【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気マニホールドの下流側に接続され、触媒を内装する排気マフラの技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エンジンの排気マニホールドの下流側に接続され、触媒を内装する排気マフラの技術は公知となっている。例えば特開平５−１４１２３６号公報に記載の如くである。
通常、三元触媒と呼ばれる触媒に用いられる元素は白金およびロジウムであり、ハニカム形状の多数の孔が設けられたセラミックスや金属からなる触媒担体の表面に触媒元素（白金およびロジウム）の膜を形成して触媒エレメントとする。排気ガスが触媒エレメント内を通過中に、触媒元素膜の表面にて排気ガス中の煤、炭化水素、一酸化炭素などの燃焼反応・ＮＯｘの還元反応が促進される。
従って、白金およびロジウムなどの触媒元素と排気ガスとの接触面積が大きい程、排気ガス中の煤、炭化水素、一酸化炭素などの燃焼・ＮＯｘの還元が促進される。よって、限られた触媒エレメントのサイズで排気ガスの清浄度を高めるという観点からみれば、触媒担体の肉厚を薄くし、触媒エレメントに設けられる孔径を小さくし、孔数を増やすことが望ましい。
一方、触媒エレメントに設けられる孔径が小さくなる程、煤等により触媒エレメントの目詰まりが起こりやすく、排気効率が下がってエンジンの出力低下の原因となることから、触媒エレメントに設けられる孔径および孔数は、排気ガスの清浄度と、エンジン出力とのバランスにより定められる。
また、マフラ内の触媒エレメントの目詰まりを解消し、マフラの寿命（排気マフラから排出される排出ガスの清浄度および排気効率が維持されている期間）を伸ばすためには、定期的に触媒エレメントの洗浄を行うことが効果的である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１４１２３６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平５−１４１２３６号公報に記載の如き排気マフラの場合、マフラを分解して内部の洗浄を行うことは容易ではない。これは、触媒エレメントを内装する形式の排気マフラにおいては、排気ガスの温度が高い方が排気ガス中の煤、炭化水素、一酸化炭素などの燃焼・ＮＯｘの還元が促進されるため、通常マフラ内周面に沿ってマフラ内部に断熱材と吸音材とを兼ねるガラスウール等が設けられることや、排気マフラの気密性を高くするために通常は大きな開口部を設けないことによる。
従って、排気マフラの寿命（排気マフラから排出される排出ガスの清浄度および排気効率が維持されている期間）を伸ばすためには多数の触媒エレメントを内装し、多少の目詰まりが生じても排気効率が低下しないようにする。しかし、このような構成とすると高価な触媒エレメントを多数必要とするので製造コストが高い。
また、使用する触媒エレメントの個数が多いと排気マフラをコンパクトに設計する上での制約となる。
さらに、メンテナンスを容易にするため、排気ガスの排気経路最下流部（排気ガスを大気放出する直前の部位）に取付式の触媒エレメントを装着する方法もあるが、ディーゼルエンジン等に用いる場合、ガソリンエンジンと比較して排気ガス温度が低いため、排気経路最下流部（排気ガスを大気放出する直前の部位）に排気ガスが到達したときには排気ガス温度はさらに低くなっており、触媒が排気ガス中の煤、炭化水素、一酸化炭素などの燃焼・ＮＯｘの還元反応を促進する有効温度以下となり、触媒の効果が小さくなってしまう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、エンジンの排気マニホールドの下流側に接続され、触媒を内装するエンジンの排気マフラであって、該触媒を排気出口側から着脱可能に構成したものである。
【０００７】
請求項２においては、前記触媒を内装支持する触媒支持部を膨張室内に設けたものである。
【０００８】
請求項３においては、前記触媒を内装支持する触媒支持部と排気連通管とを並設したものである。
【０００９】
請求項４においては、前記排気出口管を触媒の下流側で着脱可能としたものである。
【００１０】
請求項５においては、前記触媒を内装支持する触媒支持部と触媒との間に隙間を設けたものである。
【００１１】
請求項６においては、前記触媒をケースに対して止め輪で係止し、該止め輪を触媒の下流側に設けたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施の一形態である排気マフラの斜視図、図２は本発明の実施の一形態である排気マフラの側方視断面図、図３は本発明の実施の一形態である排気マフラの底面図、図４は本発明の実施の一形態である排気マフラの後方視断面図、図５は本発明の実施の一形態である排気マフラの背面図、図６は触媒エレメントの斜視図、図７は従来の排気マフラの側方視断面図、図８は従来の排気マフラの底面図、図９は従来の排気マフラの後方視断面図である。
【００１３】
まず、本発明の排気マフラにおける実施の一形態である排気マフラ１の構成について、図１から図６を用いて説明する。なお、便宜上、以下の説明では図２中の矢印Ａの方向を「前方」と定義する。
【００１４】
図１に示す如く、排気マフラ１は、エンジン２上部に固設される。本実施例におけるエンジン２はトラクタ等に用いられるディーゼルエンジンであり、排気マフラ１およびエンジン２はトラクタ（図示せず）前部のボンネット内に搭載される。
なお、本発明の排気マフラ１はディーゼルエンジンだけでなく、ガソリンエンジンにも応用可能であり、エンジンの種類は限定されない。また、排気マフラ１のエンジンへの取付位置もエンジン上部に限定されず、エンジン側部あるいはエンジンから離間した位置に取り付けても良い。ただし、排気マフラ１は触媒内装式であることから、排気マフラ１内に送られる排気ガスの温度が極力高くなるように排気マニホールド４の長さを極力短くしてできるだけ近い位置に配置することが望ましい。
【００１５】
排気マフラ１の排気入口管３は、エンジン２の排気マニホールド４と連通・接続される。エンジン２の排気ガスは排気マニホールド４、排気入口管３を経て排気マフラ１内に流入する。
【００１６】
図２および図４に示す如く、排気入口管３は、排気マフラ１のケース５の側面下部に挿設される。排気入口管３の下端部にはフランジ３ａが設けられており、排気マニホールド４端部のフランジ４ａと当接連通され、ボルト締結される。排気入口管３の上端は閉塞され、後述する第一膨張室８内に挿入されている部分の側面に連通孔３ｂ・３ｂ・・・が穿設される。
【００１７】
図２に示す如く、排気マフラ１のケース５内は前部断熱室６、側部断熱室２６、後部断熱室７、第一膨張室８、第二膨張室９、第三膨張室１０の各部屋に区画されている。
【００１８】
前部断熱室６は前部隔壁１１、側部隔壁１２、支持部材２７およびケース５により区画された部屋であり、ケース５の内壁に沿って排気マフラ１の前面部から側面前半部に配置され、後述する第一膨張室８と隣接する形となる。該前部断熱室６には吸音材と断熱材を兼ねるグラスウール１４が充填される。
【００１９】
側部断熱室２６は側部隔壁１２、支持部材２７、後部隔壁１３およびケース５により区画された部屋であり、ケース５の内壁に沿って排気マフラ１の側面後半部に配置され、後述する第二膨張室９および第三膨張室１０と隣接する形となる。該側部断熱室２６には吸音材と断熱材を兼ねるグラスウール１４が充填される。
【００２０】
後部断熱室７は後部隔壁１３、ケース５および後述する触媒支持部１５により区画された部屋であり、ケース５の内壁に沿って排気マフラ１の後面部に配置され、後述する第三膨張室１０と隣接する形となる。該後部断熱室７には吸音材と断熱材を兼ねるグラスウール１４が充填される。前部断熱室６は第三膨張室１０の後面に配置される。
【００２１】
前部断熱室６、側部断熱室２６および後部断熱室７により被覆された排気マフラ１内の空間は、内部第一隔壁１８および内部第二隔壁１９により、前方から順に第一膨張室８、第二膨張室９、第三膨張室１０の三つの部屋に区画される。
【００２２】
第一膨張室８は排気入口管３から送られてきた排気ガスが最初に流入・膨張する部屋であり、排気マフラ１の前部に位置する。前部隔壁１１、および第一膨張室８と隣接する部位における側部隔壁１２にはそれぞれ連通孔１１ａ・１１ａ・・・、連通孔１２ａ・１２ａ・・・が穿設され、第一膨張室８と、前部断熱室６とは連通している。
そのため、排気ガスが膨張する際に発生する音が前部断熱室６に充填されたグラスウール１４で吸収され、吸音効果が促進される。
なお、支持部材２７は、側部隔壁１２を支持し、ケース５内における側部隔壁１２の位置を保持するための部材であるとともに、前部断熱室６と側部断熱室２６とを区画して排気ガスの移動が行われないように隔離するための部材である。
【００２３】
第二膨張室９は、第一膨張室８から、後述する排気連通管１６・１７を経て送られてきた排気ガスを更に膨張させる部屋であり、排気マフラ１の前後方向中央部に位置する。第二膨張室９と隣接する部位における側部隔壁１２には連通孔１２ａ・１２ａ・・・が穿設され、第二膨張室９と、側部断熱室２６とは連通している。
そのため、排気ガスが膨張する際に発生する音が側部断熱室２６に充填されたグラスウール１４で吸収され、吸音効果が促進される。
【００２４】
第三膨張室１０は、第一膨張室８から、後述する排気連通管１６・１７を経て送られてきた排気ガスを更に膨張させる部屋であり、排気マフラ１の後部に位置する。第三膨張室１０は排気連通管１６・１７とのみ連通している。
【００２５】
上下二本の排気連通管１６・１７は、その長手方向が排気マフラ１の前後方向と略一致し、その両端面が開口した円筒部材である。排気連通管１６・１７は内部第一隔壁１８および内部第二隔壁１９を貫通しており、かつ第二膨張室９と対面する側面には連通孔１６ａ・１７ａが穿設される。すなわち、第一膨張室８、第二膨張室９、第三膨張室１０は、排気連通管１６・１７により互いに連通している。
【００２６】
触媒支持部１５は、その長手方向が排気マフラ１の前後方向と略一致し、その両端面が開口した円筒部材である。また、触媒支持部１５は前述した上下二本の排気連通管１６・１７間に挟まれ、その長手方向が互いに略平行となるように並設されている。触媒支持部１５の前端は第二膨張室９内に位置し、触媒支持部１５の後端はケース５の後端近傍まで延出されている。すなわち、触媒支持部１５は後部断熱室７および内部第二隔壁１９を貫通して配置されている。
【００２７】
第二膨張室９に送られてきた排気ガスは、触媒支持部１５前端の開口部より触媒支持部１５内に流入し、該触媒支持部１５内に着脱可能に嵌装された触媒エレメント２０・２０・２０（本実施例では三個の触媒エレメント２０を直列で使用するが、これに限定されない）内を通過して触媒支持部１５の後端まで送られる。
【００２８】
図６に示す如く、触媒エレメント２０は両端が開口した円筒部材である触媒エレメントケース２１内に、触媒エレメントケース２１の両端に貫通したハニカム形状の孔が多数形成された触媒担体２２が嵌設されている。触媒担体２２は、セラミックスや金属等で構成され、その表面には白金やロジウム等の触媒元素の膜が形成されている。該触媒担体２２の孔を排気ガスが通過する際に、触媒元素により排気ガス中の煤、炭化水素、一酸化炭素などの燃焼・ＮＯｘの還元反応が促進されるので、触媒担体２２の孔を通過後の排気ガスは煤、炭化水素、一酸化炭素、ＮＯｘの濃度が低下する。
【００２９】
触媒支持部１５の後端はケース５後面に穿設された排出口５ａと一致し、かつ排出口５ａの大きさは触媒支持部１５の内径と略同じ大きさに構成される。
従って、排出口５ａより触媒支持部１５内に略円柱形状の触媒エレメント２０・２０・２０が装着される。このとき、触媒エレメント２０の外径は触媒支持部１５の内径より略小さく構成されており、触媒エレメント２０・２０・２０は触媒支持部１５より容易に着脱可能である。すなわち、排気マフラ１を完全に分解しなくとも、触媒エレメント２０のみを排気マフラ１の外部に取り出して洗浄可能である。
【００３０】
また、ケース５後面と触媒支持部１５の後端との間には隙間が形成され、該隙間にはＣリングなどの止め輪２５が嵌装され、ケース５（排気マフラ１）に対して固定できるようにしている。
このように構成することにより、触媒エレメント２０・２０・２０は通常の使用時は触媒支持部１５内で固定されるとともに、触媒エレメント洗浄時は、後述する排気出口管２４をケース５後面より取り外し、止め輪２５を外すことにより、触媒エレメント２０を容易に排気マフラ１より外部に取り出して洗浄することが可能である。
【００３１】
ケース５の後面内壁には補強部材２３が固設される。該補強部材２３には排出口５ａと一致する位置に排出口５ａよりも略大きい孔が穿設されている。補強部材２３には螺孔が穿設され、図１に示す如く、排気出口管２４の接続部２４ａがボルト締結され、前記触媒エレメント２０・２０・２０の下流側で着脱可能としている。
【００３２】
触媒支持部１５内（触媒エレメント２０に穿設された多数の孔）を通過して、煤、炭化水素、一酸化炭素、ＮＯｘの濃度が低下した排気ガスは、排気出口管２４を経て大気放出される。
【００３３】
続いて従来の排気マフラの実施の一形態である排気マフラ３１について、図７から図９を用いて説明する。
【００３４】
排気マフラ３１は、内壁に沿って吸音材と断熱材を兼ねるグラスウール４４が充填され、該グラスウール４４により囲まれた内部空間が複数の膨張室（第一膨張室３８、第二膨張室３９、第三膨張室４０）に区画されている。そして、ディーゼルエンジン（図示せず）等の排気マニホールドと接続された排気入口管３３より排気ガスを排気マフラ３１内に流入させ、前記複数の膨張室にて排気ガスを膨張させつつ、第一膨張室３８と第二膨張室３９とを連通する二本のサイドパイプ４５・４５に嵌設された触媒エレメント２０・２０・・・内を通過させて煤、炭化水素、一酸化炭素などの燃焼・ＮＯｘの還元反応を行った後、排気出口管５４より大気放出するという点では本発明の実施の一形態である排気マフラ１と略同じ構成である。
【００３５】
しかし、排気マフラ３１に内装される触媒エレメント２０の個数は計六個であり、本発明の実施の一形態である排気マフラ１に内装される触媒エレメント２０の個数（計三個）よりも多い。これは、排気マフラ３１のケース３５が容易に分解可能な構成でないため、触媒エレメント２０の触媒担体２２に設けられた孔の煤等による目詰まりを考慮して、予め必要最小限よりも多い数の触媒エレメント２０を内装させ、多少の目詰まりがあっても排気マフラ３１の交換を不要とし、排気マフラ３１の寿命（排気マフラから排出される排出ガスの清浄度および排気効率が維持されている期間）を延長するためである。
【００３６】
このように構成すると、高価な希少金属である白金やロジウムを触媒元素として用いている触媒エレメント２０の個数が多いことから排気マフラ３１の製造コストを上昇させる原因となるばかりでなく、排気マフラ３１をコンパクトに設計する上でも制約となる。また、排気マフラ３１のケース３５が分解容易でないことから、希少金属のリサイクルという観点から見ても好ましいことではなかったのである。
【００３７】
従って、本発明の実施の一形態である排気マフラ１は、従来の排気マフラ３１等と比較して、以下のような利点を有する。
【００３８】
第一に、排気マフラ１内に装着される触媒エレメント２０・２０・・・は、排気マフラ１を完全に分解せずとも排気ガスの出口である排気口５ａより着脱可能であることから、該触媒エレメント２０の洗浄などのメンテナンスが容易であり、煤等による目詰まりを防止して、排気ガスの浄化効率を維持することが可能である。
また、排気ガスの出口である排気口５ａは触媒エレメント２０の取り出し口を兼ねることから、触媒エレメント取り出し用専用の開口部を設ける必要がないので、排気マフラ１のケース５の構造を簡素にし、部品点数を削減可能であるとともに、排気マフラ１の断熱性、気密性および消音効果を低下させることがない。さらに、容易に触媒エレメントを取り出すことができない構造の排気マフラのように、触媒エレメントの目詰まりを考慮して、予め必要な数よりも多数の触媒エレメントを装着する必要がないので、必要最小限の数の触媒エレメント２０を使用して、排気マフラ１のサイズをコンパクトにするとともに、高価な希少金属である白金やロジウムなどの触媒金属の使用量を抑え、排気マフラ１の製造コストを削減可能である。
【００３９】
第二に、触媒エレメント２０・２０・２０を支持する触媒支持部１５は吸音材と断熱材を兼ねたグラスウール等が充填された前部断熱室６、後部断熱室７に被覆された膨張室内に配設されており、該膨張室内を通過する排気ガスにより触媒エレメント２０・２０・・・は昇温され、触媒による排気ガス中の煤、炭化水素、一酸化炭素などの燃焼・ＮＯｘの還元反応がより促進される。
【００４０】
第三に、触媒エレメント２０を排気マフラ１内で支持する触媒支持部１５は排気連通管１６・１７と略平行に並設されるので、排気マフラ１は触媒内装式であるにもかかわらずその外形をコンパクトに設計することが可能である。
【００４１】
第四に、排気出口管２４を排気マフラ１から着脱可能に構成したので、触媒エレメント２０を排気マフラ１外部へ取り出し可能であり、触媒エレメント２０の洗浄などのメンテナンスが容易であり、煤等による目詰まりを防止して、排気ガスの浄化効率を維持することが可能である。
【００４２】
第五に、触媒エレメント２０・２０・２０を支持する円筒形状の触媒支持部１５の内径は、円柱形状の触媒エレメント２０の外径よりも略大きく、触媒エレメント２０を装着した場合でも、触媒エレメント２０と触媒支持部１５との間には隙間があり、触媒エレメント２０の着脱が容易である。
【００４３】
第六に、触媒エレメント２０は止め輪２５により触媒支持部１５内での動きが規制されるので、装着時の触媒エレメント２０の位置決めが容易であり、触媒支持部１５内で確実に保持される。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００４５】
即ち、請求項１に示す如く、エンジンの排気マニホールドの下流側に接続され、触媒を内装するエンジンの排気マフラであって、該触媒を排気出口側から着脱可能に構成したので、触媒の洗浄などのメンテナンスが容易であり、煤等による目詰まりを防止して、排気ガスの浄化効率を維持することが可能である。
また、触媒の目詰まりを考慮して、予め必要な数よりも多数の触媒を装着する必要がないので、必要最小限の数の触媒を使用し、排気マフラのサイズをコンパクトにするとともに、高価な希少金属である白金やロジウムなどの触媒金属の使用量を抑え、排気マフラの製造コストを削減可能である。
【００４６】
請求項２に示す如く、前記触媒を内装支持する触媒支持部を膨張室内に設けたので、該膨張室内を通過する排気ガスにより触媒は昇温され、触媒による排気ガス中の煤、炭化水素、一酸化炭素などの燃焼・ＮＯｘの還元反応が促進される。
【００４７】
請求項３に示す如く、前記触媒を内装支持する触媒支持部と排気連通管とを並設したので、排気マフラが触媒内装式でも、その外形をコンパクトに設計・構成することが可能である。
【００４８】
請求項４に示す如く、前記排気出口管を触媒の下流側で着脱可能としたので、触媒を排気マフラ外部へ容易に取り出し可能であり、触媒の洗浄などのメンテナンスを行い、煤等による目詰まりを防止して、排気ガスの浄化効率を維持することが可能である。
【００４９】
請求項５に示す如く、前記触媒を内装支持する触媒支持部と触媒との間に隙間を設けたので、触媒の着脱が容易である。
【００５０】
請求項６に示す如く、前記触媒をケースに対して止め輪で係止し、該止め輪を触媒の下流側に設けたので、止め輪を外すだけで容易に触媒を取り出すことが可能となり、メンテナンスが容易である。また装着時の触媒の位置決めが容易であり、触媒が触媒支持部内で確実に保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である排気マフラの斜視図。
【図２】本発明の実施の一形態である排気マフラの側方視断面図。
【図３】本発明の実施の一形態である排気マフラの底面図。
【図４】本発明の実施の一形態である排気マフラの後方視断面図。
【図５】本発明の実施の一形態である排気マフラの背面図。
【図６】触媒エレメントの斜視図。
【図７】従来の排気マフラの側方視断面図。
【図８】従来の排気マフラの底面図。
【図９】従来の排気マフラの後方視断面図。
【符号の説明】
１ 排気マフラ
２ エンジン
４ 排気マニホールド
５ａ 排出口
８ 第一膨張室
９ 第二膨張室
１０ 第三膨張室
１５ 触媒支持部
１６・１７ 排気連通管
２０ 触媒エレメント
２１ 触媒エレメントケース
２２ 触媒担体
２４ 排気出口管
２５ 止め輪[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique of an exhaust muffler connected to a downstream side of an exhaust manifold of an engine and containing a catalyst.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique of an exhaust muffler connected to a downstream side of an exhaust manifold of an engine and containing a catalyst has been known. For example, as described in JP-A-5-141236.
Usually, the elements used in a catalyst called a three-way catalyst are platinum and rhodium, and a catalyst element (platinum and rhodium) film is formed on the surface of a catalyst carrier made of ceramics or metal having a large number of honeycomb-shaped holes. To form a catalyst element. While the exhaust gas passes through the inside of the catalyst element, the combustion reaction and the NOx reduction reaction of soot, hydrocarbon, carbon monoxide and the like in the exhaust gas are promoted on the surface of the catalyst element film.
Therefore, as the contact area between the catalytic element such as platinum and rhodium and the exhaust gas increases, the combustion and reduction of NOx such as soot, hydrocarbons and carbon monoxide in the exhaust gas are promoted. Therefore, from the viewpoint of increasing the cleanliness of exhaust gas with a limited catalyst element size, it is desirable to reduce the thickness of the catalyst carrier, reduce the diameter of the holes provided in the catalyst element, and increase the number of holes.
On the other hand, as the hole diameter provided in the catalyst element becomes smaller, the catalyst element is more likely to be clogged by soot and the like, and the exhaust efficiency is reduced, causing a decrease in engine output. Is determined by the balance between exhaust gas cleanliness and engine output.
Further, in order to eliminate clogging of the catalyst element in the muffler and extend the life of the muffler (the period during which the cleanliness of the exhaust gas discharged from the exhaust muffler and the exhaust efficiency are maintained), the catalyst element must be periodically adjusted. Cleaning is effective.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-141236
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the exhaust muffler described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-141236, it is not easy to disassemble the muffler and clean the inside. This is because, in an exhaust muffler of a type in which a catalyst element is provided, a higher exhaust gas temperature promotes combustion and reduction of NOx such as soot, hydrocarbons and carbon monoxide in the exhaust gas. This is because glass wool or the like that serves both as a heat insulating material and a sound absorbing material is provided inside the muffler along the inner peripheral surface, and a large opening is not usually provided to increase the airtightness of the exhaust muffler.
Therefore, in order to extend the life of the exhaust muffler (the period during which the cleanliness of the exhaust gas discharged from the exhaust muffler and the exhaust efficiency are maintained), a large number of catalyst elements are provided, and even if some clogging occurs, the exhaust gas is exhausted. Efficiency does not decrease. However, such a configuration requires a large number of expensive catalyst elements, so that the production cost is high.
In addition, when the number of catalyst elements used is large, it becomes a restriction in designing the exhaust muffler compactly.
Furthermore, in order to facilitate maintenance, there is a method of mounting an attachable catalytic element at the most downstream part of the exhaust gas exhaust path (a part immediately before exhaust gas is released to the atmosphere). Since the exhaust gas temperature is lower than that of the engine, when the exhaust gas reaches the most downstream part of the exhaust path (the part immediately before the exhaust gas is released to the atmosphere), the exhaust gas temperature is further lower, and the catalyst is not exhausted. Temperature, which is lower than the effective temperature at which the combustion of NOx, hydrocarbons, carbon monoxide and the like and the reduction reaction of NOx are promoted, and the effect of the catalyst is reduced.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
[0006]
That is, in claim 1, an exhaust muffler of an engine which is connected to a downstream side of an exhaust manifold of the engine and has a catalyst built therein, wherein the catalyst is configured to be detachable from an exhaust outlet side.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, a catalyst supporting portion for internally supporting the catalyst is provided in the expansion chamber.
[0008]
In a third aspect, a catalyst supporting portion for internally supporting the catalyst and an exhaust communication pipe are provided side by side.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, the exhaust outlet pipe is detachable on the downstream side of the catalyst.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, a gap is provided between the catalyst and a catalyst supporting portion that internally supports the catalyst.
[0011]
According to claim 6, the catalyst is locked to the case by a retaining ring, and the retaining ring is provided downstream of the catalyst.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view of an exhaust muffler according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side sectional view of an exhaust muffler according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a rear view of an exhaust muffler according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a rear view of the exhaust muffler according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a catalyst element. 7 is a side sectional view of a conventional exhaust muffler, FIG. 8 is a bottom view of the conventional exhaust muffler, and FIG. 9 is a rear sectional view of the conventional exhaust muffler.
[0013]
First, the configuration of an exhaust muffler 1 which is an embodiment of the exhaust muffler of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the direction of arrow A in FIG. 2 is defined as “forward” for convenience.
[0014]
As shown in FIG. 1, the exhaust muffler 1 is fixed on an engine 2. The engine 2 in this embodiment is a diesel engine used for a tractor or the like, and the exhaust muffler 1 and the engine 2 are mounted in a hood in front of a tractor (not shown).
In addition, the exhaust muffler 1 of the present invention can be applied not only to a diesel engine but also to a gasoline engine, and the type of the engine is not limited. Further, the mounting position of the exhaust muffler 1 on the engine is not limited to the upper part of the engine, and may be mounted on the side of the engine or at a position separated from the engine. However, since the exhaust muffler 1 is a catalyst built-in type, the length of the exhaust manifold 4 may be reduced as much as possible so that the temperature of the exhaust gas sent into the exhaust muffler 1 is as high as possible, and the exhaust manifold 4 is disposed as close as possible. desirable.
[0015]
An exhaust inlet pipe 3 of the exhaust muffler 1 communicates with and is connected to an exhaust manifold 4 of the engine 2. The exhaust gas of the engine 2 flows into the exhaust muffler 1 via the exhaust manifold 4 and the exhaust inlet pipe 3.
[0016]
As shown in FIGS. 2 and 4, the exhaust inlet pipe 3 is inserted into a lower portion of the side surface of the case 5 of the exhaust muffler 1. A flange 3a is provided at the lower end of the exhaust inlet pipe 3, and is in contact with and communicates with the flange 4a at the end of the exhaust manifold 4, and is fastened by bolts. The upper end of the exhaust inlet pipe 3 is closed, and communication holes 3b are formed in the side surface of a portion inserted into the first expansion chamber 8 described later.
[0017]
As shown in FIG. 2, the inside of the case 5 of the exhaust muffler 1 includes a front insulation chamber 6, a side insulation chamber 26, a rear insulation chamber 7, a first expansion chamber 8, a second expansion chamber 9, and a third expansion chamber 10. It is divided into rooms.
[0018]
The front heat-insulating chamber 6 is a room partitioned by the front partition 11, the side partition 12, the support member 27, and the case 5, and is disposed along the inner wall of the case 5 from the front to the front half of the exhaust muffler 1. , Adjacent to the first expansion chamber 8 described later. The front heat insulating chamber 6 is filled with glass wool 14 which also functions as a sound absorbing material and a heat insulating material.
[0019]
The side heat insulating chamber 26 is a room defined by the side partition 12, the support member 27, the rear partition 13, and the case 5, and is disposed along the inner wall of the case 5 at the rear half of the side surface of the exhaust muffler 1, and will be described later. The second expansion chamber 9 and the third expansion chamber 10 are adjacent to each other. The side heat insulating chamber 26 is filled with the glass wool 14 which also functions as a sound absorbing material and a heat insulating material.
[0020]
The rear heat insulating chamber 7 is a room partitioned by the rear partition 13, the case 5, and a catalyst support 15 described later, is disposed on the rear surface of the exhaust muffler 1 along the inner wall of the case 5, and has a third expansion chamber 10 described later. And the adjacent shape. The rear heat insulating chamber 7 is filled with glass wool 14 which also functions as a sound absorbing material and a heat insulating material. The front heat insulation chamber 6 is disposed on the rear surface of the third expansion chamber 10.
[0021]
The space in the exhaust muffler 1 covered by the front heat insulation chamber 6, the side heat insulation chamber 26, and the rear heat insulation chamber 7 is sequentially arranged from the front by the internal first partition 18 and the internal second partition 19 to the first expansion chamber 8, It is partitioned into three rooms, a second expansion room 9 and a third expansion room 10.
[0022]
The first expansion chamber 8 is a chamber into which the exhaust gas sent from the exhaust inlet pipe 3 first flows and expands, and is located in front of the exhaust muffler 1. In the front partition 11 and the side partition 12 adjacent to the first expansion chamber 8, communication holes 11a, 11a..., Communication holes 12a, 12a. And the front heat insulation chamber 6 communicate with each other.
Therefore, the sound generated when the exhaust gas expands is absorbed by the glass wool 14 filled in the front heat insulating chamber 6, and the sound absorbing effect is promoted.
The support member 27 is a member for supporting the side partition wall 12 and holding the position of the side partition wall 12 in the case 5, and separates the front heat insulation chamber 6 from the side heat insulation chamber 26. This is a member for isolating the exhaust gas so as not to move.
[0023]
The second expansion chamber 9 is a room for further expanding the exhaust gas sent from the first expansion chamber 8 via the exhaust communication pipes 16 and 17 described later, and is located at the center of the exhaust muffler 1 in the front-rear direction. Communication holes 12a, 12a,... Are formed in the side partition wall 12 at a portion adjacent to the second expansion chamber 9, and the second expansion chamber 9 and the side heat insulation chamber 26 are in communication.
Therefore, the sound generated when the exhaust gas expands is absorbed by the glass wool 14 filled in the side heat insulating chamber 26, and the sound absorbing effect is promoted.
[0024]
The third expansion chamber 10 is a chamber for further expanding the exhaust gas sent from the first expansion chamber 8 via the exhaust communication pipes 16 and 17 described below, and is located at the rear of the exhaust muffler 1. The third expansion chamber 10 communicates only with the exhaust communication pipes 16 and 17.
[0025]
The upper and lower two exhaust communication pipes 16 and 17 are cylindrical members whose longitudinal directions substantially coincide with the front-rear direction of the exhaust muffler 1 and whose both end surfaces are open. The exhaust communication pipes 16 and 17 penetrate the inner first partition 18 and the inner second partition 19, and communication holes 16 a and 17 a are formed in a side surface facing the second expansion chamber 9. That is, the first expansion chamber 8, the second expansion chamber 9, and the third expansion chamber 10 communicate with each other by the exhaust communication pipes 16 and 17.
[0026]
The catalyst support 15 is a cylindrical member whose longitudinal direction substantially coincides with the front-rear direction of the exhaust muffler 1 and whose both end surfaces are open. Further, the catalyst supporting portion 15 is sandwiched between the above-mentioned two upper and lower exhaust communication pipes 16 and 17 and is arranged side by side so that the longitudinal directions thereof are substantially parallel to each other. The front end of the catalyst support 15 is located in the second expansion chamber 9, and the rear end of the catalyst support 15 extends to near the rear end of the case 5. That is, the catalyst supporting portion 15 is disposed so as to penetrate the rear heat insulating chamber 7 and the inner second partition wall 19.
[0027]
The exhaust gas sent to the second expansion chamber 9 flows into the catalyst support 15 through the opening at the front end of the catalyst support 15, and the catalyst elements 20. 20 (in the present embodiment, three catalyst elements 20 are used in series, but the present invention is not limited to this), and is sent to the rear end of the catalyst support 15.
[0028]
As shown in FIG. 6, the catalyst element 20 has a catalyst element case 21 which is a cylindrical member open at both ends, and a catalyst carrier 22 having a large number of honeycomb-shaped holes formed at both ends of the catalyst element case 21 is fitted. ing. The catalyst carrier 22 is made of ceramics, metal, or the like, and a film of a catalyst element such as platinum or rhodium is formed on the surface thereof. When the exhaust gas passes through the holes of the catalyst carrier 22, the catalytic element promotes the combustion and reduction of NOx such as soot, hydrocarbons and carbon monoxide in the exhaust gas. The exhaust gas after passing has reduced concentrations of soot, hydrocarbons, carbon monoxide, and NOx.
[0029]
The rear end of the catalyst support 15 matches the outlet 5 a formed in the rear surface of the case 5, and the size of the outlet 5 a is substantially the same as the inner diameter of the catalyst support 15.
Therefore, the substantially cylindrical catalyst elements 20, 20, 20 are mounted in the catalyst support portion 15 from the outlet 5a. At this time, the outer diameter of the catalyst element 20 is configured to be substantially smaller than the inner diameter of the catalyst support 15, and the catalyst elements 20, 20, and 20 can be more easily attached and detached than the catalyst support 15. That is, only the catalyst element 20 can be taken out of the exhaust muffler 1 and washed without completely disassembling the exhaust muffler 1.
[0030]
Further, a gap is formed between the rear surface of the case 5 and the rear end of the catalyst support portion 15, and a retaining ring 25 such as a C-ring is fitted in the gap and fixed to the case 5 (the exhaust muffler 1). I can do it.
With this configuration, the catalyst elements 20, 20, 20 are fixed in the catalyst support portion 15 during normal use, and an exhaust outlet pipe 24 described below is detached from the rear surface of the case 5 during cleaning of the catalyst elements. By removing the retaining ring 25, the catalyst element 20 can be easily taken out of the exhaust muffler 1 for cleaning.
[0031]
A reinforcing member 23 is fixed to the inner wall of the rear surface of the case 5. A hole substantially larger than the discharge port 5a is formed in the reinforcing member 23 at a position corresponding to the discharge port 5a. A screw hole is formed in the reinforcing member 23, and as shown in FIG. 1, a connecting portion 24a of the exhaust outlet pipe 24 is bolted, so that the connecting member 24a is detachable on the downstream side of the catalyst element 20, 20, 20.
[0032]
Exhaust gas having a reduced concentration of soot, hydrocarbons, carbon monoxide, and NOx passing through the inside of the catalyst support portion 15 (a large number of holes formed in the catalyst element 20) is discharged to the atmosphere through an exhaust outlet pipe 24. Is done.
[0033]
Next, an exhaust muffler 31, which is an embodiment of a conventional exhaust muffler, will be described with reference to FIGS.
[0034]
The exhaust muffler 31 is filled with glass wool 44 which also functions as a sound absorbing material and a heat insulating material along an inner wall, and an inner space surrounded by the glass wool 44 has a plurality of expansion chambers (first expansion chamber 38, second expansion chamber 39, and second expansion chamber 39). Three expansion chambers 40) are defined. Exhaust gas flows into the exhaust muffler 31 through an exhaust inlet pipe 33 connected to an exhaust manifold such as a diesel engine (not shown), and the first expansion is performed while expanding the exhaust gas in the plurality of expansion chambers. Through the catalyst elements 20 fitted to the two side pipes 45 communicating the chamber 38 and the second expansion chamber 39 to burn soot, hydrocarbons, carbon monoxide, etc. The exhaust muffler 1 according to the embodiment of the present invention is substantially the same as the exhaust muffler 1 according to the embodiment of the present invention in that after the NOx reduction reaction is performed, the air is released to the atmosphere from the exhaust outlet pipe 54.
[0035]
However, the number of the catalyst elements 20 provided in the exhaust muffler 31 is six in total, which is larger than the number (three in total) of the catalyst elements 20 provided in the exhaust muffler 1 according to the embodiment of the present invention. . This is because the case 35 of the exhaust muffler 31 is not configured to be easily disassembled. The exhaust muffler 31 does not need to be replaced even if there is some clogging, and the life of the exhaust muffler 31 (the cleanliness and exhaust efficiency of the exhaust gas discharged from the exhaust muffler are maintained). Period).
[0036]
With such a configuration, the large number of catalyst elements 20 using expensive rare metals such as platinum and rhodium as catalyst elements not only causes an increase in the manufacturing cost of the exhaust muffler 31, but also increases the exhaust muffler 31. Is also a constraint in designing compact. Further, since the case 35 of the exhaust muffler 31 is not easily disassembled, it is not preferable from the viewpoint of recycling rare metals.
[0037]
Therefore, the exhaust muffler 1 according to the embodiment of the present invention has the following advantages as compared with the conventional exhaust muffler 31 and the like.
[0038]
First, the catalyst elements 20, 20... Mounted in the exhaust muffler 1 can be attached and detached from the exhaust port 5a, which is an exhaust gas outlet, without completely disassembling the exhaust muffler 1. Maintenance such as cleaning of the catalyst element 20 is easy, it is possible to prevent clogging due to soot and the like, and to maintain purification efficiency of exhaust gas.
In addition, since the exhaust port 5a, which is an exhaust gas outlet, also serves as an outlet for the catalyst element 20, there is no need to provide a dedicated opening for removing the catalyst element. Therefore, the structure of the case 5 of the exhaust muffler 1 is simplified. The number of parts can be reduced, and the heat insulating property, airtightness, and noise reduction effect of the exhaust muffler 1 are not reduced. Furthermore, since it is not necessary to install a larger number of catalyst elements than necessary in advance in consideration of clogging of the catalyst elements, such as an exhaust muffler having a structure in which the catalyst elements cannot be easily removed, the necessary minimum The number of catalyst elements 20 can be used to reduce the size of the exhaust muffler 1 and reduce the use of expensive rare metals such as platinum and rhodium, thereby reducing the production cost of the exhaust muffler 1. It is.
[0039]
Secondly, the catalyst supporting portion 15 supporting the catalyst elements 20, 20, 20 is provided in a front heat insulating chamber 6 filled with glass wool or the like which also functions as a sound absorbing material and a heat insulating material, and an expansion chamber covered with a rear heat insulating chamber 7. .. Are heated by the exhaust gas passing through the expansion chamber, and the catalyst burns soot, hydrocarbons, carbon monoxide and the like in the exhaust gas and reduces NOx by the catalyst. Is more promoted.
[0040]
Third, since the catalyst support 15 for supporting the catalyst element 20 in the exhaust muffler 1 is arranged substantially in parallel with the exhaust communication pipes 16 and 17, the exhaust muffler 1 has a catalyst-incorporated type. The external shape can be designed compact.
[0041]
Fourth, because the exhaust outlet pipe 24 is configured to be detachable from the exhaust muffler 1, the catalyst element 20 can be taken out of the exhaust muffler 1, maintenance such as cleaning of the catalyst element 20 is easy, and soot or the like is used. It is possible to prevent clogging and maintain exhaust gas purification efficiency.
[0042]
Fifth, the inner diameter of the cylindrical catalyst support portion 15 that supports the catalyst elements 20 is substantially larger than the outer diameter of the cylindrical catalyst element 20. There is a gap between the catalyst element 20 and the catalyst support portion 15 so that the catalyst element 20 can be easily attached and detached.
[0043]
Sixth, since the movement of the catalyst element 20 in the catalyst support portion 15 is restricted by the retaining ring 25, the positioning of the catalyst element 20 at the time of mounting is easy, and the catalyst element 20 is securely held in the catalyst support portion 15. .
[0044]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and has the following effects.
[0045]
That is, an exhaust muffler of an engine which is connected to the downstream side of an exhaust manifold of an engine and has a catalyst built therein, and which is configured to be detachable from an exhaust outlet side. Is easy to maintain, and it is possible to prevent clogging due to soot and the like and maintain exhaust gas purification efficiency.
In addition, since it is not necessary to install a larger number of catalysts than necessary in advance in consideration of catalyst clogging, the minimum required number of catalysts is used, the size of the exhaust muffler is reduced, and the cost is increased. It is possible to reduce the amount of catalyst metals such as platinum and rhodium, which are rare metals, and reduce the production cost of the exhaust muffler.
[0046]
As described in claim 2, since the catalyst supporting portion for internally supporting the catalyst is provided in the expansion chamber, the temperature of the catalyst is increased by the exhaust gas passing through the expansion chamber, soot, hydrocarbons, Combustion of carbon monoxide and the like and reduction of NOx are promoted.
[0047]
According to the third aspect of the present invention, since the catalyst supporting portion for internally supporting the catalyst and the exhaust communication pipe are arranged side by side, even if the exhaust muffler is of the catalyst internal type, the external shape can be designed and configured compactly.
[0048]
As described in claim 4, since the exhaust outlet pipe is detachable on the downstream side of the catalyst, the catalyst can be easily taken out of the exhaust muffler, maintenance such as cleaning of the catalyst can be performed, and clogging due to soot or the like can be performed. , And the purification efficiency of the exhaust gas can be maintained.
[0049]
According to the fifth aspect, a gap is provided between the catalyst and the catalyst supporting portion that internally supports the catalyst, so that the catalyst can be easily attached and detached.
[0050]
As described in claim 6, the catalyst is locked to the case by a retaining ring, and the retaining ring is provided on the downstream side of the catalyst, so that the catalyst can be easily taken out simply by removing the retaining ring, Easy maintenance. Further, the positioning of the catalyst at the time of mounting is easy, and the catalyst is securely held in the catalyst supporting portion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an exhaust muffler according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view of an exhaust muffler according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a bottom view of the exhaust muffler according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a rear sectional view of the exhaust muffler according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a rear view of the exhaust muffler according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view of a catalyst element.
FIG. 7 is a side sectional view of a conventional exhaust muffler.
FIG. 8 is a bottom view of a conventional exhaust muffler.
FIG. 9 is a rear sectional view of a conventional exhaust muffler.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust muffler 2 Engine 4 Exhaust manifold 5a Discharge port 8 First expansion chamber 9 Second expansion chamber 10 Third expansion chamber 15 Catalyst support portion 16/17 Exhaust communication pipe 20 Catalyst element 21 Catalyst element case 22 Catalyst carrier 24 Exhaust outlet pipe 25 retaining ring
