(57)【要約】【課題】触媒コンバータの全長を増加させることなく，触媒コンバータにおける有効流路長の増加を可能にし，排気浄化効率の向上に寄与する。【解決手段】エンジンＥの排気路５，６に触媒コンバータ１０を介装した，エンジンの排気浄化装置において，触媒コンバータ１０の一端部に，排気路の上流部を接続する排気導入室２１と，排気路５，６の下流部を接続する排気導出室２２とを，これらが該触媒コンバータ１０の触媒室２５，２６に並列に連通するように形成する一方，該触媒コンバータ１０の他端部には，排気導入室２１から触媒室２５，２６を通過した排気を，再び該触媒室２５，２６を通して排気導出室２２に誘導する排気反転室２３を形成し，触媒室２５，２６の総合容積Ａ，排気反転室２３の容積をＢとしたとき，Ａ／Ｂを０．１〜４に設定した。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（Ｅ）の排気路（５，６）に触媒コンバータ（１０）を介装した，エンジンの排気浄化装置において，
前記触媒コンバータ（１０）の一端部に，排気路（５，６）の上流部を接続する排気導入室（２１）と，排気路（５，６）の下流部を接続する排気導出室（２２）とを，これらが該触媒コンバータ（１０）の触媒室（２５，２６）に並列に連通するように形成する一方，該触媒コンバータ（１０）の他端部には，前記排気導入室（２１）から前記触媒室（２５，２６）を通過した排気を，再び該触媒室（２５，２６）を通して前記排気導出室（２２）に誘導する排気反転室（２３，３４）を形成し，前記触媒室（２５，２６）の総合容積Ａ，前記排気反転室（２３，３４）の容積をＢとしたとき，下記（１）式
０．１＜Ａ／Ｂ＜４・・・・・・（１）
を成立させることを特徴とする，エンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの排気浄化装置において，
前記触媒室（２５，２６）を，前記排気導入室（２１）に連なる第１触媒室（２５）と，前記排気導出室（２２）に連なる第２触媒室（２６）とに区画し，これら第１及び第２触媒室（２５，２６）間を前記排気反転室（２３，３４）で連通したことを特徴とする，エンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２記載のエンジンの排気浄化装置において，
前記第１触媒室（２５）及び第２触媒室（２６）を，それらの一方が他方を囲繞するように形成したことを特徴とする，エンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載のエンジンの排気浄化装置において，
前記第１触媒室（２５）及び第２触媒室（２６）間に，両室（２５，２６）を仕切る仕切り部材（２８）を配設したことを特徴とする，エンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のエンジンの排気浄化装置において，
前記触媒コンバータ（１０）を，エンジン（Ｅ）の直下に配設したことを特徴とする，エンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
請求項１〜４の何れかに記載のエンジンの排気浄化装置において，
前記触媒コンバータ（１０）を，前記排気路（５，６）中の排気マフラ（６）内に配設したことを特徴とする，エンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，エンジンの排気路に触媒コンバータを介装した，エンジンの排気浄化装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
かゝるエンジンの排気浄化装置は，特許文献１及び２に開示されるように，既に知られている。
【特許文献１】実公昭６０−２９６２５号公報
【特許文献２】特開平８−６８３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のかゝるエンジンの排気浄化装置では，浄化すべき排気を触媒コンバータに一方向に流すようにしていたので，触媒コンバータの流路長を長くして排気の浄化効率を上げようとすると，触媒コンバータの全長が長くなり，エンジンの排気系の長大化を招くことになる。
【０００４】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，触媒コンバータの全長を増加させることなく，触媒コンバータにおける有効流路長の増加を可能にし，排気浄化効率の向上に寄与し得る，エンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために，本発明は，エンジンの排気路に触媒コンバータを介装した，エンジンの排気浄化装置において，前記触媒コンバータの一端部に，排気路の上流部を接続する排気導入室と，排気路の下流部を接続する排気導出室とを，これらが該触媒コンバータの触媒室に並列に連通するように形成する一方，該触媒コンバータの他端部には，前記排気導入室から前記触媒室を通過した排気を，再び該触媒室を通して前記排気導出室に誘導する排気反転室を形成し，前記触媒室の総合容積Ａ，前記排気反転室の容積をＢとしたとき，下記（１）式
０．１＜Ａ／Ｂ＜４・・・・・・（１）
を成立させることを第１の特徴とする。
【０００６】
尚，上記排気路は，後述する本発明の実施例の排気管５及び排気マフラ６に対応する。      
【０００７】
また本発明は，第１の特徴に加えて，前記触媒室を，前記排気導入室に連なる第１触媒室と，前記排気導出室に連なる第２触媒室とに区画し，これら第１及び第２触媒室間を前記排気反転室で連通したことを第２の特徴とする。
【０００８】
さらに本発明は，第２の特徴に加えて，前記第１触媒室及び第２触媒室を，それらの一方が他方を囲繞するように形成したことを第３の特徴とする。
【０００９】
さらにまた本発明は，第２又は第３の特徴に加えて，前記第１触媒室及び第２触媒室間に，両室を仕切る仕切り部材を配設したことを第４の特徴とする。
【００１０】
尚，上記仕切り部材は，後述する本発明の実施例中の仕切り筒２８に対応する。
【００１１】
さらにまた本発明は，第１〜第４の特徴の何れに加えて，前記触媒コンバータを，エンジンの直下に配設したことを第５の特徴とする。
【００１２】
さらにまた本発明は，第１〜第４の特徴の何れに加えて，前記触媒コンバータを，前記排気路中の排気マフラ内に配設したことを第６の特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の特徴によれば，触媒コンバータでは，排気導入室から触媒室に通過させた排ガスを排気反転室で反転させ，再び触媒室に通過させ後，排気導出室へと誘導するので，排ガスは触媒室を往復することになり，したがって触媒室の総合流路長は，実質上，触媒コンバータの全長の２倍となるから，触媒コンバータの全長を増加させることなく，触媒コンバータの有効流路長の大幅な増加が可能となり，排気浄化装置のコンパクト化を図ることができる。
【００１４】
その上，触媒室における排ガスの往流と復流とが相互に加熱し合うことにより，エンジンの始動後，第１及び第２触媒室の早期の活性化が可能となり，排気浄化効率を効果的な向上に寄与し得る。
【００１５】
さらに，触媒室の容積Ａと排気反転室の容積Ｂとの比，即ちＡ／Ｂを０．１〜４．０に設定したことで，少なくともエンジン出力性能の低下を回避することができる。
【００１６】
本発明の第２の特徴によれば，触媒コンバータにおいて，第１触媒室を通過する排ガスの往流と，第２触媒室を通過する復流との干渉を回避して，エンジンの背圧の増加を抑え，エンジンの出力性能の向上に寄与し得る。
【００１７】
本発明の第３の特徴によれば，第１及び第２触媒室間の接触面積を容易に広く得ることができ，第１及び第２触媒室の活性化を，より促進することができる。
【００１８】
本発明の第４の特徴によれば，触媒コンバータにおいて，第１触媒室を通過する排ガスの往流と，第２触媒室を通過する復流との干渉を確実に回避して，エンジンの背圧の増加を抑え，エンジンの出力性能の向上に寄与し得る。
【００１９】
本発明の第５の特徴によれば，エンジン直下のデッドスペースを利用して，コンパクトな触媒コンバータの設置が可能となる。
【００２０】
本発明の第６の特徴によれば，排気マフラ内のデッドスペースを利用して，コンパクトな触媒コンバータを設置することができると共に，排気マフラにより触媒コンバータを保温して，その早期活性化を効果的に促進することができ，またその触媒コンバータにより消音効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下，本発明の実施の形態を，添付図面に示した好適な実施例に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１実施例に係るエンジンの排気浄化装置を備えた自動二輪車の側面図，図２は図１中のエンジン周りの拡大側面図，図３は図２の３矢視図，図４は図３の４−４線に沿う排気浄化装置の拡大縦断面図，図５は図４の５−５線断面図，図６は本発明の第２実施例を示す，図４の対応図，図７は図６の７−７線断面図，図８は本発明の第３実施例を示す図６との対応図，図９は本発明の第４実施例を示す，図６との対応図，図１０は図９の１０−１０線断面図，図１１は本発明の第５実施例を示す，排気マフラの縦断面図，図１２は本発明装置と従来装置との性能比較線図である。
【００２３】
先ず，図１〜図５に示す本発明の第１実施例の説明より始める。
【００２４】
図１において，自動二輪車Ｍは，前輪２ｆ及び後輪２ｒを支持する車体１の中央部に，後輪２ｒを駆動するエンジンＥを搭載して構成される。エンジンＥは，クランクケース３の前面からシリンダ部４をやゝ上向きに突出させてなる４サイクル型であり，そのシリンダ部４の下面に，その内部の排気ポートに連通する排気管５が取り付けられ，この排気管５の後端には，後輪２ｒの一側に配置される排気マフラ６が接続される。
【００２５】
図２及び図３に示すように，排気管５の途中には，円筒状の触媒コンバータ１０を具備した排気浄化装置Ｄが設けられる。この排気浄化装置Ｄは，その長孔方向両端を自動二輪車Ｍの左右方向に向けてクランクケース３の直下でその横幅内に，且つクランクケース３の底面にボルト結合されるステップバー１１の前方に配置される。こうして，排気浄化装置Ｄの配置にエンジンＥ直下のデッドスペースが利用されると共に，ステップバー１１の両端に付設される左右のステップ１２，１２への，排気浄化装置Ｄによる熱影響を回避することができる。
【００２６】
上記排気管５は，この排気浄化装置Ｄを境にして，エンジンＥに連なる排気上流管５ａと，排気マフラ６に連なる排気下流管５ｂとの分割され，これら排気上流及び下流管５ａ，５ｂの何れも排気浄化装置Ｄの長手方向一端部に連結される。
【００２７】
排気上流管５ａの下流部から排気下流管５ａ，５ｂにかけて，それらの外側面を覆うプロテクタ板１３が取り付けられ，また排気浄化装置Ｄには，その下面を覆うアンダガード板１４が取り付けられる。
【００２８】
図４及び図５において，上記排気浄化装置Ｄは，円筒状の三元式触媒コンバータ１０と，この触媒コンバータ１０の長孔方向両端部に結合されるドーム状の第１キャップ１８及び第２キャップ１９とから構成される。
【００２９】
触媒コンバータ１０は，両端を開放した円筒状のシェル１６の内周面に嵌合固着されて，その軸方向に延びる多数の流路２４，２４…を持ったハニカム状の触媒担持体１７とを備えており，この触媒担持体１７には，多数の流路２４，２４…に臨んで白金，ロジーム，パラジウム等の触媒が担持される。ハニカム状の触媒担持体１７は，例えば図５に明示するように，何れもステンレス鋼板製で互いに重ねられる平板１７ａ及び波板１７ｂを螺旋状に密に巻き込んで構成される。
【００３０】
第１及び第２キャップ１８，１９は，シェル１６の両端部に嵌合して結合される。その第１キャップ１８には，その内部を排気導入室２１と排気導出室２２とに仕切る隔壁２０が設けられ，第１キャップ１８に結合される排気上流管５ａ及び排気下流管５ｂが排気導入室２１と排気導出室２２にそれぞれ連通される。
【００３１】
上記隔壁２０は，触媒担持体１７の一端面を二等分するように，該一端面に対して近接しながら垂直に配置され，これによって触媒担持体１７の多数の流路２４，２４…は，排気導入室２１に連通する第１触媒室２５と，排気導出室２２に連通する第２触媒室２６とに区分される。
【００３２】
第２キャップ１９の内部は，上記第１及び第２触媒室２５，２６間を連通する排気反転室２３とされる。
【００３３】
以上において，第１及び第２触媒室２５，２６の総合容積Ａ，並びに排気反転室２３の容積Ｂは，下記（１）式が成立するように設定される。
【００３４】
０．１＜Ａ／Ｂ＜４・・・・・・（１）
望ましくは，Ａ／Ｂは略１．５と設定される。
【００３５】
次に，この第１実施例の作用について説明する。
【００３６】
エンジンＥの作動中，その排気ポートを出た排ガスは，先ず排気上流管５ａから排気導入室２１に流入し，第１触媒室２５を構成する多数の流路２４，２４…を通過して排気反転室２３に移り，第２触媒室２６側に反転し，第２触媒室２６の多数の流路２４，２４…を通過して排気導出室２２に移り，排気下流管５ｂへと流出する。
【００３７】
ところで，上記第１及び第２触媒室２５，２６を持つ触媒コンバータ１０は，それを通過する排ガスの熱及びエンジンＥからの放射熱により活性化されると，第１及び第２触媒室２５，２６で排ガス中のＮＯｘを窒素ガスに還元すると共に，ＣＯ及びＨＣを酸化して，これら有害三成分を無害化させるのであるが，本発明の触媒コンバータ１０では，第１及び第２触媒室２５，２６を並列に隣接させ，第１触媒室２５を通過した排ガスを排気反転室２３で反転させて，第２触媒室２６を通過させるようにしたので，第１及び第２触媒室２５，２６の総合流路長は，触媒担持体１７の全長の２倍となる。したがって触媒担持体１７の全長を増加させることなく，触媒担持体１７の有効流路長の大幅な増加が可能となり，排気浄化装置のコンパクト化を図ることができ，その結果，エンジンＥ直下の狭隘なデッドスペースへの設置も可能となる。
【００３８】
その上，第１及び第２触媒室２５，２６は，それらの隣接部を介して相互に加熱し合うこと，並びに触媒担持体１７の外周面の面積を小さくして放熱を極力抑えることにより，エンジンＥの始動後，第１及び第２触媒室２５，２６の早期の活性化が可能となり，排気浄化効率を効果的な向上に寄与し得る。
【００３９】
図１２は，第１及び第２触媒室２５，２６の総合容積Ａと排気反転室２３の容積Ｂとの比，即ちＡ／Ｂと，エンジンＥの出力向上率αとの関係を，テスト結果に基づいて示したものである。こゝで出力向上率αとは，本発明装置を使用したエンジンＥの最大出力をＰ，第１及び第２触媒室２５，２６を直線状に接続した従来装置を備えるエンジンＥの最大出力をＱとしたとき，下記式で得たものである。
【００４０】
α（％）＝（Ｐ−Ｑ）×１００／Ｐ
テストは，排気量が５０ｃｃ，１５０ｃｃ，２００ｃｃと異なる三種類のエンジンについて，Ａ／Ｂの値を変化させて行った。
【００４１】
その結果，Ａ／Ｂを０．１〜４．０に設定したときは，エンジンの出力向上率を０％以上とすること，即ちエンジン出力性能を少なくとも低下させずに済むことを確認し，またＡ／Ｂを略１．５に設定したときは，出力向上率を略最大にし得ることを確認することができた。
【００４２】
次に，図６に示す本発明の第２実施例について説明する。
【００４３】
この第２実施例は，第１キャップ１８内に，触媒担持体１７の一端面に対向させる漏斗状の開口端を持った円筒状の隔壁２０が触媒担持体１７と同心状に配置される。この隔壁２０は第１キャップ１８に固着されるもので，この隔壁２０の内周面により円柱状の排気導入室２１が画成され，隔壁２０の外周面及び第１キャップ１８の内周面により，排気導入室２１を囲繞する環状の排気導出室２２が画成される。勿論，排気上流管５ａは排気導入室２１に，排気下流管５ｂは排気導出室２２にそれぞれ接続される。その他の構成は，前実施例と同様であるので，図６中，前実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。したがって，第２実施例においても，第１及び第２触媒室２５，２６の総合容積Ａと，排気反転室２３の容積Ｂとの比，Ａ／Ｂは第１実施例の場合と同様に設定される。
【００４４】
この第２実施例によれば，第１キャップ１８内を，円柱状の排気導入室２１と，それを囲繞する円筒状の排気導出室２２とに仕切る円筒状の隔壁２０を，触媒担持体１７の一端面に対向させたことから，触媒担持体１７の多数の流路２４，２４…は，排気導入室２１に連通する円柱状の第１触媒室２５と，排気導出室２２に連通して第１触媒室２５を囲繞する円筒状の第２触媒室２６とに区分される。
【００４５】
したがって，排気導入室２１から第１触媒室２５の多数の流路２４，２４…を通過して排気反転室２３に移った排ガスは，放射状に広がりながら反転して第２触媒室２６を，排気導出室２２に向かって進むことになるから，第１触媒室２５を第２触媒室２６により効果的に保温し，且つ加熱することができ，触媒担持体１７の活性化を，より早めることができる。
【００４６】
次に，図７及び図８に示す本発明の第３実施例について説明する。
【００４７】
この第３実施例は，触媒担持体１７に，第１触媒室２５及び第２触媒室２６間を仕切る円筒状の仕切り筒２８を配設し，この仕切り筒２８の一端に，第１キャップ１８の内の円筒状の隔壁２０を連結したもので，その他の構成は前記第２実施例と同様であるので，図７及び図８中，第２実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。勿論，第１及び第２触媒室２５，２６の総合容積Ａと，排気反転室２３の容積Ｂとの比，Ａ／Ｂは第１実施例の場合と同様に設定される。
【００４８】
この第３実施例によれば，触媒担持体１７において，仕切り筒２８により第１触媒室２５及び第２触媒室２６間が確実に仕切られるので，第１触媒室２５を排気反転室２３に向う排ガスの往流と，第２触媒室２６を排気導出室２２に向う排ガスの復流との干渉を確実に回避して，エンジン出力の向上に寄与することができる。
【００４９】
次に，図９及び図１０に示す本発明の第４実施例について説明する。
【００５０】
この第４実施例では，触媒コンバータ１０が，円筒状のシェル１６と，円筒状の隔壁２０に一体に連設されてシェル１６内に同心配置される仕切り筒２８と，シェル１６の内周面，仕切り筒２８の外周面及び同仕切り筒２８の内周面に接合される，パンチングプレートよりなる触媒担持体１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃと，これら触媒担持体１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの表面に担持される白金，ロジーム，パラジウム等の触媒とから構成され，仕切り筒２８は，その内側に第１触媒室２５を画成し，シェル１６及び仕切り筒２８は，その嵌合に第１触媒室２５を囲繞する円筒状の第２触媒室２６を画成する。
【００５１】
その他の構成は，前記第２実施例と同様であるので，図９及び図１０中，第２実施例に対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。勿論，この第４実施例においても，第１及び第２触媒室２５，２６の総合容積Ａと，排気反転室２３の容積Ｂとの比，Ａ／Ｂは第１実施例の場合と同様に設定される。
【００５２】
この第４実施例によれば，触媒担持体１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃをパンチングプレートにより構成することで，触媒コンバータ１０の構成を簡素化し，コストの低減を図ることができる。
【００５３】
最後に，図１１に示す本発明の第５実施例について説明する。
【００５４】
この第５実施例は，前記第２実施例の排気浄化装置を排気マフラ６内に配設したものに相当する。即ち，排気マフラ６の円筒状のマフラ本体３０の前端にはエンジンＥ（図１参照）から延びる排気管５の下流端が接続され，その後端には，大気開放のテールパイプ３１が取り付けられる。マフラ本体３０の内部は，前後一対の隔壁板３２，３４によって中間部の第１消音室３４，前側の第２消音室３５及び後側の第３消音室３６の三室に仕切られ，第１消音室３４から第２消音室３５に両端を臨ませる触媒コンバータ１０が前側の隔壁２０に取り付けられる。
【００５５】
この触媒コンバータ１０の構造は，前記第１実施例〜第４実施例の触媒コンバータ１０の何れのものと同一でよいが，図示例では第２実施例の触媒コンバータ１０が用いられる。したがって，図１１中，触媒コンバータ１０の第２実施例と対応する部分に同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。
【００５６】
第２消音室３５には，排気管５の下流端に一体に連設されて触媒コンバータ１０の触媒担持体１７の前端面に対向する円筒状の隔壁２０が配置され，これによって第２消音室３５は，隔壁２０の内側の排気導入室２１と，隔壁２０の外側の排気導出室２２とに仕切られる。これに伴ない触媒担持体１７の，排気導入室２１に連通する多数の流路により第１触媒室２５が構成され，排気導出室２２に連通する多数の流路２４，２４…により，第１触媒室２５を囲繞する第２触媒室２６が構成される。
【００５７】
排気導入室２１から第１触媒室２５を通過した排ガスは，第１消音室３４で反転して第２触媒室２６に移行するので，第１消音室３４は排気反転室として機能する。
【００５８】
二枚の隔壁板３２，３３には，第２消音室３５及び第３消音室３６間を連通する連通管３７が取り付けられる。
【００５９】
第２触媒室２６を通過して排気導出室２２に移った排ガスは，連通管３７を経て第３消音室３６に移り，そしてテールパイプ３１から大気に排出される。
【００６０】
而して，第１及び第２触媒室２５，２６を通過することにより，前各実施例と同様の作用により浄化されると共に，段階的に膨張を繰り返すことにより消音される。
【００６１】
この第５実施例によれば，排気マフラ６内のデッドスペースを利用して，コンパクトな触媒コンバータ１０を設置することができると共に，排気マフラ６により触媒コンバータ１０を保温して，その早期活性化を効果的に促進することができ，またその触媒コンバータ１０により消音効果を高めることができる。
【００６２】
以上，本発明の実施例を説明したが，本発明は上記実施例に限定されるものではなく，本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施例に係るエンジンの排気浄化装置を備えた自動二輪車の側面図。
【図２】図１中のエンジン周りの拡大側面図。
【図３】図２の３矢視図。
【図４】図３の４−４線に沿う排気浄化装置の拡大縦断面図。
【図５】図４の５−５線断面図。
【図６】本発明の第２実施例を示す，図４の対応図。
【図７】図６の７−７線断面図。
【図８】本発明の第３実施例を示す図６との対応図。
【図９】本発明の第４実施例を示す，図６との対応図。
【図１０】図９の１０−１０線断面図。
【図１１】本発明の第５実施例を示す，排気マフラの縦断面図。
【図１２】本発明装置と従来装置との性能比較線図。
【符号の説明】
【００６４】
Ｄ・・・・・・排気浄化装置
Ｅ・・・・・・エンジン
５，６・・・・排気路（排気管，排気マフラ）
１０・・・・・触媒コンバータ
２１・・・・・排気導入室
２２・・・・・排気導出室
２３，３４・・・・・排気反転室
２５，２６・・・・触媒室
２５・・・・・第１触媒室
２６・・・・・第２触媒室
２８・・・・・仕切り部材（仕切り筒）
【図１】
2007239503.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007239503.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007239503.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007239503.tif 000011
【図１０】
2007239503.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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