特許 6000168 触媒コンバータ付きマフラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6000168

(24)【登録日】2016年9月9日

(45)【発行日】2016年9月28日

(54)【発明の名称】触媒コンバータ付きマフラ

(51)【国際特許分類】

   F01N 1/08 20060101AFI20160915BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20160915BHJP

【ＦＩ】

   F01N1/08 K

   F01N1/08 L

   F01N3/24 J

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-47813(P2013-47813)

(22)【出願日】2013年3月11日

(65)【公開番号】特開2014-173520(P2014-173520A)

(43)【公開日】2014年9月22日

【審査請求日】2015年11月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100071870

【弁理士】

【氏名又は名称】落合 健

(74)【代理人】

【識別番号】100097618

【弁理士】

【氏名又は名称】仁木 一明

(74)【代理人】

【識別番号】100152227

【弁理士】

【氏名又は名称】▲ぬで▼島 愼二

(72)【発明者】

【氏名】八十科 紗耶佳

【審査官】 稲村 正義

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２９３４６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１５０３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−２５６１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−５５８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−４６２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−８８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３２３７３３３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 実開平１−１４９５１２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ １／００−１／２４，１３／００−１３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マフラボックス（２２）と，このマフラボックス（２２）に設けられてエンジン（Ｅ）に接続される排気入口管（３３）と，同マフラボックス（２２）に設けられて大気に開口する排気出口管（３４）と，前記マフラボックス（２２）内で前記排気入口管（３３）及び排気出口管（３４）間を連通する排気経路に介装される触媒コンバータ（３５）とを備える，触媒コンバータ付きマフラにおいて，
前記マフラボックス（２２）を，互いに開放面を突き合わせて結合される第１及び第２ボックス半体（２３，２４）と，これら第１及び第２ボックス半体（２３，２４）間に重ねて介装されてマフラボックス（２２）内を第１及び第２消音室（２８，２９）に仕切ると共に，相互間に第３消音室（３０）を画成する第１及び第２隔壁板（２５，２６）とより構成し，前記触媒コンバータ（３５）を収容して保持する円筒状の保持筒（３６）の一端開口部を前記排気入口管（３３）に接続し，前記一対の隔壁板（２５，２６）により前記保持筒（３６）を，その外周面を包むようにして支持し，前記保持筒（３６）の他端開口部を，前記第１，第２及び第３消音室（２８〜３０）を順次介して前記排気出口管（３４）に連通したことを特徴とする，触媒コンバータ付きマフラ。

【請求項2】

請求項１に記載の触媒コンバータ付きマフラにおいて，
前記第１隔壁板（２５）に，前記保持筒（３６）の他端開口部を第１消音室（２８）に開放する開口部（３７）を設け，前記第１及び第２隔壁板（２５，２６）の少なくとも一方に，前記第１及び第２消音室（２８，２９）間を連通する第１消音孔（３９）を設け，また前記第２隔壁板（２６）に，前記第２及び第３消音室（２９，３０）間を連通する第２消音孔（４０）を設けると共に，前記第３消音室（３０）に前記排気出口管（３４）を接続したことを特徴とする，触媒コンバータ付きマフラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は，マフラボックスと，このマフラボックスに設けられてエンジンに接続される排気入口管と，同マフラボックスに設けられて大気に開口する排気出口管と，前記マフラボックス内で前記排気入口管及び排気出口管間を連通する排気経路に介装される触媒コンバータとを備える，触媒コンバータ付きマフラの改良に関する。

【背景技術】

【0002】

かゝる触媒コンバータ付きマフラは，例えば特許文献１に開示されるように，既に知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３２３７３３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のこの種の触媒コンバータ付きマフラでは，マフラボックス内で触媒コンバータを安定良く支持するために，相互に比較的広い間隔をあけて触媒コンバータの軸方向両端部を支持する一対の隔壁を備えており，これら隔壁が相互に大きく間隔をあけて配置されることでマフラが大型化している。このようなマフラの大型化は，特に各種作業機と結合される汎用エンジンでは，マフラの他物との干渉を招き易くなり，好ましくない。

【0005】

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，マフラボックス内で一対の隔壁により触媒コンバータを安定良く，且つコンパクトに支持し得るようにした前記触媒コンバータ付きマフラ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】

【0006】

上記目的を達成するために，本発明は，マフラボックスと，このマフラボックスに設けられてエンジンに接続される排気入口管と，同マフラボックスに設けられて大気に開口する排気出口管と，前記マフラボックス内で前記排気入口管及び排気出口管間を連通する排気経路に介装される触媒コンバータとを備える，触媒コンバータ付きマフラにおいて，前記マフラボックスを，互いに開放面を突き合わせて結合される第１及び第２ボックス半体と，これら第１及び第２ボックス半体間に重ねて介装されてマフラボックス内を第１及び第２消音室に仕切ると共に，相互間に第３消音室を画成する第１及び第２隔壁板とより構成し，前記触媒コンバータを収容して保持する円筒状の保持筒の一端開口部を前記排気入口管に接続し，前記一対の隔壁板により前記保持筒を，その外周面を包むようにして支持し，前記保持筒の他端開口部を，前記第１，第２及び第３消音室を順次介して前記排気出口管に連通したことを第１の特徴とする。

【0007】

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記第１隔壁板に，前記保持筒の他端開口部を第１消音室に開放する開口部を設け，前記第１及び第２隔壁板の少なくとも一方に，前記第１及び第２消音室間を連通する第１消音孔を設け，また前記第２隔壁板に，前記第２及び第３消音室間を連通する第２消音孔を設けると共に，前記第３消音室に前記排気出口管を接続したことを第２の特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の第１の特徴によれば，マフラボックスを，互いに開放面を突き合わせて結合される第１及び第２ボックス半体と，これら第１及び第２ボックス半体間に重ねて介装されてマフラボックス内を第１及び第２消音室に仕切ると共に，相互間に第３消音室を画成する第１及び第２隔壁板とより構成し，触媒コンバータを収容して保持する円筒状の保持筒の一端開口部を排気入口管に接続し，一対の隔壁板により保持筒を，その外周面を包むようにして支持し，保持筒の他端開口部を，第１，第２及び第３消音室を順次介して排気出口管に連通したので，触媒の保持筒を支持すべく第１及び第２隔壁板間を広げる間隔は，保持筒の直径に対応する比較的狭いもので済み，これにより触媒コンバータ付きマフラのコンパクト化を図ることができる。また一対の隔壁板が保持筒の外周面を包むことで，保持筒を強固に支持することができる。また第１及び第２隔壁板が保持筒の全周にわたって溶接ができることから，排ガスが漏れなく触媒コンバータに導かれることになる。

【0009】

しかも，万一，触媒コンバータで発火が生じても，その火炎は，第１，第２及び第３消音室を通過する間に消炎され，火炎が排気出口管から外部に排出することを防ぐことができる。

【0010】

本発明の第２の特徴によれば，第１隔壁板に，保持筒の他端開口部を第１消音室に開放する開口部を設け，第１及び第２隔壁板の少なくとも一方に，第１及び第２消音室間を連通する第１消音孔を設け，また第２隔壁板に，第２及び第３消音室間を連通する第２消音孔を設けると共に，第３消音室に排気出口管を接続したので，触媒コンバータで発生した火炎は，前記開口部，第１消音室，第１消音孔，第２消音室，第２消音孔及び第３消音室よりなる比較的長い排気経路を通過する間に確実に消炎することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る汎用エンジンの側面図。

【図2】図１の２−２線拡大断面図で触媒コンバータ付きマフラを示す。

【図3】図１の３−３線拡大断面図で触媒コンバータ付きマフラを示す。

【図4】図２の４矢視図で第２隔壁板を示す。

【図5】図４の５−５線断面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

【0013】

先ず図１において，発電機その他の各種作業機を駆動するための汎用エンジンＥは，下端に据え付けフランジ１ａを有するクランクケース１と，このクランクケース１の上部に連設されてクランクケース１の一側方へ傾斜するシリンダブロック２と，このシリンダブロック２の上端に連設されるシリンダヘッド３とを備える。シリンダヘッド３の，吸気ポートが開口する一側面には気化器４が取り付けられ，この気化器４の空気入口に，エンジンＥの吸気を濾過するエアクリーナ８が接続される。上記据え付けフランジ１ａは，エンジンＥを支持する作業機のフレームＦ上に取り付けられる。

【0014】

またシリンダヘッド３の他側面に突設される排気管５には，触媒コンバータ付きのマフラ６の排気入口管３３が接続され，このマフラ６は，シリンダブロック２の一側方に配置される。

【0015】

マフラ６の排気入口管３３の一側部には２次空気導入管１０の下流端が接続され，この２次空気導入管１０の上流端には，一方向弁１１を介して専用のエアフィルタ１２が接続される。２次空気導入管１０の中間部は，ステー４５を介してマフラ６に連結される。

【0016】

エアフィルタ１２は，それが有するブラケット１３をシリンダブロック２又はシリンダヘッド４にボルトで締結することで固定されると共に，エンジンＥのクランクケース１とシリンダブロック２の下面との間のスペースに配置される。このエアフィルタ１２は，その空気入口１２ａがマフラ６の排気出口管３４の開口方向と同じ方向を指向するように構成される。

【0017】

一方向弁１１は，排気脈動に敏感に応動するリード弁で構成され，エンジンＥの排気脈動の正圧を受けると閉弁し，負圧を受けると開弁するようになっている。この一方向弁１１は，エアフィルタ１２の一側壁に取り付けられる。

【0018】

前記２次空気導入管１０は銅製であって，その上流端は，一方向弁１１の出口管１６にゴムチューブ１７を介して接続される。このようにゴムチューブ１７をジョイントとして使用するので，２次空気導入管１０の一方向弁１１への接続を容易に行うことができる。この２次空気導入管１０は，一方向弁１１からマフラ６の上方へ延び，そして蛇行して排気入口管３３に達するように配管され，これにより２次空気導入管１０の管長が極力長く設定される。

【0019】

一方向弁１１又はその近傍に，周囲温度が所定値以上となることを検出してエンジンＥの運転を停止させる感温センサ１８が付設される。また一方向弁１１には，２次空気導入管１０の内壁に結露して流下する水滴を外部に排出するドレーン口１９が設けられ，それは通常，ドレーンボルト２０により閉鎖される。而して，蛇行する２次空気導入管１０の各部は，その内壁に結露した水滴が停滞しないよう，水平に，もしくは下り勾配を付して配置される。

【0020】

次に，図２〜図５により，マフラ６の構造について説明する。

【0021】

マフラ６は，その側面に溶接したブラケット２１が作業機のフレームＦにボルトで締結，固定される。マフラ６の主体をなすマフラボックス２２は，互いに開放面を突き合わせる第１及び第２ボックス半体２３，２４と，これら第１及び第２ボックス半体２３，２４間に挟持される，互いに外周端部を重ね合わせる第１及び第２隔壁板２５，２６の四者をかしめ結合して構成され，そのかしめ結合に用いられるかしめ縁部２７は，第１及び第３ボックス半体２３，２４の一方の外周端に，他方の外周端と第１及び第２隔壁板２５，２６の外周端とを包み込むように断面Ｕ字状に形成される。第１ボックス半体２３及び第１隔壁板２５間には第１消音室２８が，また第２ボックス半体２４及び第２隔壁板２６間には第２消音室２９が，さらに第１及び第２隔壁板２５，２６間には第３消音室３０がそれぞれ画成される。

【0022】

マフラボックス２２の一角でかしめ縁部２７が切欠かれると共に，第１及び第２隔壁板２５，２６間がパイプ状に押し広げられ（図２参照），そのパイプ状に押し広げられた部分３１の内周面に繋ぎ管３２が嵌挿され，さらに繋ぎ管３２の内周面に排気入口管３３が嵌挿され，これら繋ぎ管３２及び排気入口管３３は，マフラボックス２２に溶接される。

【0023】

繋ぎ管３２は，マフラボックス２２内で漏斗状に拡径した拡径部３２ａを有し，その拡径部３２ａには，触媒コンバータ３５を収容保持する円筒状の保持筒３６の一端開口部が嵌合して溶接される。この保持筒３６は第１及び第２隔壁板２５，２６により支持されるもので，保持筒３６の外周面が第１及び第２隔壁板２５，２６によって半径方向両側から包み込まれる（図５参照）。そして，第１隔壁板２５には，保持筒３６の他端開口を第１消音室２８に開放する開口部３７（図２参照）が設けられる。

【0024】

また第１及び第２隔壁板２５，２６の，第１及び第２消音室２９間を仕切る部分では，第１及び第２隔壁板２５，２６の一方に開口３８（図４及び図５参照）が設けれら，その他方には，上記開口３８において第１及び第２消音室２８，２９間を連通する多数の第１消音孔３９，３９…が穿設される。

【0025】

さらに第２隔壁板２６には，第２及び第３消音室２９，３０間を連通する多数の第２消音孔４０，４０…が穿設される（図３参照）。

【0026】

上記第３消音室３０は，排気出口管３４により大気に開放されるもので，その排気出口管３４は，第１隔壁板２５及び第１ボックス半体２３間にわたって溶接される出口管外筒４２により支持される。排気出口管３４には，出口管外筒４２内に向かって開口する多数の第３消音孔４１，４１…が穿設され，排気出口管３４内には，第３消音孔４１，４１…に臨むグラスウール等の吸音材４３が充填される。

【0027】

またマフラボックス２２の内面には，第１及び第２消音室２８，２９にそれぞれ臨む断熱・吸音材４４が張り付けられる。

【0028】

次に，この実施形態の作用について説明する。

【0029】

エンジンＥの運転中，その排気管５から排気入口管３３に排出された排ガスは，マフラ６内を次のように通過する。即ち，繋ぎ管３２，触媒コンバータ３５，開口部３７，第１消音室２７，第１消音孔３９，３９…，第２消音室２９，第２消音孔４０，４０…，第３消音室３０，及び第３消音孔４１，４１…付きの排気出口管３４を順次通過して消音され，大気に放出される。その間，触媒コンバータ３５において，排ガス中のＨＣ及びＣＯ₂ は酸化反応により無害化され，ＮＯｘは還元反応により無害化されるもので，それらの無害化反応を促進すべく，エンジンＥの排気脈動を利用して２次空気が上記排ガス中に次のように供給される。

【0030】

エンジンＥの排気行程で排気入口管３３内で発生する排気脈動の正圧が２次空気導入管１０を経て一方向弁１１に伝達すると，一方向弁１１は閉弁して，その正圧のエアフィルタ１２側への伝達を阻止する。次に，排気脈動の負圧が，２次空気導入管１０を経て一方向弁１１に伝達すると，一方向弁１１は開弁して，エアフィルタ１２へ伝達し，それに伴ない大気がエアフィルタ１２に引き込まれ，濾過され，一方向弁１１及び２次空気導入管１０を通して排気入口管３３内に吸入され，排気入口管３３内で排ガスと良好に混合した上で触媒コンバータ３５に供給されることになり，前記無害化反応を効果的に促進することができる。

【0031】

ところで，排ガスに混入する２次空気は，エンジンＥのエアクリーナ８から独立する専用のエアフィルタ１２で濾過されるので，エンジンＥの吸気脈動と排気脈動とが相互干渉することを防ぎ，エンジンＥの吸気脈動や慣性効果を利用した出力性能を充分に発揮することができると共に，排気脈動を利用した２次空気の排ガスへの供給を確実に行うことができる。

【0032】

しかも，エアフィルタ１２は，エンジンＥのクランクケース１とシリンダブロック２の下面との間に配置されるので，エンジンＥのクランクケース１とシリンダブロック２の下面との間の本来デッドスペースとなる箇所をエアフィルタ１２の設置に有効利用することになり，その設置によるエンジンＥ全体の外形の大型化を抑制することができる。

【0033】

その上，シリンダブロック２の下方に配置されるエアフィルタ１２に付設した一方向弁１１と，シリンダヘッド３に接続される排気入口管３３との間の距離が比較的長いこと，一方向弁１１と排気入口管３３とを接続する２次空気導入管１０がマフラ６の上方で蛇行するように配管されることにより，２次空気導入管１０の全長を充分長く確保することができ，負圧による２次空気の吸気慣性を効果的に利用して，排ガスへの２次空気の供給を確実にし，触媒コンバータ３５での前記無害化反応を，より効果的に行わせることができる。

【0034】

万一，一方向弁１１が故障して開き放しとなり，このため，排ガスが２次空気導入管１０を経てエアフィルタ１２側まで侵入してきて，エアフィルタ１２の空気入口１２ａから大気に放出されることが生じても，その空気入口１２ａは，マフラ６の排気出口管３４の排気出口と同方向を向いており，一般的にマフラ６の排気出口には障害物を対置させていないから，上記空気入口１２ａから放出される排ガスも障害物に触れるようなことはない。

【0035】

また排ガスの一方向弁１１側への侵入により，一方向弁１１が所定温度以上に過熱すると，一方向弁１１又はその近傍に設置した感温センサ１８が作動して，エンジンＥの運転を停止するので，上記過熱による周辺機器の故障を防ぐことができる。

【0036】

エンジンＥの運転停止後，２次空気導入管１０の内壁で結露が生じ，それによる水滴が一方向弁１１まで流下して溜まったときには，ドレーン口１９を開けば，上記水滴をドレーン口１９から外部に排出することができる。

【0037】

触媒コンバータ３５付きマフラ６においては，マフラボックス２２を，互いに開放面を突き合わせて結合される第１及び第２ボックス半体２３，２４と，これら第１及び第２ボックス半体２３，２４間に重ねて介装されてマフラボックス２２内を第１及び第２消音室２８，２９に仕切ると共に，相互間に第３消音室を画成する第１及び第２隔壁板２５，２６とより構成し，触媒コンバータ３５を収容して保持する円筒状の保持筒３６の一端開口部を排気入口管３３に接続し，一対の隔壁板２５，２６により保持筒３６を，その外周面を包むようにして支持し，保持筒３６の他端開口部を，第１，第２及び第３消音室２９〜３０を順次介して排気出口管３４に連通したので，触媒コンバータ３５の保持筒３６を支持すべく第１及び第２隔壁板２５，２６間を広げる間隔は，保持筒３６の直径に対応する比較的狭いもので済み，これにより触媒コンバータ付きマフラ６のコンパクト化を図ることができる。また一対の隔壁板２５，２６が保持筒３６の外周面を包むことで，保持筒３６を強固に支持することができる。また第１及び第２隔壁板２５，２６が保持筒３６の全周にわたって溶接ができることから，排ガスが漏れなく触媒コンバータ３５に導かれることになる。

【0038】

しかも，万一，触媒コンバータ３５で発火が生じても，その火炎は，第１，第２及び第３消音室２９〜３０を通過する間に消炎され，排気出口管３４から外部に排出するには至らない。

【0039】

特に，第１隔壁板２５に，保持筒３６の他端開口部を第１消音室２８に開放する開口部３７を設け，第１及び第２隔壁板２５，２６の少なくとも一方に，第１及び第２消音室２８，２９間を連通する第１消音孔３９，３９…を設け，また第２隔壁板２６に，第２及び第３消音室２９，３０間を連通する第２消音孔４０，４０…を設けると共に，第３消音室３０に排気出口管３４を接続したので，触媒コンバータ３５で発生した火炎は，前記開口部３７，第１消音室２７，第１消音孔３９，３９…，第２消音室２９，第２消音孔４０，４０…及び第３消音室３０よりなる比較的長い排気経路を通過する間に確実に消炎することができる。

【0040】

尚，本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

【符号の説明】

【0041】

Ｅ・・・・・エンジン
６・・・・・マフラ
２２・・・・マフラボックス
２３・・・・第１ボックス半体
２４・・・・第２ボックス半体
２５・・・・第１隔壁板
２６・・・・第２隔壁板
２８・・・・第１消音室
２９・・・・第２消音室
３０・・・・第３消音室
３３・・・・排気入口管
３５・・・・触媒コンバータ
３６・・・・保持筒
３７・・・・開口部
３９・・・・第１消音孔
４０・・・・第２消音孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】