JP2001082126A - 有害排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車などの内燃機関から排出される有害排
気ガスを浄化する機能と消音機能とを兼ね備えた有害排
気ガス浄化装置を提供する。 【構成】 有害排気ガス浄化装置において、排気音を低
減させる消音手段の下流部に設けられ、下流側に向かっ
て断面積が漸次縮径する加速流路を有して排気ガス流速
を加速する排気加速部と、この排気加速部の下流側に設
けられ、加速した排気ガスの高速領域に負圧を発生させ
る負圧発生部とを備えた排気ガス浄化機能部から成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は自動車などの内燃
機関の有害排気ガス浄化装置に関し、特に、消音機能と
有害排気ガス浄化機能とを兼ね備えた有害排気ガス浄化
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現今において、大気汚染の問題が世界的
規模でクローズアップされており、中でも自動車の内燃
機関から排出される有害な排気ガスは、早急に改善され
なければならない重要課題となっている。ところで、消
音機能を有するマフラーは、出荷時に装着されるメーカ
ー標準のマフラーとスポーツマフラーとに大別される
が、有害な排気ガスを浄化する浄化装置がこのマフラー
に後付けされることがあり、この場合には、既設のマフ
ラーの下流側に後付けされることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記後付け用の排気ガ
ス浄化装置は、製品としてすでに幾種類か市販されてい
るが、その機能にはバラツキがあり、また、後付けする
に際し、車種によっては排気ガス浄化装置が車体の後部
に当接したり、あるいは車体より外部にはみ出してしま
うという問題があった。すなわち、後付けされる排気ガ
ス浄化装置は、断面が円形形状を有するために直径寸法
が大きくなり、重量も重いことから、後付けする車種に
よってはマフラーの強度及び取付部のスペースに制約が
あって、装着できないことがあるという問題があった。
さらに、上記排気ガス浄化装置を後付けする場合には、
マフラーのテールパイプを切断して該装置を溶接する必
要があるために装着作業が面倒であり、時間もかかると
いう問題があった。さらに、性能面においては、走行時
の低速域から高速域迄の走行速度の変化に対して負圧レ
ベルの不足によるブレが発生するという問題があった。
また、前記いずれの排気ガス浄化装置も消音機能を有し
ないという基本的な問題があった。

【０００４】本発明は前記問題点に鑑みて創案されたも
のであり、その目的は、自動車などの内燃機関から排出
される有害排気ガスを浄化する機能と消音機能とを兼ね
備えるとともに筐体が小型に形成でき重量的にも軽量で
あり、取付けも簡単である有害排気ガス浄化装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、排気音を低減させる消音部の下流部に設け
られており、下流側に向かって断面積が漸次縮径する加
速流路を有して排気ガス流速を加速する排気加速部と、
この排気加速部の下流側に設けられて加速した排気ガス
の高速領域に負圧を発生させる負圧発生部を備えた排気
ガス浄化機能部を複数有する構成とする。このような構
成により、本発明においては、消音機能に加えて、シリ
ンダ内の残留ガス圧を低下させて完全燃焼を促進させる
ことができる。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、前記排気ガ
ス浄化機能部を直列に複数段設けたことを特徴とする。
これにより負圧発生効果を向上させることができるさら
に、請求項３記載の発明は、前記排気ガス浄化機能部を
並列に複数段設けたことを特徴とする。これにより有害
排気ガス浄化装置取付部のスペース上の制約を解消する
ことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる有害排気
ガス浄化装置の全体構成を示す縦断面図、図２（ａ）
（ｂ）は第１及び第２の実施の形態としての排気ガス浄
化機能部のみの縦断面図であり、直列に２段設けた例を
示す。図３は第２の実施の形態としての排気ガス機能浄
化部のみの縦断面図であり、並列に２段〔（ａ）図〕又
は３段〔（ｂ）図〕設けた例を示している。

【０００８】図１において、本発明に係る有害排気ガス
浄化装置１は、概略、消音機能を行う消音部２と、排気
ガス浄化機能部２０とからなる。消音部２は、上流側か
ら下流側に向かって順次接続された干渉型消音部３、膨
張型消音部４を備えており、この消音部２の下流側に排
気ガス浄化機能部２０（２０ａ〜２０ｄ）が連結されて
いる。

【０００９】前記干渉型消音器３は排気管５の端部から
延出する１本のメイン排気管６と、前記排気管５の一端
部から分岐する２本のバイパス７とで構成される。そし
て、メイン排気管６とバイパス７との長さを異ならせ、
他端部にて集合させている。排気ガスがメイン排気管６
とバイパス７との双方を通って他端部で合流した際にそ
れぞれの音波の位相が半波長だけずれるようにしてあ
り、これにより、互いに干渉を発生させて排気音を低減
させる構造となっている。

【００１０】前記膨張型消音部４は、管状の膨張チャン
バ８を備え、この膨張チャンバ８内に入った排気ガスを
急激に膨張させて圧力を下げることにより、広範囲の音
波を減衰させて消音する構造となっている。この膨張チ
ャンバ８の下流側に排気ガス浄化機能部２０（２０ａ〜
２０ｄ）が接続される。

【００１１】図２（ａ）は、第１の実施の形態を示す図
である。図において、この実施の形態における排気ガス
浄化機能部２０ａは、筐体２１内に、排気流路の上流側
より第１のチャンバＣ1，第２のチャンバＣ2，第３のチ
ャンバＣ3を備えるととにも、筐体２１内の略中心部位
に排気流路２２が貫通している。そして、前記第１のチ
ャンバ上流側の排気流路２２の周囲には、断面環状の隔
壁２３を同心円状に複数設けるとともに、各隔壁２３に
小孔２４を多数形成している。排気流路２２内の排気ガ
スの一部はこの小孔２４を経て各隔壁の外側へ順次移動
・膨張し、これにより消音される。このように、第１の
チャンバＣ1の上流側は消音機能を行うようになってい
る。

【００１２】また、複数の隔壁２３の下流側以降が前記
排気ガス浄化機能部であり、ここには、順次縮径して所
定長さを有する断面ラッパ状の第１の排気加速部２５ａ
が取付けられ、前記排気流路２２の排気ガスが加速され
て通過する加速流路Ｚ1が形成される。また、排気加速
部２５ａの終端には、順次拡径して負圧を発生する第１
の負圧発生部２６ａが同軸的に配設されている。さら
に、前記排気加速部２５ａの取付け基端部は、筐体２１
よりやや小径に形成され、筐体２１と排気加速部２５ａ
の取付け基端部との間には複数の排気孔２７が形成され
ており、前記隔壁２３の小孔２４から流出した排気ガス
が下流側に吐出される吸引流路Ｚ2が形成されている。

【００１３】前記第２のチャンバＣ2 には、第１の排気
加速部２５ａと同軸的に第２の排気加速部２８ａが取付
けられている。この第２の排気加速部２８ａも、順次縮
径して所定長さを有する断面ラッパ状であるのは第１の
排気加速部２５ａと同様であり、また、この第２の排気
加速部２８ａの終端には、順次拡径して負圧を発生する
第２の負圧発生部２９ａが取付けられる構成も同様であ
る。

【００１４】第３チャンバＣ3 は、その側面部位に、排
出される排気ガスに外気を混入して拡散させ、排気ガス
を冷却して放出するための複数の外気吸入孔３０が形成
されている。符号３１は、排気の最終的な出口としての
排出口である。

【００１５】次に第１の実施の形態に係る有害排気ガス
浄化装置の作用を説明する。図示しない内燃機関のシリ
ンダより排出された排気ガスは、干渉型消音部３に達す
るとメイン排気管６とバイパス７に分岐し、下流側の他
端に至り合流する。この合流の際に、前記のように、メ
イン排気管６とバイパス７との流路の長さの違いによ
り、音波の位相が半波長ずれ、互いに干渉して相殺する
ことから、排気音が減衰する。

【００１６】干渉型消音部３を通過した排気ガスが膨張
型消音部４に達すると、膨張チャンバ８内において排気
ガスが急激に膨張して圧力が低下する。これによって広
範囲の音波が減衰し、消音される。

【００１７】排気ガスが、排気ガス浄化機能部２０ａの
第１のチャンバＣ1 に至ると、前記のように排気ガスの
一部は、隔壁２３に形成された多数の小孔２４に流出
し、順次、外側の隔壁に移動・膨張し、これにより消音
される。

【００１８】そして、第１の排気加速部２５ａは下流側
に向かって絞る形状となっていることから、加速流路Ｚ
1の排気ガスは下流に向けて流動するにつれて加速され
る。第１の負圧発生部２６ａは、順次拡径する形状であ
り、前記加速された排気ガスが第１の負圧発生部２６ａ
に至ると、この出口近傍に、当該加速された排気ガスの
流速に対応した負圧が発生する。この発生した負圧によ
り、吸引流路Ｚ2の排気ガスを下流に向けて吸引する。
すなわち、前記多数の隔壁２３内に、消音のために流出
した排気ガスが下流に向けて吸引され、本流の加速流路
Ｚ1に合流する。

【００１９】前記加速された加速流路Ｚ1 の排気ガス
は、第２の排気加速部２８ａに至り、この第２の排気加
速部２８ａも、第１の排気加速部２５ａと同様に下流に
向けて絞る形状となっていることから、流動する排気ガ
スをさらに加速する。

【００２０】第２の負圧発生部２９ａでは、加速された
排気ガスの流速に対応した負圧が発生し、この負圧によ
り上流側の排気ガスを吸引する。そして、第３のチャン
バＣ3を経て排出口３１から排出される。第３のチャン
バＣ3側面には、外気吸入口３０が形成されており、排
出される排気ガスは、当該外気吸入口３０から吸入され
た外気に混合され、冷却されて外部に排出される。

【００２１】このように第１の排気加速部による排気ガ
スの加速に加え、第２の排気加速部にて、排気ガスの流
動をさらに加速するようになっている。負圧発生部にて
発生する負圧は、排気ガスの流動速度に対応することか
ら、排気ガスの流動速度を高めることにより高い負圧を
発生することができ、この高い負圧にて排気ガスを吸引
することから、シリンダ内の残留ガスの圧力を一層低下
させることができる。これにより、新しい混合気の吸入
を充分に促進してシリンダ内混合気の完全燃焼を図る。
この完全燃焼により、本発明においては、消音機能に加
えて有害排気ガスの浄化機能、さらに黒煙浄化、燃費向
上、トルクパワーアップ等の優れた機能を発揮するよう
になっている。

【００２２】次に、図２（ｂ）は、第２の実施の形態を
示す図である。この第２の実施の形態における排気ガス
浄化機能部２０ｂは、第１の排気加速部２５ｂの外周部
分に第２の排気加速部２８ｂを重ね合わせるように配置
する点が異なり、他の構成は前記第１の実施の形態と同
様である。すなわち、第２の実施の形態では、第２の排
気加速部２８ｂの基端部を、筐体２１と隔壁２３の下流
側端部が交差する位置に取付ける。第１の排気加速部２
５ｂは、第２の排気加速部２８ｂ内部に格納される形に
なる。このような配置により、第１の排気加速部２５ｂ
と第２の排気加速部２８ｂとの空隙部分に前記吸引流路
Ｚ2が形成される。

【００２３】以上のように構成される第２の実施の形態
において、排気流路２２を通過した排気ガスは、第１の
排気加速部２５ｂで流速が加速され、第１の加速流路Ｚ
1を形成して第１の負圧発生部２６ｂに至り、この出口
近傍に負圧を発生する。隔壁２３内の排気ガスはこの負
圧に吸引され、排気孔２７から吸引通路Ｚ2を通り、下
流側に排出される。

【００２４】この排出された排気ガスは、さらに第２の
排気加速部２８ｂにて加速され、第２の負圧発生部２９
ｂにて、排気ガスの流速に対応した負圧を発生する。こ
の負圧により、前記のようにシリンダ内の残留ガスの圧
力が低下し、新しい混合気の吸入が促進され、シリンダ
内の完全燃焼が達成される。この第２の実施の形態は、
前記第１の実施の形態よりも、装置の全長を短く形成可
能な点に特徴を有する。なお、以上の実施の形態は、排
気ガス浄化機能部を直列に２段設けた例であるが、２段
に限らず、さらに多段に設けてもよい。

【００２５】図３（ａ）は、本発明の第３の実施の形態
を示す図である。図示のように、第３の実施の形態にお
ける排気ガス浄化機能部２０ｃは、前記排気ガス浄化機
能部を並列に設置した例である。すなわち、筐体２１内
には、多数の小孔２４が形成された隔壁２３を複数重ね
合わせるように設け、排気流路２２の排気ガスの一部
が、小孔２４から、順次外側の隔壁２３に移動・膨張
し、消音される点は前記第１及び第２の実施の形態と同
様である。

【００２６】そして、隔壁２３の下流側に第１の排気加
速部２５ｃと第２の排気加速部２８ｃを、横方向に並列
に設ける。従って、排気流路２２の排気ガスは２方向に
分岐し、第１及び第２の排気加速部２５ｃ，２８ｃで加
速されてそれぞれに加速流路Ｚ1が形成される。また、
第１の排気加速部２５ｃ及び第２の排気加速部２８ｃの
取付け基端部と筐体２１間には複数の排気孔２７が形成
され、この排気孔２７から排出された排気ガスが下流側
に向かう吸引通路Ｚ2を形成する点も前記実施の形態と
同様である。

【００２７】第１及び第２の負圧発生部２６ｃ，２９ｃ
では、出口近傍に負圧を発生し、この発生した負圧にて
前記のように吸引通路Ｚ2の排気ガスを吸引するととも
に、シリンダ内の残留ガスの排出を促し、新しい混合気
の吸入を促進してその完全燃焼を図る。排気ガスを外部
に排出する排出口は、それぞれ第１及び第２排気加速部
２５ｃ，２８ｃに対応する複数の排出口３１が設けられ
ている。この第３の実施の形態は、筐体２１が断面偏平
形状に形成することができることから、断面円形形状で
は取付け不能のような車種に有用である。

【００２８】図３（ｂ）は本発明の第４の実施の形態を
示す図であり、この実施の形態における排気ガス浄化機
能部２０ｄは、第１の排気加速部２５ｄ，第２の排気加
速部２８ｄに加え、第３の排気加速部３２ｄをそれぞれ
並列に設ける。すなわち、前記第３の実施の形態にさら
に、第３の排気加速部３２ｄ及び負圧発生部３３ｄを並
列に設置したものである。

【００２９】したがって、排気流路２２を流動する排気
ガスは、第１の排気加速部２５ｄ，第２の排気加速部２
８ｄ，第３の排気加速部３２ｄに対応して分岐し、それ
ぞれ加速流路Ｚ1が形成される。これに応じて排出口も
それぞれ３箇所設けられている。他の構成及び作用は前
記第３の実施の形態、また、第１，第２実施の形態と同
様である。

【００３０】なお、本発明は、前記実施の形態に限定さ
れず、種々の変形が可能であることは勿論である。例え
ば、自動車に限らず、ディーゼル貨物車、フォークリフ
ト、建設機械等にも本発明を適用でき、さらに応用分野
として船舶、オートバイ、農業機械等にも適用可能であ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明のように本発明によれば、有
害排気ガス浄化装置内の排気ガスの流速を高速にし、高
速域に負圧を発生させ、この負圧により上流側の排気ガ
スを吸引する構造としたので、消音機能に加えて、残留
ガス圧を低下させて完全燃焼を促進させることにより、
有害排気ガスの浄化、黒煙浄化、燃費向上、トルクパワ
ーアップにわたる様々な機能を発揮することができる。
また、排気ガス浄化装置の後付けを不要にし、排気ガス
浄化装置が車体の後部に当接し、あるいは大きく突出し
てしまう等の問題を解消することができる。

【００３２】さらに、加速流路、排気加速部、負圧発生
部とによって構成される排気ガス浄化機能部を排気ガス
の下流側に向かって直列または並列に複数段設けたこと
により、走行時における低速域から高速域迄の速度の変
化に対応して負圧を発生させることが可能となり、有害
排気ガスの浄化、黒煙浄化、燃費向上、トルクパワーア
ップ等の効果をより一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る有害排気ガス浄化装置１の縦断面
図である。

【図２】（ａ）は、第１の実施の形態に係る排気ガス浄
化機能部２０ａの縦断面図であり、（ｂ）は、第２の実
施の形態に係る排気ガス浄化機能部２０ｂの縦断面図で
ある。

【図３】（ａ）は、第３の実施の形態に係る排気ガス浄
化機能部２０ｃの縦断面図であり、（ｂ）は第４の実施
の形態に係る排気ガス浄化機能部２０ｄの縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 有害排気ガス浄化装置 ２ 消音部 ３ 干渉型消音部 ４ 膨張型消音部 ５ 排気管 ６ メイン排気管 ７ バイパス ８ 膨張チャンバ ２０（ａ〜ｄ） 排気ガス浄化機能部 ２１ 筐体 ２２ 排気流路 ２３ 隔壁 ２４ 小孔 ２５（ａ〜ｄ） 第１の排気加速部 ２６（ａ〜ｄ） 第１の負圧発生部 ２７ 排気孔 ２８（ａ〜ｄ） 第２の排気加速部 ２９（ａ〜ｄ） 第２の負圧発生部 ３２ｄ 第３の排気加速部 ３３ｄ 第３の負圧発生部 Ｚ1 第１の加速流路 Ｚ2 吸引流路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気音を低減させる消音部の下流部に設
   けられており下流側に向かって断面積が漸次縮径する加
   速流路を有して排気ガス流速を加速する排気加速部と、
   この排気加速部の下流側に設けられて加速した排気ガス
   の高速領域に負圧を発生させる負圧発生部を備えた排気
   ガス浄化機能部を複数有することを特徴とする有害排気
   ガス浄化装置。
2. 【請求項２】 前記排気ガス浄化機能部を、直列に複数
   段設けたことを特徴とする請求項１記載の有害排気ガス
   浄化装置。
3. 【請求項３】 前記排気ガス浄化機能部を並列に複数段
   設けたことを特徴とする請求項１記載の有害排気ガス浄
   化装置。