(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒エンジン（Ｅ）から延びる４本の排気管（１６）の下流端を、それら下流端の軸線がこれと直交する断面で見て正方形の四隅に位置するようにして相互に隣接配置すると共に、それら４本の排気管（１６）の下流端に、それら下流端を集合させる１つの排気膨張部（１７）を、それら下流端の集合部において排気ガスの通路断面積が増大するように連設し、この排気膨張部（１７）の内部には、排気ガスを浄化する触媒コンバータ（２６）を配置し、前記排気膨張部（１７）は、上流側から下流側に向けて外径が縮小する筒状の部材で形成されていて、４個の半円を円周方向に９０°間隔で並べた異形断面を有して４本の排気管（１６）に接続される上流端から、円形断面を有して１本の排気集合管（１８）に接続される下流端に向けて断面形状が滑らかに変化しており、且つ該排気膨張部（１７）の中間部の内壁面が、前記異形断面に対応して周方向に並ぶ４つの横断面半円状の凹面を有している排気ガス浄化装置であって、
前記触媒コンバータ（２６）を、径方向内外を排気ガスが通過し得るパイプ状に形成し、かつ排気ガスが流れる方向に軸線（Ｌ）を沿わせて配置すると共に、１個の取付ステー（３１）で該触媒コンバータ（２６）を前記排気膨張部（１７）に支持し、
前記取付ステー（３１）を、前記軸線（Ｌ）と直交する横断面で見て波形に形成される板体から構成して、その取付ステー（３１）の両端部を前記排気膨張部（１７）の中間部の内壁面の異なる２つの前記凹面にそれぞれ沿うように形成して、該２つの凹面にそれぞれ溶接（Ｗ8 ）すると共に、またその取付ステー（３１）の中間部を前記触媒コンバータ（２６）に固定し、
前記触媒コンバータ（２６）の上流端が前記複数の排気管（１６）の下流端近傍に達していると共に、その触媒コンバータ（２６）の下流端が前記排気集合管（１８）の内部に所定距離（Ａ）だけ突出していることを特徴する排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記触媒コンバータ（２６）の外周面が、円筒状に形成された２個のインナーホルダ（２７）に嵌合して摺動可能に支持されると共に、そのインナーホルダ（２７）の半径方向外側には、断面半円状に形成された２個のアウターホルダ（２８）が嵌合、固定され、それらインナーホルダ（２７）及びアウターホルダ（２８）間にスチールウール（２９）が充填され、前記２個のアウターホルダー（２８）に前記取付ステー（３１）の中間部が溶接（Ｗ9 ）されることで、前記触媒コンバータ（２６）が該取付ステー（３１）の中間部に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒エンジンから延びる複数の排気管の下流側に排気ガスの通路断面積が増大する排気膨張部を形成し、この排気膨張部に排気ガスを浄化する触媒コンバータを配置した排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動二輪車の多気筒エンジンから延びる複数の排気管を排気集合管で束ね、その排気集合管にジョイント管を介して接続したマフラーの内部に触媒コンバータを配置した排気ガス浄化装置が、特開平１０−１０３０４６号公報により公知である。このように、排気ガスの通路断面積が増大する排気膨張部であるマフラーの内部に触媒コンバータを配置することにより、触媒コンバータによる排気ガスの流通抵抗の増加を低く抑えてエンジン出力の低下を回避することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のものは、触媒コンバータが触媒を担持したプレートを渦巻き状に巻き付けたハニカムプレートから構成されており、その触媒コンバータがマフラー内を流れる排気ガスの流路を完全に遮るように配置されているため、排気ガスの流通抵抗の増加を充分に低く抑えることが難しいという問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、触媒コンバータによる排気ガスの流通抵抗の増加を最小限に抑えながら充分な排気ガス浄化効果を発揮することが可能な排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、多気筒エンジンから延びる４本の排気管の下流端を、それら下流端の軸線がこれと直交する断面で見て正方形の四隅に位置するようにして相互に隣接配置すると共に、それら４本の排気管の下流端に、それら下流端を集合させる１つの排気膨張部を、それら下流端の集合部において排気ガスの通路断面積が増大するように連設し、この排気膨張部の内部には、排気ガスを浄化する触媒コンバータを配置し、前記排気膨張部は、上流側から下流側に向けて外径が縮小する筒状の部材で形成されていて、４個の半円を円周方向に９０°間隔で並べた異形断面を有して４本の排気管に接続される上流端から、円形断面を有して１本の排気集合管に接続される下流端に向けて断面形状が滑らかに変化しており、且つ該排気膨張部の中間部の内壁面が、前記異形断面に対応して４つの横断面半円状の凹面を有している排気ガス浄化装置であって、前記触媒コンバータを、径方向内外を排気ガスが通過し得るパイプ状に形成し、かつ排気ガスが流れる方向に軸線を沿わせて配置すると共に、１個の取付ステーで該触媒コンバータを前記排気膨張部に支持し、前記取付ステーを、前記軸線と直交する横断面で見て波形に形成される板体から構成して、その取付ステーの両端部を前記排気膨張部の中間部の内壁面の異なる２つの前記凹面にそれぞれ沿うように形成して、該２つの凹面にそれぞれ溶接すると共に、またその取付ステーの中間部を前記触媒コンバータに固定し、前記触媒コンバータの上流端が前記複数の排気管の下流端近傍に達していると共に、その触媒コンバータの下流端が前記排気集合管の内部に所定距離だけ突出していることを特徴とする排気ガス浄化装置が提案される。
【０００６】
上記構成によれば、４本の排気管の下流側に形成された、排気ガスの通路断面積が増大する排気膨張部に触媒コンバータを配置したので、その触媒コンバータによる排気ガスの流通抵抗の増加を最小限に抑えることができる。しかも触媒コンバータを、径方向内外を排気ガスが通過し得るパイプ状に形成して排気ガスが流れる方向に軸線を沿わせて配置したことにより、排気ガスのスムーズな流れを可能にして排気ガスの流通抵抗を更に効果的に低減することができるだけでなく、触媒コンバータに排気ガスを効果的に接触させて浄化効率を高めることができる。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記触媒コンバータの外周面が、円筒状に形成された２個のインナーホルダに嵌合して摺動可能に支持されると共に、そのインナーホルダの半径方向外側には、断面半円状に形成された２個のアウターホルダが嵌合、固定され、それらインナーホルダ及びアウターホルダ間にスチールウールが充填され、前記２個のアウターホルダーに前記取付ステーの中間部が溶接されることで、前記触媒コンバータが該取付ステーの中間部に固定されることを特徴とする排気ガス浄化装置が提案される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した参考例及び本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図５は参考例を示すもので、図１は排気ガス浄化装置を備えた自動二輪車の全体側面図、図２は図１の２部拡大断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図２の４−４線断面図、図５は図４の５−５線断面図である。
【００１０】
図１に示すように、自動二輪車Ｖは操向ハンドル１１に接続されたフロントフォーク１２の下端に軸支された前輪Ｗｆと、リヤクッション１３により上下揺動自在に枢支されたリヤフォーク１４の後端に軸支された後輪Ｗｒとを備えており、この後輪Ｗｒは車体中央部に搭載されたパワーユニットＰによりチェーン１５を介して駆動される。パワーユニットＰは４気筒のエンジンＥとトランスミッションＴとを一体に備えるもので、シリンダ軸線を前上方に傾斜させたエンジンＥのシリンダヘッド下面から４本の排気管１６…が前下方に延出する。４本の排気管１６…は後方に向けて屈曲し、トランスミッションＴの下方の排気膨張部１７において集合する。排気膨張部１７において１本に集合した排気集合管１８は上方に立ち上がった後に後上方に屈曲し、車体の後部右側面に配置されたマフラー１９に接続される。
【００１１】
図２〜図５に示すように、排気膨張部１７の上流位置で一体に束ねられた４本の排気管１６…の各々は、カラー２１を介して同軸に配置されたアウターパイプ２２およびインナーパイプ２３よりなる２重管構造を備えており、両パイプ２２，２３間に空間２４を形成して排気ガスの温度低下の防止を図っている。９０°間隔で束ねられた４本の排気管１６…の間に形成される空間は、それらに溶接Ｗ3 で固定された閉塞板２５により閉塞される。
【００１２】
排気膨張部１７は、上流側から下流側に向けて外径が縮小する筒状の部材であって、４個の半円を円周方向に９０°間隔で配置した異形断面を有して４本の排気管１６…に溶接Ｗ1 により接続される上流端から、円形断面を有して１本の排気集合管１８に接続される下流端に向けて、その断面形状が滑らかに変化している。排気膨張部１７の内部に配置された触媒コンバータ２６は、多数のパンチング孔２６1 …が形成されたパイプ状の触媒担体の全表面に白金やロジウム等の触媒を担持したものから構成される。触媒コンバータ２６の軸線Ｌは排気膨張部１７の内部における排気ガスの流れ方向に沿うように配置されており、その上流端は４本の排気管１６…の下流端の近傍に達しており、その下流端は排気膨張部１７に溶接Ｗ2 により接続された排気集合管１８の内部に距離Ａだけ突出している。
【００１３】
排気膨張部１７における排気ガスの通路断面積は、４本の排気管１６…の通路断面積の総和よりも大きく、かつ１本の排気集合管１８の通路断面積よりも大きくなっている。従って、排気膨張部１７を流れる排気ガスの流速は、排気管１６…あるいは排気集合管１８を流れる排気ガスの流速よりも小さくなる。
【００１４】
触媒コンバータ２６の外周面は、円筒状に形成された２個のインナーホルダ２７，２７に嵌合して摺動自在に支持されており、その半径方向外側に断面半円状に形成された２個のアウターホルダ２８，２８が嵌合して溶接Ｗ4 により固定され、更に前記インナーホルダ２７，２７およびアウターホルダ２８，２８間にスチールウール２９が充填される。排気膨張部１７の上流端近傍の内周面に、即ち４本の排気管１６…の下流端に隣接する位置に一対の取付ステー３０，３０が溶接Ｗ5 により固定される。
【００１５】
各取付ステー３０の上流端の断面は排気膨張部１７の内面形状に沿うように２個の円弧を接続した形状を有しており、そこから断面形状が半円状に変化した下流側部分が、前記アウターホルダ２８の外周面に溶接Ｗ6 により固定されるとともに、アウターホルダ２８およびインナーホルダ２７，２７に溶接Ｗ7 により固定される。そして取付ステー３０の中間部に２個の通孔３０1 ，３０1 が形成される。
【００１６】
次に、前述の構成を備えた参考例の作用について説明する。
【００１７】
多気筒のエンジンＥのシリンダヘッドから４本の排気管１６…に排出された排気ガスは、一体に束ねられた排気管１６…の下流端から排気膨張部１７の上流端に流入する。排気膨張部１７に流入した排気ガスの一部がパイプ状の触媒コンバータ２６の内側を流れ、また他の一部が２個の取付ステー３０，３０の間の空間あるいは該取付ステー３０，３０の通孔３０1 …を通過して触媒コンバータ２６の外側を流れ、更に排気ガスが触媒コンバータ２６の径方向内外一側から多数のパンチング孔２６…を通過して径方向内外他側に移動するように流れる間に、触媒コンバータ２６の表面に担持した触媒に接触して浄化される。そして浄化された排気ガスは、排気集合管１８およびマフラー１９を経て大気に排出される。
【００１８】
このように、４本の排気管１６…の下流側に接続されて通路断面積が増加する排気膨張部１７に触媒コンバータ２６を配置するとともに、その触媒コンバータ２６をパイプ状に形成して排気ガスの流れる方向に沿うように配置したので、触媒コンバータ２６による排気ガスの流通抵抗の増加を低く抑えてエンジン出力の低下を防止することが可能になる。また触媒コンバータ２６は多数のパンチング孔２６1 …を備えているために触媒の担持面積が増加し、しかも排気ガスの流れを一部阻止する取付ステー３０，３０によって触媒コンバータ２６の径方向内外一側および他側間の排気ガスの流通が促進されるため、排気ガスを触媒に効果的に接触させて浄化効率を高めることができる。更に、触媒コンバータ２６の一部が排気集合管１８の内部に延びているため、排気ガスを排気膨張部１７から排気集合管１８にスムーズに導いて流通抵抗を低減することができる。
【００１９】
取付ステー３０，３０が固定される排気膨張部１７の上流端近傍は４本の排気管１６…の結合によって剛性が高められており、かつ取付ステー３０，３０自体も湾曲した断面形状によって高い曲げ剛性を有するため、取付ステー３０，３０による触媒コンバータ２６の取付剛性を充分に高めることができる。
【００２０】
次に、図６および図７に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００２１】
上述した参考例では２個の取付ステー３０，３０によって触媒コンバータ２６を排気膨張部１７に支持していたが、本実施例では触媒コンバータ２６が１個の取付ステー３１によって排気膨張部１７に支持される。取付ステー３１は断面波形に形成された板体から構成されており、その両端部を排気膨張部１７の内壁面に溶接Ｗ8 により固定するとともに、その中間部を触媒コンバータ２６を保持する２個のアウターホルダー２８，２８に溶接Ｗ9 により固定することにより、触媒コンバータ２６が排気膨張部１７に支持される。
【００２２】
この排気膨張部１７の中間部の内壁面は、その上流端の、４個の半円を周方向に並べた前記異形断面に対応して周方向に並ぶ４つの横断面半円状の凹面を有しており、前記取付ステー３１の両端部は、排気膨張部１７の中間部の内壁面の異なる２つの前記凹面にそれぞれ沿うように形成されていて、該２つの凹面にそれぞれ溶接Ｗ8 される。
【００２３】
この実施例によれば、取付ステー３１が１個で済むために部品点数が減少するだけでなく、取付ステー３１が排気ガスの流れ方向に対して略平行に配置されていることと相俟って、排気ガスの流通抵抗を更に低減することができる。
【００２４】
以上、参考例及び本発明の実施例を詳述したが、本発明はそ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可能である。
【００２５】
例えば、実施例では排気膨張部１７において４本の排気管１６…を集合させているが、集合させる排気管１６…の数は４本に限定されるのではない。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、複数の排気管の下流側に形成された排気ガスの通路断面積が増大する排気膨張部に触媒コンバータを配置したので、その触媒コンバータによる排気ガスの流通抵抗の増加を最小限に抑えることができる。しかも触媒コンバータを、径方向内外を排気ガスが通過し得るパイプ状に形成して排気ガスが流れる方向に軸線を沿わせて配置したことにより、排気ガスのスムーズな流れを可能にして排気ガスの流通抵抗を更に効果的に低減することができるだけでなく、触媒コンバータに排気ガスを効果的に接触させて浄化効率を高めることができる。また取付ステーを、前記軸線と直交する横断面で見て波形に形成される板体から構成して、その取付ステーの両端部を排気膨張部の内壁面に、またその取付ステーの中間部を触媒コンバータにそれぞれ固定したので、取付ステーが１個で済むために部品点数が減少するだけでなく、取付ステーが排気ガスの流れ方向に対して略平行に配置されていることと相俟って、排気ガスの流通抵抗を更に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例に係る排気ガス浄化装置を備えた自動二輪車の全体側面図
【図２】  図１の２部拡大断面図
【図３】  図２の３−３線断面図
【図４】  図２の４−４線断面図
【図５】  図４の５−５線断面図
【図６】  本発明の実施例に係る、前記図２に対応する図
【図７】  図６の７−７線断面図
【符号の説明】
１６      排気管
１７      排気膨張部
２６      触媒コンバータ
２７      インナーホルダ
２８      アウターホルダ
２９      スチールウール
３１      取付ステー
Ａ        距離
Ｅ        エンジン
Ｌ        軸線
【図１】
0004331816.tif 000002
【図２】
0004331816.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004331816.tif 000007
【図７】
0004331816.tif 000008