JPH03286135A

JPH03286135A - 多気筒エンジンの排気装置

Info

Publication number: JPH03286135A
Application number: JP9137990A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Hitomi; 光夫人見; Kenji Kashiyama; 謙二樫山; Takeshi Umehara; 健梅原
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は多気筒エンジンの排気装置の改良に関し、特に
排気を共鳴効果により掃気して、掃気効率を高めるよう
にしたものに関する。

（従来の技術）従来より、多気筒エンジンの排気装置として、例えば特
公昭５４−１００５２号公報に開示されるように、各気
筒を適宜２群に分け、この各気筒群別に各々集合排気通
路を設けると共に、該各集会排気通路の途中に各々触媒
コンバータを配置した基本構成に対し、上記２本の集合
排気通路の触媒コンバータの上流側を互いに連通路によ
り連通ずることにより、２本の排気通路の排気脈動を平
衡化したものが知られている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、エンジンの高出力化を図る一方法として、排
気の共鳴効果を得て排気の掃気効率を高めることが考え
られる。

つまり、排気の共鳴効果は、簡単に説明すると、排気行
程が等間隔となるように各気筒をまとめた一気筒群にお
いて、該気筒群の集合排気通路に所定の容積を有する圧
力反転部を設け、エンジンの同調回転域で各気筒の排気
ボートに発生する排気の基本圧力波と圧力反転部で反転
した反転圧力波との位相を一致共鳴させることにより、
基本圧力波よりも振幅の大きい排気の合成圧力波を得る
効果であり、この排気の共鳴効果を得れば、その合成圧
力波でもって排気の掃気効率を高くして、エンジンの高
出力化を図ることができる。

しかしながら、排気が高温で且つその音速か高い関係上
、反転圧力波を確実に得るためには圧力反転部として大
容量の容積を必要とするため、現実的にこのような大容
量の容積部を設置することは困難であり、排気の共鳴効
果を有効に得ることができない憾みがある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、大容量の反転容積部を設置することなく、基本波
を確実に反転させて、排気の共鳴効果による掃気効率の
向上を図ることにある。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本出願に係る発明では、特
に気筒群間で排気行程が等間隔となるように各気筒を複
数の気筒群に分けた場合には、所定の２つの気筒群での
排気の基本圧力波か互いに位相を１８０°反転した圧力
波となることを利用したり、触媒コンバータ等の排気系
部品の容積部を排気の共鳴効果の圧力反転部の一部とし
て利用する。

つまり、本出願の請求項（１）記載の発明の具体的な解
決手段は、排気行程が互いに等間隔となるように各気筒
を複数の気筒群に分けた多気筒エンジンの排気装置を対
象とする。そして、各気筒群別に設けた集合排気通路に
各々所定の容積部を有する排気系部品を配置したものを
前提として、該各集会排気通路のうち少くとも２本の集
合排気通路の排気系部品の上流側を、該両気筒群の排気
の圧力波が伝播する共鳴用の連通路により相互に連通ず
る。さらに、上記連通路の長さを特定し、集合排気通路
の排気集合部中央点から連通路の中点までの距離が上記
排気集合部中央点から上記排気系部品の入口点までの距
離にほぼ等しくなるように設定する構成としている。

また、請求項（２）記載の発明では、上記の請求項（１
）の発明の連通路及びその通路長さの設定に代えて、各
集合排気通路のうち少くとも２本の集合排気通路の排気
系部品の直上流側又は排気系部品の容積部内を相互に連
通ずる連通路を設ける構成としている。

さらに、請求項（３）記載の発明では、上記請求項（１
）記載の発明の構成に加えて、各集合排気通路のうち少
くとも２本の集合排気通路の排気系部品の直上流側又は
排気系部品の容積部内を相互に連通ずる他の連通路を設
ける構成としている。

加えて、請求項（４）記載の発明では、上記の連通路や
他の連通路に、エンジン冷間時及び低速軽負荷時の少く
とも一方の時に閉制御される開閉弁を配置する構成とし
ている。

（作用）上記の構成により、請求項（１）記載の発明では、連通
路を接続した２つの気筒群の排気の圧力波は相互に位相
が１８０°異なるので、一方の気筒群の集合排気通路に
は、他方の気筒群の排気の１８０°位相の異なる圧力波
が連通精を経て作用する。

また、上記各気筒群内では、排気の基本圧力波が排気系
部品の容積部で反転して、基本圧力波とは１８０＠位相
の異なる反転圧力波が得られる。ここに、この反転した
圧力波と、上記の他の気筒群から作用する１８０°位相
の異なる圧力波とは同一距離伝播して完全な同一位相で
合成され、集合排気通路の排気集合部中央点に至るので
、各気筒群の集合排気通路では各々反転圧力波が確実に
得られ、その結果、排気の共鳴効果にょる掃気効率が向
上することになる。

ここに、２つの気筒群の集合排気通路を連通する連通路
のみによって反転圧力波が確実に得られるので、大容量
の反転容積部を設置する必要がない。

また、請求項（２）記載の発明では、排気系部品の直上
流側又はその容積部内に連通路が連通しているので、こ
の連通路の容積と排気系部品の容積部との合計容積によ
って自己の気筒群の基本圧力波が確実に反転する。その
結果、排気の共鳴効果が確実に得られて掃気効率か有効
に向上する。

さらに、請求項（３）記載の発明では、請求項（１）の
連通路及び請求項（２）の連通路の双方が設けられてい
るので、上記請求項（１）及び（２）の発明の双方の作
用が得られる。

加えて、請求項（４）記載の発明では、上記の各発明の
作用に加えて、更にエンジン冷間時や低速軽負荷時では
排気温度が通常運転時よりも低くなるものの、開閉弁が
閉制御されて連通路か閉じるので、他の気筒群への排気
の流れが無くなって、排気の冷却が有効に抑えられるの
で、その排気系部品としての触媒コンバータの温度か比
較的高く確保され、その排気浄化作用が所期通り効果的
に発揮される。

（発明の効果）以上説明したように、請求項（１）記載の発明の多気筒
エンジンの排気装置によれば、他の気筒群から作用する
１８０°位相の異なる圧力波と、排気系部品の容積部で
反転した反転波との合成により、排気の基本圧力波を確
実に反転した状態が得られるので、排気の共鳴効果を確
実に得て、この共鳴効果による排気の掃気効率を有効に
向上させることができる。

また、請求項（２）記載の発明の多気筒エンジンの排気
装置によれば、排気系部品の容積部と、その直上流側又
はその容積部内に連通させた連通路の容積との合計容積
により排気の基本波を確実に反転させることができるの
で、共鳴効果による排気の掃気効率の向上を図ることが
できる。

さらに、請求項（３）記載の発明では、上記請求項（１
）の連通路と請求項（２）の連通路の双方を備えたので
、排気の基本波をより一層確実に反転した状態を得るこ
とができ、排気の掃気効率の一層の向上が図れる効果を
奏する。

加えて、請求項（４）記載の発明では、更にエンジン冷
間時や低速軽負荷時でも排気の冷却を有効に抑えて、排
気系部品としての触媒コンバータの排気浄化性能をほぼ
所期通りに発揮させることかできる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は請求項（１）記載の発明を６気筒Ｖ型エンジン
の排気装置に適用した実施例を示す。同図において、１
は対向する左右のバンクｌａ、ｌｂを有するＶ型エンジ
ンであって、図中左側バンク１ａには第１気筒２ａ、第
３気筒２Ｃ及び第５気筒２ｅか属する第１気筒群３ａが
形成され、図中右側バンク１ｂには第２気筒２ｂ、第４
気筒２ｄ及び第６気筒２ｆが属する第２気筒群３ｂか形
成されている。

上記６つの気筒２ａ〜２ｆの点火順序は、その気筒番号
の順序であり、従ってその排気行程の順序は、左側バン
ク１ａでは１−３−５気筒の順序、右側バンク１ｂでは
２−４−６気筒の順序であって、各気筒群に属する気筒
の排気行程か等間隔となると共に、気筒群３ａ、３ｂ間
で交互に排気行程が繰り返されるように各気筒が二群に
分けられている。

上記左側バンクの第１気筒群３ａの各気筒の吸気ポート
５と、右側バンクの第２気筒群３ｂの各気筒の吸気ポー
ト５とは、図示しないが、各々バンク別に設けた吸気通
路に連通している。

また、上記左側バンクの第１気筒群３ａには、該気筒篩
用に設けた排気通路１０ａが接続され、右側バンクの第
２気筒群３ｂにも該気筒篩用に設けた排気通路１０ｂが
接続されている。第１気筒群３ａ用の排気通路１０ａは
、第１気筒群３ａに属する気筒２ａ、２Ｃ，２ｅの排気
ポート１２に各々独立して連通する３つの独立排気通路
１３ａ。

１３ｃ、１３ｅと、これら独立通路を集合した集合排気
通路１４ａとから成る。同様に、第２気筒群３ｂに属す
る気筒２ｂ、２ｄ、２ｆの排気ポート１２に各々独立し
て連通する３つの独立排気通路１３ｂ、１３ｄ、１３ｆ
と、これら独立通路を集合した集合排気通路１４ｂとか
ら成る。そして、上記各集合排気通路１４ａ、１４ｂの
途中には、各々、排気ポート１２からの距離が相互に等
距離の位置にて排気系部品として所定の拡大容積部を有
する触媒コンバータ１５ａ、１５ｂが配置されている。

そして、上記第１及び第２気筒群３ａ、３ｂの計２本の
集合排気通路１４ａ、１４ｂには、その触媒コンバータ
１５ａ、１５ｂの上流側が、排気ポート１２からの距離
が相互に等距離の位置にて、連通路１７によって相互に
連通されている。

上記連通路１７は、各集合排気通路１４ａ、１４ｂの排
気集合部中央点Ａから連通路１７の中点Ｂまでの距離Ｎ
、（図では第１気筒群３ａ側のみを示す）が上記排気集
合部中央点Ａから触媒コンバータ１５ａ、１５ｂの入口
部Ｃまでの距離ｇ２にほぼ等しくなるように設定されて
いる。

また、上記連通路１７の所定部位には、通常は該連通路
１７を開いた開位置にある開閉弁１８が配置されていて
、該開閉弁１８は、エンジン冷間時及び低速軽負荷時の
少くとも一方の時に閉制御される。

したかって、上記実施例においては、第１気筒群３ａと
第２気筒群３ｂとの間では、排気行程が交互であるので
、一方の気筒群の排気の圧力波は他の気筒群の圧力波と
位相が１８０°異なり、この１８０°位相の異なる圧力
波が連通路１７を経て他の気筒群の集合排気通路に伝播
する。そして、エンジンの共鳴回転域では、第１気筒群
３ａを例にとって説明すると、第１気筒群３ａでの排気
の基本圧力波と第２気筒群３ｂから伝播された位相の１
８０°異なる圧力波との位相か一致し共鳴して、排気の
基本波よりも大きい振幅の合成圧力波が得られて、この
合成圧力波により第１気筒群３ａの排気の掃気効率が高
められる。

その際、第１気筒群３ａでの排気の基本圧力波は、自己
の気筒群に属する触媒コンバータ１５ａの容積部で反転
し、この反転圧力波は排気ポート１２に戻る途中で、上
記連通路１７を伝播する位相の１８０°異なる圧力波と
合成される。ここに、第１図Ａ−Ｂ間の距離ｐ１とＡ−
Ｃ間の距離Ｄ２とがほぼ等距離であるので、連通路１７
の接続点をＤとしてＤ−Ｂ間とＤ−Ｃ間では全く同じ圧
力変動が得られて、触媒コンバータ１５ａで反転した圧
力波は、連通路１７を伝播する圧力波とほぼ同位相で合
成される。その結果、排気の基本圧力波を反転した圧力
波を確実に得ることができ、排気の共鳴効果が確実に得
られる。

また、触媒コンバータ１５ａ、１５ｂは比較的高温度の
下でその所期の排気浄化性能を発揮するか、エンジン冷
間時や低速軽負荷時のように排気温度が通常運転時より
も低くなった際にも、連通路１７に配置した開閉弁１８
か閉制御され、このことにより各気筒群３ａ、３ｂの排
気は自己の気筒群に属する触媒コンバータ１５ａ、１５
ｂのみに導入されて、排気の冷却が十分に抑制されるの
で、このような時にも触媒コンバータ１５ａ、１５ｂの
所期の排気浄化性能を良好に発揮させることができる。

尚、上記の距離ｇ、とｇ２との関係は、第２図に示すよ
うに、両触媒コンバータ１５ａ、１５ｂが近接して配置
され、且つ連通路１７の接続点りか触媒コンバータ近傍
である場合には、自動的に満たすことになる。

さらに、上記実施例では、連通路１７を集合排気通路１
４ａ、１４ｂの途中に接続する構成としたが、その他、
距離ｐ１とｐ２．とがほぼ等しい関係を満たす限り、第
１図に破線で示すように集合排気通路１４ａ、１４ｂの
上流端同志を各々接続する連通路１７″を設ける構成と
してもよいのは勿論である。

また、第３図は請求項（３記載の発明の実施例を示し、
上記請求項（１）の発明の連通路１７に代え、触媒コン
バータ１５ａ、１５ｂの直上流側の部分で集合排気通路
１４ａ、１４ｂ同志を相互に連通する連通路２０を設け
る構成としたものである。

この連通路２０では、その集合排気通路１４ａ。

１４ｂとの接続点りから触媒の配置部位Ｃまでの距離Ｄ
Ｃは、排気集合部中央点Ａから触媒までの距離ρ２より
極めて短い（Ｒ２）＞ＤＣ）。また、接続点りから連通
路２０の中点Ｂまでの距ＮＤＢは上記距離ＤＣより長＜
　（ＤＢ＞ＤＣ）設定されている。その他の構成は第１
図と同様であるので、その説明及び図示を省略する。

したがって、本実施例では、自己の気筒群に属する触媒
コンバータ１５ａ又は１５ｂの容積部と上記連通路２０
の容積との合計容積によって反転容積が大きく確保され
て、触媒コンバータ１５ａ。

１５ｂで基本波の反転波が確実に得られるので、排気の
共鳴効果を確実に得て排気の掃気効率の向上を図ること
ができる。

尚、本実施例では、連通路２０を触媒コンバータ１５ａ
、１５ｂの容積部内に接続する構成としたが、連通路２
０の機能は触媒コンバータ１５ａ。

１５ｂ部分に大きな反転容積を確保することにあるので
、その他、連通路を触媒コンバータ１５ａ。

１５ｂの直上流側に接続してもよいのは勿論である。

さらに、第４図は請求項（３）記載の発明の実施例を示
し、請求項（１）の発明の連通路（第１図の連通路１７
）と、請求項（２）の発明の連通路（第３図の連通路２
０）との双方を備えたものである。

従って、一方の気筒群からの１８０°位相の異なる圧力
波が連通路１７を経て伝播されると共に、触媒コンバー
タ１５ａ又は１５ｂの容積部が反転容積として容量が不
足する場合であっても、連通路２０の容積でこれを補っ
て触媒コンバータ１５ａ、１５ｂでは基本波の反転波が
確実に得られる。

そして、この反転した圧力波と、連通路１７を伝播する
圧力波とが同位相で合成されるので、排気の基本圧力波
を反転した圧力波を一層確実に得ることができ、排気の
共鳴効果による掃気効率を一層効果的に向上させること
ができる。

尚、以上の説明では、６気筒Ｖ型エンジンて気筒群を２
群に分けたものに適用したが、本発明はこれに限定され
ず、複数の気筒群に分けたものにも同様に適用できるの
は勿論である。

また、以上の説明では、排気系部品を触媒コンバータ１
５ａ、１５ｂにより構成したが、その他、サイレンサ等
によって構成してもよいのは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項（１）記載の発明の実施例を示す全体概
略構成図、第２図は連通路の配置の変形例を示す図、第
３図は請求項（２）の発明の実施例を示す全体概略構成
図、第４図は請求項（３）の発明の実施例を示す全体概
略構成図である。１・・・エンジン、２ａ〜２ｆ・・・気筒、３ａ・・・
第１気筒群、３ｂ・・・第２気筒群、１４ａ、１４ｂ・
・・集合排気通路、１５ａ、１５ｂ・・・触媒コンバー
タ（排気系部品）　、１７．１７−．２０・・・連通路
、１８・・・開閉弁。ほか２名１・・・エンジン２８〜２ｆ・・・気筒３ａ・・・第１気筒群３ｂ・・・第２気筒群１４ａ、１４ｂ・・・集合排気通路１５−ａ、１５ｂ・・・触媒コンバータ（排気系部品）１７．１７−．２０・・・連通路１８・・・開閉弁第２囮Ｑり第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）排気行程が互いに等間隔となるように各気筒を複
数の気筒群に分けた多気筒エンジンの排気装置であって
、各気筒群別に設けた集合排気通路には各々所定の容積
部を有する排気系部品が配置されているとともに、該各
集合排気通路のうち少くとも２本の集合排気通路の排気
系部品の上流側を相互に連通し、該両気筒群の排気の圧
力波が伝播する共鳴用の連通路が設けられ、該連通路は
、集合排気通路の排気集合部中央点から連通路の中点ま
での距離が上記排気集合部中央点から上記排気系部品の
入口点までの距離にほぼ等しくなるように設定されてい
ることを特徴とする多気筒エンジンの排気装置。
（２）請求項（１）記載の多気筒エンジンの排気装置に
おいて、連通路及びその通路長さの設定に代えて、各集
合排気通路のうち少くとも２本の集合排気通路の排気系
部品の直上流側又は排気系部品の容積部内を相互に連通
する連通路が設けられていることを特徴とする多気筒エ
ンジンの排気装置。
（３）請求項（１）記載の多気筒エンジンの排気装置に
おいて、各集合排気通路のうち少くとも２本の集合排気
通路の排気系部品の直上流側又は排気系部品の容積部内
を相互に連通する他の連通路が設けられていることを特
徴とする多気筒エンジンの排気装置。
（４）請求項（１）、（２）又は（３）記載の多気筒エ
ンジンの排気装置において、連通路には、エンジン冷間
時及び低速軽負荷時の少くとも一方の時に閉制御される
開閉弁が配置されていることを特徴とする多気筒エンジ
ンの排気装置。