JP4673789B2 - 排気管 - Google Patents

Description

本発明は、触媒体を内蔵する排気管の改良に関する。

排気ガスを浄化する触媒体を内蔵する排気管の構造が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−３０３２３６号公報（図３）

特許文献１の図３は排気浄化装置の断面図であり、第１排気管１１の他端部１１ｂに、触媒を担持させた内管１４の一端部１４ａが取り付けられ、この内管１４の一端部１４ａに、第２排気管１２が取り付けられ、この第２排気管１２の膨出部１２ｃに、支持部材１６が配置され、この支持部材１６で内管１４の他端部１４ｂを伸縮自在に支持する。なお、内管１４の壁面には多数の孔が形成されている。

触媒体を担持させた内管１４に、多数の孔が形成されているので、内管１４内の排気ガスは、内管１４の内側をそのまま通過するとともに排気ガスの一部は多数の孔を通過し、内管１４と第２排気管１２間に形成した通路を通過する。

しかし、内管１４と第２排気管１２間に形成した通路は、体積（容量）が僅かであるとともに略一定の断面積であるため、消音効果が十分ではない。
多機能化を図る上で、触媒体を内蔵する排気管であっても、排気ガスの浄化作用に加えて、消音作用を発揮する排気管が望まれる。

本発明は、排気ガスの浄化作用に加えて、消音作用を十分に発揮する排気管を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、触媒体を内蔵する排気管において、排気管は、断面積が徐々に増加する拡径部を含み、この拡径部の下流側に排気ガスを整流する多孔板を備え、触媒体は、円筒状の筒体を備え、この筒体内を排気ガスが通過することで、排気ガスを浄化すると共に、支持部材を介して拡径部に、この拡径部の内周面と触媒体の外周面との間に隙間を形成した状態で設けられ、支持部材は、拡径部の前部に位置し触媒体の上流側端部を支える上流側支持部材と、触媒体の下流側端部を支える下流側支持部材とからなり、隙間は、上流側支持部材に向かって徐々に小さくなり、多孔板は、排気管の下流側に一体的に設けられる消音器内を前後に第１室と第２室とに区切るものであり、消音器の延出方向に直交する平面を備え、この平面に複数の小孔が設けられ、上流側支持部材は、排気管の一部を内側に折り曲げて形成され、隙間を上流側支持部材で閉塞するようにして触媒体を支持し、
下流側支持部材には、触媒体の周囲にて複数の開口部が設けられ、下流側支持部材と多孔板との間に形成される第１室と隙間とを連通するようにし、触媒体から流出した排気ガスが拡散する第１室は、下流側支持部材と多孔板との間に形成され、円筒状の触媒体は、筒体の軸方向が、多孔板の平面に対して傾斜するように、拡径部内に設けられ、触媒体内を通る排気ガスの一部が多孔板を通過し、一部が多孔板で反転して隙間へ流れ得るように構成し、多孔板で反転され隙間に入った排気ガスを上流側支持部材で再び反転して多孔板側へ戻すようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、触媒体は、排気管に沿って延びる筒体と、この筒体の内周に触媒を担持した触媒担体とからなり、筒体の後端に、触媒を担持させない非担持部が設けられ、この非担持部に対応する部位が下流側支持部材で支持されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、排気管は、断面積が徐々に増加する拡径部を含み、この拡径部の下流側に多孔板を備え、排気管を通る排気ガスの一部が多孔板で反転して拡径部と触媒体との間の隙間を流れ得るように構成した。
径が一定の排気管に比較して、断面積が徐々に増加する排気管の方が膨張室の容積を稼ぐことができる。本発明の排気管は、断面積が徐々に増加する拡径部を含み、容積の大きな膨張室を有するので、高い消音効果を発揮することができる。

また、高温の排気ガスの一部は、多孔板により反転し、隙間に還流し、筒体の外側を暖めながら、排気管の下流側に吐出される。隙間に排気ガスを通過させることによって、触媒体は、内側からだけでなく外側からも加熱されるので、エンジン始動後速やかに、触媒体の温度を高めることができる。この結果、触媒体を早期に活性化することができる。
また、上流側支持部材は、排気管の一部と一体成形されるので、触媒体の上流側端部に特別な支持部材を必要としない。従って、部品点数を削減することができる。

請求項２に係る発明では、触媒体は、排気管に沿って延びる筒体と、この筒体の内周に担持した触媒担体とからなるので、筒体の内側と外側から加熱されることから、エンジン始動後一層速やかに、触媒体の温度を高めることができる。
筒体に、触媒担体と非担持部が設けられ、この非担持部に、下流側支持部材が設けられているので、触媒担体から下流側支持部材に伝わる熱影響を小さくできる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。図中、「左」、「右」、「上」、「下」、「前」、「後」は各々運転者からみた方向を示す。なお、図面は符号の向きにみるものとする。
図１は本発明に係る自動二輪車の左側面図であり、自動二輪車１０は、車体フレーム１１を備え、この車体フレーム１１を、前端に設けられるヘッドパイプ１２と、このヘッドパイプ１２からエンジン１３の上部を通過させた後、下方に延出される左右一対のメインフレーム１４、１４（手前側の符号１４のみ示す。）と、ヘッドパイプ１２からエンジン１３の前部を通過させて下方に延出される左右一対のダウンフレーム１５、１５（手前側の符号１５のみ示す。）と、これらのメインフレーム１４、１４の屈曲部１４ｋ、１４ｋ（手前側の符号１４ｋのみ示す。）から後方に延出されるシートレール１６、１６（手前側の符号１６のみ示す。）と、これらのシートレール１６、１６を支持するようにメインフレーム１４、１４の下端部との間に連結されるシートステー１７、１７（手前側の符号１７のみ示す。）とで構成した車両である。
なお、車体３０には、車体フレーム１１が含まれる。

自動二輪車１０は、ヘッドパイプ１２の内側に操舵軸１８が回動可能に設けられ、この操舵軸１８の上端及び下端から斜め前方にトップブリッジ１９とボトムブリッジ２０が延出されており、これらトップブリッジ１９とボトムブリッジ２０とにフロントフォーク２１が取り付けられ、このフロントフォーク２１の下端に前輪２２が取り付けられ、フロントフォーク２１の上部に操舵用ハンドル２３が取り付けられ、メインフレーム１４、１４の後部に備えられるリンク機構２４を介してリヤスイングアーム２５が上下揺動自在に取り付けられ、このリヤスイングアーム２５の後端に後輪２６が取り付けられ、リンク機構２４とリヤスイングアーム２５の間にリヤクッションユニット２７が設けられる。

エンジン１３の上方に、エアクリーナ３１（以下、エアクリーナユニット３１とも云う。）が配置される。また、シリンダブロック３３、３３（手前側の符号３３のみ示す。）の左側方には、前部排気管３４、３４、３４、３４（手前側の符号３４、３４のみ示す。）が接続され、これらの前部排気管３４、３４は、前方から後方に屈曲された後、後方に延出するように設けられる。そして、前部排気管３４、３４の後端部は、集合管３５に連結され１本になるとともに、この集合管３５は、後述する触媒体を内蔵する後部排気管３７に連結され、この後部排気管３７に消音器３６が連結されている。後部排気管３７と消音器３６とは一体化させた。後部排気管３７と消音器３６を含む排気管３９は、シートステー１７から後方に延出されるブラケット３８に取り付けられる。

すなわち、排気管３９は、エンジン１３に連結される前部排気管３４と、この前部排気管３４を１本にまとめる集合管３５と、この集合管３５の後部に連結される後部排気管３７と、からなる。後部排気管３７及び消音器３６の詳細構造は次図で説明する。

シリンダブロック３３の右側方には、左側方と同様に、前方から後方に順に、前部排気管、集合管、後部排気管、消音器が接続されている。

エンジン１３の支持部は、ダウンフレーム１５の下端部でエンジン１３の前部を支持する前支持部４１と、メインフレーム１４の下端部でエンジン１３の後下部を支持する後下支持部４２と、ピボット軸２４よりも上方でメインフレーム１４の後部１４ｂを介してエンジン１３の後部を保持する後支持部４３とからなる。

車体フレーム１１の前端に設けられるヘッドパイプ１２の後方でエアクリーナユニット３１の上方にエアバックモジュール５１が配置され、このエアバックモジュール５１の後方及びその周囲を囲うように燃料タンク５２が配置され、この燃料タンク５２の後方に乗員シート５３が配置される。すなわち、エアバッグモジュール５１は、乗員シート５３の前方に配置される。

図中、５６はラジエータユニット、５７はフロントカウル、５８はフロントフェンダ、５９はメインカウル、６１はリヤカウル、６２はリヤフェンダ、６３はサイドトランク、６４はメインスタンド、６５はサブタンクである。

図２は本発明に係る排気管とこの排気管と一体化される消音器の断面図である。
以下の説明において、集合管（図１の符号３５）と消音器３６の間に介在され排気ガスを浄化する触媒体７１を内蔵する後部排気管３７を、排気管７０と呼ぶこととする。

排気管７０は、集合管（図１の符号３５）の後端部に連結される連結管７２と、この連結管７２の後端部外周に嵌合するキャップ部材７３と、このキャップ部材７３の外周に嵌合する外排気管７４とを備える。外排気管７４の前部には、後方に向けその内径を拡大させた拡径部７５が含まれている。拡径部７５の内側には、触媒体７１が備えられている。

また、消音器３６は、外排気管７４の内側にメッシュスペーサ１１９を介して設けられる円筒状の内排気管８２と、この内排気管８２に設けられその内側を前後複数の部屋に区画する第１仕切板８３、第２仕切板８４及び第３仕切板８５と、内排気管８２の後端部を塞ぐリヤキャップ８６と、このリヤキャップ８６の後方に配置するテールキャップ８７と、からなる。
排気管７０と消音器３６は、拡径部７５と外排気管７４とを連結し一体的に形成されている。

支持部材７６と第１仕切板８３間に形成される部屋を第１室９１、第１仕切板８３と第２仕切板８４間に形成される部屋を第２室９２、第２仕切板８４と第３仕切板８５間に形成される部屋を第３室９３、第３仕切板８５とリヤキャップ８６間に形成される部屋を第４室９４とするとき、消音器３６は、第２仕切板８４と第３仕切板８５とに支持され第２室９２と第４室９４間を連通させる第１内管９６と、第３仕切板８５に支持され第３室９３と第４室９４間を連通させる第２内管９７と、第３仕切板８５及びリヤキャップ８６とに支持され第３室９３と消音器３６の外側の間を連通させる第３内管９８及び第４内管９９とを備える。１０１はステー部材である。

図３は本発明に係る排気管の要部断面図であり、排気管７０の構成要素である拡径部７５の内側に、上流側支持部材１２２及び下流側支持部材１２４を介して触媒体７１が配置され、拡径部７５と触媒体７１との間に隙間１１１が設けられている。

下流側支持部材１２４は、拡径部７５の内側に備えられる隙間１１１と触媒体７１の出口１１２との間を連通させる開口部１１３を有する。詳細は次図で説明する。
下流側支持部材１２４の下流側に、排気ガスの一部を堰き止める第１仕切板８３を兼ねる多孔板１１４が配置されている。

上流側支持部材１２２は、キャップ部材７３の後端部を内側に折り曲げて形成したものである。
上流支持部材７６に、クッションスペーサ１１６が取り付けられ、このクッションスペーサ１１６にホルダ部材１１７を介して触媒体７１が取り付けられている。

クッションスペーサ１１６は、触媒体７１の軸方向の伸縮を吸収可能に支持する部材である。
内排気管８２の前端部は、メッシュスペーサ１１９を介して外排気管７４によって支持されている。
なお、内排気管８２と外排気管７４との間に、グラスウール１１８が設けられている。

すなわち、支持部材７６は、触媒体７１の上流側端部１２１を支える上流側支持部材１２２と、触媒体７１の下流側端部１２３を支える下流側支持部材１２４とからなり、上流側支持部材１２２は、排気管７０に一体形成されている。
上流側支持部材１２２は、排気管７０の一部と一体成形されるので、特別な支持部材を必要としない。従って、部品点数を削減することができる。

触媒体７１は、筒体１２７と、この筒体１２７に設けられ触媒を担持する触媒担体１２９とを備える。筒体１２７の後端１２７ｂに、触媒を担持させない非担持部１２８が設けられ、この非担持部１２８に対応する部位が下流側支持部材１２４で支持されている。

筒体１２７に、触媒を担持させない非担持部１２８が設けられ、この非担持部１２８に、下流側支持部材１２４が設けられている。触媒担体１２９は排気ガスと接触して高温になる。一方、非担持部１２８は触媒担体１２９と比較して低温になる。この結果、触媒担体１２９から下流側支持部材１２４に伝わる熱量は小さくなり、下流側支持部材１２４が高温になることを防止することができる。

図４は図３の４−４線断面図であり、排気管（図３の符号７０）の上流側と下流側を仕切るとともに触媒体（図３の符号７１）の下流側端部を支持する下流側支持部材１２４は、外排気管７４に取り付けられており、触媒体７１の周囲に３つの開口部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃが備えられていることを示す。

開口部１１３は、下流側支持部材１２４の上部に設けられる第１上開口部１１３ａ及び第２上開口部１１３ｂと、下流側支持部材１２４の下部に設けられる下開口部１１３ｃとからなる。

図５は図３の５−５線断面図であり、外排気管７４の内側に内排気管８２が配置され、この内排気管８２に多数の小孔１３１・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）を有する多孔板１１４が取り付けられていることを示す。
多孔板１１４は、排気ガスの流れを整流する作用を有する。

図３に戻って、排気管７０は、断面積が徐々に増加する拡径部７５を含み、この拡径部７５の下流側に排気ガスを整流する多孔板１１４を備え、触媒体７１は、支持部材７６を介して拡径部７５に設けられ、排気管７０を通る排気ガスの一部が多孔板１１４で反転して拡径部７５と触媒体７１との間の隙間１１１を流れ得るように構成したものである。

以上に述べた排気管の作用を次に述べる。
図６は触媒体を通過した排気ガスが還流することを説明する作用図である。
（ａ）において、触媒体７１の内側を流量Ａ１で通過した排気ガスは、第１室９１で膨張し、第１仕切板８３としての多孔板１１４を流量Ａ２で通過し、第２室９２に流れる。また、排気ガスの一部は、多孔板１１４により反転し、流量Ａ３で下開口部１１３ｃから隙間１１１に流れる。流量の関係は、Ａ１＝Ａ２+Ａ３である。

触媒体７１と拡径部７５との間に隙間１１１を形成するので、第１室９１の容積に隙間１１１の容積を加えた容積が膨張室の容積となる。
触媒体７１の筒体１２７を通過した排気ガスは、膨張室の１つである第１室９１で膨張するが、膨張室の容積は第１室９１に隙間１１１を加えた容積となり、膨張室の容積を増やすことができるため、排気管７０に排気ガスの音を減らす効果（消音効果）をもたせることができる。

（ｂ）において、下開口部１１３ｃを流量Ａ３で通過した排気ガスは、隙間１１１に入り、触媒体７１の周囲で拡径部７５の内壁を上方に移動し、下流側支持部材１２４の上部に備えられている第１上開口部１１３ａから流量Ａ４で通過して第１室９１に流れるとともに、第２上開口部１１３ｂから流量Ａ５で通過して第１室９１に流れる。流量Ａ４の排気ガスと流量Ａ５の排気ガスは、第１室９１で混合され、多孔板１１４に開けた小孔１３１・・・を流量Ａ６で通過し、第２室に到達する。流量の関係は、Ａ３＝Ａ４+Ａ５、Ａ４＋Ａ５＝Ａ６である。

触媒体７１は、排気管７０に沿って延びる筒体１２７と、この筒体１２７の内周に担持した触媒担体１２９とからなるので、筒体１２７の内側を通過した高温の排気ガスの一部は、多孔板１１４により反転し、隙間１１１に流れ、筒体１２７の外側を暖めながら、再度、排気管７０の下流側に吐出される。

隙間１１１に排気ガスを流すことによって、触媒体７１の筒体１２７は、この筒体１２７の内側及び外側から加熱されるので、エンジン始動後一層速やかに、触媒体７１の温度を上昇させることができる。この結果、触媒体７１を早期に活性化することができる。

図７は本発明に係る排気管の作用説明図であり、多孔板１１４で反転させた流量Ａ３の排気ガスは、下開口部１１３を通過して触媒体７１と拡径部７５との間に形成した隙間１１１に入り、熱をもっているため、隙間１１１を上昇し、第１上開口部１１３を流量Ａ４で通過するとともに第２上開口部１１３を流量Ａ５で通過する。流量Ａ４の排気ガス及び流量Ａ５の排気ガスは、多孔板１１４の手前で混合され、多孔板１１４を流量Ａ６で通過する。流量の関係は、Ａ３＝Ａ４+Ａ５、Ａ４＋Ａ５＝Ａ６である。

すなわち、拡径部７５の下流側に排気ガスを整流する多孔板１１４が備えられているので、触媒体７１の内側を通過した排気ガスの一部は、多孔板１１４により反転する。排気管７０を通る排気ガスの一部が多孔板１１４で反転して拡径部７５と触媒体７１との間の隙間１１１を流れ得るように構成した。

図２に戻って、多孔板１１４を通過して第２室９２に入った排気ガスは、流量Ｂ１で第１内管９６を通過して第４室９４に流れ、第２内管９７を通過して第３室９３に流れ、第３室９３の排気ガスは、流量Ｂ２１で第３内管９８を通過して外部に排出されるとともに、流量Ｂ２２で第４内管９９を通過して外部に排出される。流量の関係は、Ｂ１＝Ｂ２１+Ｂ２２である。

尚、請求項１では、触媒体は、筒体と、この筒体の内周に担持した触媒担体とからなる構造をもつ触媒体でなくても良い。例えば、ハニカム構造をもつ触媒体でも良い。
また、請求項１では、触媒体を支持する支持部材の一部又は全ては、排気管に一体形成されなくても良く、排気管とは別部材で構成することは差し支えない。
さらに、請求項１では、触媒体の支持部は、触媒担体を有する部位を支持することは差し支えない。

本発明の排気管は、自動二輪車に好適である。

本発明に係る排気管を備えた自動二輪車の左側面図である。 本発明に係る排気管とこの排気管と一体化される消音器の断面図である。 本発明に係る排気管の要部断面図である。 図３の４−４線断面図である。 図３の５−５線断面図である。 触媒体を通過した排気ガスが還流することを説明する作用図である。 本発明に係る排気管の作用説明図である。

符号の説明

７０…排気管、７１…触媒体、７５…拡径部、７６…支持部材、１１１…隙間、１１４…多孔板、１２１…触媒体の上流側端部、１２２…上流側支持部材、１２３…触媒体の下流側端部、１２４…下流側支持部材、１２７…筒体、１２８…非担持部、１２９…触媒担体。

Claims (2)

1. 触媒体（７１）を内蔵する排気管（７０）において、
   前記排気管（７０）は、断面積が徐々に増加する拡径部（７５）を含み、この拡径部（７５）の下流側に排気ガスを整流する多孔板（１１４）を備え、前記触媒体（７１）は、円筒状の筒体（１２７）を備え、この筒体（１２７）内を排気ガスが通過することで、排気ガスを浄化すると共に、支持部材（７６）を介して前記拡径部（７５）に、この拡径部（７５）の内周面と前記触媒体（７１）の外周面との間に隙間（１１１）を形成した状態で設けられ、
   前記支持部材（７６）は、前記拡径部（７５）の前部に位置し前記触媒体（７１）の上流側端部を支える上流側支持部材（１２２）と、前記触媒体（７１）の下流側端部を支える下流側支持部材（１２４）とからなり、
   前記隙間（１１１）は、前記上流側支持部材（１２２）に向かって徐々に小さくなり、
   前記多孔板（１１４）は、前記排気管（７０）の下流側に一体的に設けられる消音器（３６）内を前後に第１室（９１）と第２室（９２）とに区切るものであり、前記消音器（３６）の延出方向に直交する平面を備え、この平面に複数の小孔（１３１）が設けられ、
   前記上流側支持部材（１２２）は、前記排気管（７０）の一部を内側に折り曲げて形成され、前記隙間（１１１）を前記上流側支持部材（１２２）で閉塞するようにして前記触媒体（７１）を支持し、
   前記下流側支持部材（１２４）には、前記触媒体（７１）の周囲にて複数の開口部（１１３）が設けられ、前記下流側支持部材（１２４）と前記多孔板（１１４）との間に形成される前記第１室（９１）と前記隙間（１１１）とを連通するようにし、
   前記触媒体（７１）から流出した排気ガスが拡散する前記第１室（９１）は、前記下流側支持部材（１２４）と前記多孔板（１１４）との間に形成され、
   円筒状の前記触媒体（７１）は、前記筒体（１２７）の軸方向が、前記多孔板（１１４）の前記平面に対して傾斜するように、前記拡径部（７５）内に設けられ、
   前記触媒体（７１）内を通る排気ガスの一部が前記多孔板（１１４）を通過し、一部が前記多孔板（１１４）で反転して前記隙間（１１１）へ流れ得るように構成し、
   前記多孔板（１１４）で反転され前記隙間（１１１）に入った排気ガスを前記上流側支持部材（１２２）で再び反転して前記多孔板（１１４）側へ戻すようにしたことを特徴とする排気管。
2. 前記触媒体（７１）は、前記排気管（７０）に沿って延びる前記筒体（１２７）と、この筒体（１２７）の内周に触媒を担持した触媒担体（１２９）とからなり、
   前記筒体（１２７）の後端に、触媒を担持させない非担持部（１２８）が設けられ、この非担持部（１２８）に対応する部位が前記下流側支持部材（１２４）で支持されている
   ることを特徴とする請求項１記載の排気管。

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