＯｘ(窒素酸化物)の含有量を共に減少させることができるものであればよい。
【符号の説明】
【００３９】
(１) 排気マニホルド
(２) 排気処理材
(３) ホルダ
(４) コレクタ部
(４ａ) 先端部分
(４ｂ) 基端部分
(４ｃ) 中心軸線
(５) ブランチ部
(６) ブランチ部
(５ａ) 入口中心軸線
(６ａ) 入口中心軸線
(５ｂ) 中間中心軸線
(６ｂ) 中間中心軸線
(５ｃ) 入口寄り部分
(５ｄ) 入口寄り中心軸線
(５ｅ) 延長中心軸線
(７) ホルダ差込口
(８) 排気出口
(９) 基端寄り周壁
(１０) 筒部
(１１) 蓋部
(１１ａ) フランジ部
(１２) 排気入口
(１３) 排気処理材の周壁
(１４) ブランチ部の融合部分
(Θ) 交差角度
【図１】
0006267607.tif 000002
【図２】
0006267607.tif 000003