JP2516093Y2 - 内燃機関の排気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関の排気装置に係り、特に横置きＶ型
内燃機関又は水平対向型内燃機関の排気装置に関する。

〔従来の技術〕

車両用内燃機関のうち、各気筒を二つのバンクに分
け、各々のバンクをクランクシャフトを中心にしてＶ字
型に配したＶ型内燃機関、あるいはクランクシャフトを
中心にして水平に向き合わせた水平対向型内燃機関で
は、前後の二つのバンクの排気ガスを触媒コンバータで
浄化して消音器へ導く排気装置は、排気の圧損をできる
だけ少なくし、しかも排気ガス浄化性能を向上する構造
が要求される。

従来のこの種の排気装置は、前側バンクと後側バンク
に接続された各排気通路に触媒を別々に設けると共に、
それら両触媒の一方の中心部に、他方を中心部の外周に
配置して同一容器内に収容し、かつ、中心部の触媒には
後側バンクからの排気ガスを導くよう構成する構造のも
のが知られている（実開昭63-98425号公報）。このもの
は外周側の触媒には短い排気通路を介して前側バンクか
ら比較的高温の排気ガスが導入されて外周側の触媒の昇
温を促進して活性化を早くし、また中央部の触媒に導入
される後側バンクからの排気ガスが排気通路が長いため
に熱放出によって比較的低温となるが、外周側の触媒か
ら中央部の触媒へ熱供給を行なわせることにより、中央
部の触媒の活性化を早め、後側バンクからの排気ガスの
浄化特性を向上しようとするものである。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかるに、上記の従来の排気装置は、前側バンクから
外周側触媒へ到る第１の排気通路と後側バンクから中央
部の触媒へ到る第２の排気通路の各々の長さが等しくな
いため、各々の排気特性を等しくできず、触媒暖機性や
排気圧損が均等でないという問題がある。

なお、等長排気管構造をもつ排気装置も従来より知ら
れているが（実開昭62-67921号公報）、このものは後側
バンクの排気管を一旦前方のオイルパン付近まで戻す構
造となるため、総排気管長が大きめにならざるを得ず、
このため車両の床下に配置される触媒コンバータの暖機
性が悪く、十分な排気ガス浄化性能が得られない。

本考案は以上の点に鑑みなされたもので、前側及び後
側の各バンクに接続された等長の排気通路の後端部に夫
々触媒コンバータを設けて内燃機関の中央下部に配置し
た合流部に接続することにより、排気ガスの浄化性能を
向上すると共に排気圧損も低減し得る内燃機関の排気装
置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〕

本考案は、横置きＶ型又は水平対向型内燃機関の前後
の各バンク毎に設けた第１及び第２の排気管の両軸線を
一致させて接続する合流部を内燃機関の略中央下部に配
置し、第１及び第２の排気管の合流部までの長さを互い
に等しくした構造の内燃機関の排気装置において、第１
及び第２の排気管の各後端部に第１及び第２の触媒コン
バータを設け、前記合流部により第１及び第２の触媒コ
ンバータの各排気出口を互いに略直角に結合して合流排
気管に共通接続してなる構造としたものである。

〔作用〕

本考案では、前後の各バンクからの排気ガスは、第１
及び第２の排気管を別々に通して第１及び第２の触媒コ
ンバータへ互いに対向して流入するが、触媒コンバータ
の触媒担体のセル方向により合流部で対向することなく
合流した後、円滑に合流排気管へ導かれる。

また、第１及び第２の触媒コンバータは前記合流部と
共に内燃機関の略中央下部に位置するため、車両床下に
触媒コンバータを設けた従来の排気装置に比し、排気ガ
スの十分上流側に触媒コンバータが位置し、比較的高温
の排気ガスが第１及び第２の触媒コンバータに流入する
ため、触媒暖機性が良好である。しかも、前後の各バン
クからの排気ガスは反対側バンク側の触媒コンバータの
排気出口側触媒担体に触れながら合流部へ流入するの
で、夫々反対バンク側の触媒コンバータの暖機を助ける
ことができる。

〔実施例〕

第１図及び第２図は夫々本考案になる内燃機関の排気
装置の一実施例の正面図及び底面図を示し、同一構成部
分には同一符号を付してある。両図において、１は横置
きＶ型の車両用内燃機関で多気筒であり、各気筒が２つ
のバンクに分けて配置される。この２つのバンクは、こ
の内燃機関１が搭載されている車両の前方向に位置する
前側バンク2aと後方向に位置する後側バンク2bである。
前側バンク2aは第１の排気管3aの前端部に接続され、後
側バンク2bは第２の排気管3bの前端部に接続されてい
る。

第１の排気管3aは後方に屈曲され、その後端部3a₁が
内燃機関１の中央下部付近に位置するようにされて第１
の斜流型触媒コンバータ4aの排気入口に接続されてい
る。また、第２の排気管3bは前方に屈曲され、その後端
部3b₁が内燃機関１の中央下部付近に位置し、かつ、第
１の排気管3aの後端部3a₁と離間対向するようにされて
第２の斜流型触媒コンバータ4bの排気入口に接続されて
いる。

内燃機関１の中央下部にはオイルパン５が配置されて
おり、そのオイルパン５の底面の一部に第２図に示す如
く凹部６が形成されている。この凹部６内に上記の第１
及び第２の斜流型触媒コンバータ4a,4bが配置され、ま
たこれらの斜流型触媒コンバータ4a,4bの排気出口を略
直角に結合する合流部７も凹部６内に配置されている。
合流部７の他端は合流排気管８を介して消音器（図示せ
ず）に接続される。

本実施例では第１及び第２の排気管3a及び3bの長さが
等しくされ、また斜流型触媒コンバータ4a及び4bが内燃
機関１の略中央下部に配置されている。

次に本実施例の要部について更に詳細に説明する。第
３図は本考案の要部の一実施例の正面図で、図の左半分
は断面表示してある。同図中、第１の斜流型触媒コンバ
ータ4aは前側バンク排気入口10aと排気出口11aとの間に
触媒担体12aが設けられた構成とされており、触媒担体1
2aが前側バンク排気入口10aから触媒担体12aに到る管路
の軸線に対して角度θだけ傾斜して配置されている。同
様に、第２の斜流型触媒コンバータ4bは後側バンク排気
入口10bと排気出口11bとの間に、触媒担体12bが角度θ
傾斜して配置された構成とされている。

排気出口11aと11bとは合流部７で略直角に結合されて
合流部排気出口13に接続されている。なお、触媒担体12
a,12bの前後のガス通路は、半割のプレス板金溶接構造
で形成されている。

第３図中、Ａ−Ａ線に沿う触媒担体12bの断面図を第
４図に示す。第４図に示すように、触媒担体12bは楕円
筒状の鋼板製外筒15内に例えばFe-Cr-Al系の耐熱合金よ
りなるハニカム構造体16が密閉された、メタル担体触媒
構造とされている。触媒担体12aも触媒担体12bと同一構
成とされている。

次に本実施例の作動について説明する。一例として、
Ｖ型６気筒の車両用内燃機関に適用したものとすると、
爆発順序は通常、前側バンク2a及び後側バンク2b交互に
なるので、前側バンク2aから第１の排気管3aを通して第
３図の前側バンク排気入口10aに流入する排気ガスと、
後側バンク2bから第２の排気管3bを通して第３図の後側
バンク排気入口10bに流入する排気ガスとは、クランク
角120℃Ａ毎に交互に流入する。

前側バンク排気入口10aに流入した排気ガスは第３図
に示す如く触媒担体12aに入射角（90°−θ）で流入
し、ここで排気ガス中の有害成分が酸化或いは分解され
ることにより、排気ガスが浄化されると共に、流れの方
向が変えられて排気出口11aから流れ出て合流部７に到
る。このとき、排気ガスは触媒担体12bの排気出口11b側
部分にも当って合流部７に到る。

ここで、触媒担体12aが流入する排気ガスの流れの方
向に対して傾斜して設けられているので、触媒担体12a
の排気ガス入口面積は実質的に増大される。このため、
触媒担体12a内を通る排気ガスの流速は流路面積の増大
に反比例して減少し、流速の二乗に比例する流れ抵抗が
大幅に低下するため、触媒担体12aの圧力損失が小さ
い。

次に後側バンク排気口10bに排気ガスが流入するが、
この排気ガスは上記と同様に、触媒担体12bにより浄化
され、かつ、圧力損失少なく排気出口11bから流れ出
て、他方の触媒担体12aの排気出口11a側部分にも触れな
がら合流部７に至る。以下、上記と同様の動作が繰り返
される。そして、合流部７で合流した排気ガスは合流部
排気出口13から第１図及び第２図に示した合流排気管８
へ排出される。

このように、本実施例では、斜流型触媒コンバータ4
a,4bが、車両の床下より十分に上流側のオイルパン５の
凹部６内に配置されているので、前側バンク2a,後側バ
ンク2bの夫々からの排気ガスは熱放出少なく高温の状態
のまま斜流型触媒コンバータ4a,4bへ流入されるため、
触媒担体12a,12bの暖機性が良好であり、しかも合流部
７への排気ガスが他方のバンク側の触媒担体の排気出口
側部分に当ってその部分の暖機も行なっているので、触
媒担体12a,12bが十分に活性化されることから良好な排
気ガス浄化性能が得られる。

また、後側バンク排気入口10aと後側バンク排気入口1
0bに流入する各排気ガスは流入時は互いに対向している
が、触媒担体12a,12bのセル方向により合流部７では対
向することなく略直角に合流するため、排気ガスが衝突
干渉することなくスムーズに合流部排気出口13に導か
れ、また前記したように触媒担体12a,12bの圧力損失も
小さいため、圧力損失は最小限で済む。

更に、排気管3a,3bの夫々の長さが等しい等長構成で
あり、また爆発順序が前側バンク2a,後側バンク2b交互
になるため、爆発による音圧の脈動が合流排気管８に交
互に流入して整流されるため、音圧脈動のずれに起因す
る排気騒音は最小限に抑えられる。

また斜流型触媒コンバータ4a,4bを集合体構造とした
ので、合流部７にコンパクトに設置することができ、よ
って相対的に大容量の触媒を搭載することもできる。

なお、本考案は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えばＶ型内燃機関１の代りに水平対向型内燃機関
にも適用することができる。

〔考案の効果〕

上述の如く、本考案によれば、触媒コンバータの触媒
担体のセル方向により合流部で対向することなく、前側
バンクと後側バンクの夫々からの排気ガスが合流した
後、円滑に合流排気管へ導かれるため、排気圧損を低減
することができ、また触媒コンバータが内燃機関の略中
央下部に位置し、しかも前後のバンクからの排気ガスが
他方のバンク側の触媒コンバータの排気出口側部分にも
接触することにより、触媒担体の暖機性を従来に比し大
幅に高めたため、従来に比べて排気ガス浄化性能を大幅
に向上することができる等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本考案の一実施例の正面図及び
底面図、第３図は第１図及び第２図中の要部の一実施例
の半切截正面図、第４図は第３図中のＡ−Ａ線に沿う断
面図である。 １……Ｖ型内燃機関、2a……前側バンク、2b……後側バ
ンク、3a……第１の排気管、3b……第２の排気管、4a…
…第１の斜流型触媒コンバータ、4b……第２の斜流型触
媒コンバータ、７……合流部、８……合流排気管、12a,
12b……触媒担体。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】横置きＶ型又は水平対向型内燃機関の前後
   の各バンク毎に設けた第１及び第２の排気管の両軸線を
   一致させて接続する合流部を該内燃機関の略中央下部に
   配置し、該第１及び第２の排気管の該合流部までの長さ
   を互いに等しくした構造の内燃機関の排気装置におい
   て、 前記第１及び第２の排気管の各後端部に第１及び第２の
   触媒コンバータを設け、前記合流部により該第１及び第
   ２の触媒コンバータの各排気出口を互いに略直角に結合
   して合流排気管に共通接続してなる構造の内燃機関の排
   気装置。