JPH08177472A - 多気筒型内燃機関用の排気系 - Google Patents

多気筒型内燃機関用の排気系

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単であり、一方のシリンダグループ
を停止した後、このシリンダグループに付設された触媒
が過度に冷えない排気系を提供する。 【解決手段】 多気筒型内燃機関は常時運転されるシリ
ンダ２のグループ３と、停止可能なシリンダ４のグルー
プ５を備えている。シリンダの各グループ３，５には、
触媒１０，１３を備えた排気管９，１２が付設されてい
る。常時運転されるシリンダグループ３の触媒１０の前
方に、遮断要素１５が配置されている。更に、両排気管
９，１２または両触媒１０，１３はバイパス管１６を介
して互いに接続されている。バイパス管１６により、第
２のシリンダグループ５のシリンダ４が運転されていな
いときおよび排気管が閉じているときに、第２の触媒１
３の温度の維持が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、停止不可能なシリ
ンダの第１のグループと、停止可能なシリンダの第２の
グループと、この各々のグループに付設された、排気マ
ニホルドから延びる排気管と、排気系内に設けた少なく
とも２個の触媒と、排気管内に設けた調節部材とを備え
た、多気筒型内燃機関用の排気系に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許第２９１２７９６
号明細書により、多気筒型内燃機関のためのこのような
排気系が知られている。この排気系の場合には、一方の
グループのシリンダが常時運転され、他方のグループの
シリンダが停止可能である。排気系には２個の触媒が設
けられ、常時運転されるシリンダの排気流がこの触媒を
順々に流通する。停止可能なシリンダグループの排気流
は調節要素を介して選択的に、前後に接続配置された両
触媒または両触媒の一方だけを経て案内される。このよ
うな排気系は比較的に高価である。なぜなら、複数の通
路を有する調節要素と多数の管継手を必要とするからで
ある。更に、停止されないシリンダグループの排気流が
前後に接続配置された両触媒を常時流通する。これは触
媒の早い劣化をもたらす。更に、両触媒を前後に配置す
ると、異なる運転温度および加熱状態が生じる。第１の
触媒の温度は非常に高く、第２の触媒の温度は比較的に
低い。これは第２を触媒のゆっくり加熱することにな
る。
【０００３】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３７４０
２３８号明細書から、２つのシリンダ列を有する内燃機
関のための排気装置が知られている。この場合、両排気
流はそれぞれ、二つの部分流に分割され、各々の触媒の
手前でそれぞれ、一方のシリンダ列の一つの部分流と他
方のシリンダ列の一つの部分流が合流する。それによっ
て、両触媒を流通する排気の組成が同じになる。シリン
ダ停止装置は設けられていない。
【０００４】更に、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４
３３２０８６号明細書により、２列の内燃機関のための
排気装置が知られている。この場合、遮断要素により、
両排気流の各々およびその手前にある横方向接続部の各
々において、排気温度に依存して触媒の手前で排気流の
短縮および延長が可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、停止可能な一つのシリンダグループを有する内燃
機関のために、構造が簡単であり、停止可能なシリンダ
グループに付設された触媒がこのシリンダグループの停
止後冷え過ぎないようにし、このシリンダグループを再
び作動させた後で触媒が迅速に作用することができるよ
うに、排気がこのシリンダグループに付設された触媒を
流通する排気系を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明に従
って、第１の触媒がシリンダの第１のグループに付設さ
れた第１の排気管内に設けられ、第２の触媒がシリンダ
の第２のグループに付設された第２の排気管内に設けら
れ、第１の排気管と第２の排気管の間にバイパス管が設
けられ、第１の触媒の前方に、遮断要素として形成され
た調節部材が設けられ、第２のグループのシリンダが作
動しているときに、調節要素が通路を開放し、第２のグ
ループのシリンダが停止しているときに調節要素が通路
を少なくとも部分的に遮断することによって解決され
る。
【０００７】常時運転されるシリンダグループと停止可
能なシリンダグループの排気管内にそれぞれ一つの触媒
が設けられ、この両触媒の間でバイパス管が延び、常時
運転されるシリンダグループに付設された触媒の出口が
この触媒の前方で完全にまたは部分的に遮断または絞ら
れると、停止可能なシリンダグループを停止した後のこ
のシリンダグループの触媒の冷却を防止することができ
る。その際、排気系は簡単に構成可能である。なぜな
ら、少数の管継手または分岐管で充分であり、後続配置
された調節要素を簡単な遮断要素または絞り弁として形
成可能であるからである。
【０００８】バイパス管が、常時運転されるシリンダグ
ループに付設された触媒の手前でこのシリンダグループ
の排気管から延び、対応する触媒の手前で停止可能なシ
リンダグループの排気管に開口していると、停止可能な
シリンダグループに付設された触媒の冷却は非常に良好
にかつ簡単に防止することができる。遮断要素が完全に
閉じると、この触媒の手前で分岐した非常に高温の排気
流が、脈動に基づいて、停止された排気管内にある触媒
を加熱する。遮断要素（絞り弁）が部分的に閉じると、
常時運転されるシリンダグループの排気流の分配が行わ
れるので、排気の部分流が両触媒を流通する。従って、
停止したシリンダグループの触媒の冷却が防止される。
【０００９】バイパス管が排気の流れ方向において触媒
の前方でかつ遮断要素の手前で、常時運転されるシリン
ダグループの排気管に接続され、対応する触媒の手前で
停止可能なシリンダグループの排気管に開口している
と、停止したシリンダグループの触媒の良好な加熱およ
び迅速な再作動が達成され、しかも管の長さが短くて済
む。その際、バイパス管は触媒の出口側に直接接続可能
であるので、長い管路を避け、排気の高温部分流を第２
の触媒に直接供給することができる。
【００１０】このバイパス管に第３の触媒を設けること
により、両シリンダグループの運転時におよび遮断要素
が開放しているときに、浄化されていない排気部分流が
バイパス管と第１の触媒の出口側を経て、この出口側の
排気管に直接逃げることが防止される。このような排気
系は、２つのシリンダ列を備え、一方のシリンダ列が常
時運転され、他方のシリンダ列が停止可能である内燃機
関に特に適している。なぜなら、それによって管コスト
が非常に少なくて済み、個々のシリンダの排気流を非常
に簡単に集めることができるからである。
【００１１】本発明の他の効果および有利な実施形は以
下の記載から明らかになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図に基づいて本発明の２つの実施
の形態を例示的に詳しく説明する。図１には、２つのグ
ループのシリンダを有する内燃機関１が略示してある。
この場合、第１のグループ３のシリンダ２は常時運転さ
れる。略示したピストンによって示した第２のグループ
５のシリンダ４は、一定の判断基準に依存して停止（切
り離し）可能である。第２のグループ５のシリンダ４の
停止または作動（接続）は制御装置６によって開始され
る。この実施の形態では、内燃機関は６気筒型水平対向
エンジン（ボクサーエンジン）として示してある。この
エンジンの場合、停止可能なシリンダ４は一方のシリン
ダ列に設けられ、常時運転されるシリンダ２はシリンダ
の反対側の列に設けられている。しかしながら、次に詳
しく説明する本発明は、複数のシリンダを備えた他の２
列または１列の内燃機関に容易に転用可能である。
【００１３】シリンダ２，４の詳しく示していない排気
口は、排気マニホルド７，８を介して排気装置に接続さ
れている。第１のグループ３のシリンダ２の排気マニホ
ルド７は第１の触媒１０を備えた排気管９に接続してい
る。排気管９は、第１の触媒の出口１１から、消音器
（本発明にとって重要ではないので図示していない）ま
で更に延びている。他の排気マニホルド８は、第２の触
媒１３を設けた第２の排気管１２に開口している。常時
運転されるシリンダグループの排気管９には、排気の流
れ方向において第１の触媒１０の出口１１の前方に、揺
動可能な蝶形弁の形をした遮断要素１５が設けられてい
る。この遮断要素の図示していない調節ユニットは、制
御装置６によって制御される。
【００１４】両排気管９，１２の間において、排気の流
れ方向に見て触媒１０，１３の手前に、バイパス管１６
が延びている。このバイパス管を介して両排気管が互い
に接続されている。内燃機関１の運転中すべてのシリン
ダ２，４が運転されると、遮断要素１５は制御装置６を
介してその開放位置に切り換えられる。その際、第１の
グループ３のシリンダ２の排気流は、排気マニホルド
７、排気管９および第１の触媒１０を経て、そして開放
した遮断要素１５を通過して、排気系の後続部分に案内
される。第２のグループ５の作動するシリンダ４の排気
流は、排気マニホルド８と排気管１２と第２の触媒１３
を経て案内される。排気流の脈動に基づいて、第１のグ
ループ３のシリンダ２の排気の少量の部分流がバイパス
管１６と排気管１２と第２の触媒１３を経て案内され得
る。これと同様に、第２のグループ５のシリンダ４の排
気の少量の部分流が、第１の触媒１０を経て案内され得
る。
【００１５】制御装置６が第２のグループ５のシリンダ
４を停止すると、同時にまたは少しだけ時間的に遅れ
て、遮断要素１５がその閉鎖位置または部分的に閉鎖さ
れた絞り位置へ調節されるので、排気管９は流れ方向に
おいて第１の触媒１０の前方で閉鎖されるかまたは絞ら
れる。第１のグループのシリンダ２の排気は、前述のよ
うに、排気マニホルド７と排気管９を経て案内される。
遮断要素１５が完全に閉じると、この排気流はバイパス
管１６を経て排気管１２に案内され、第２の触媒１３を
通過する。この排気の少量の部分流は、排気マニホルド
７と排気管９内の脈動に基づいて、第１の触媒１０を通
って遮断要素１５まで脈動して通過する。第１のグルー
プ３のシリンダ２の排気のこの高温の部分流は、この触
媒１０を冷やさないようにする。それによって、第２の
グループ５のシリンダが再び作動した後、触媒１０を直
ちにまたは迅速に作用させることができる。なぜなら、
この触媒がその運転温度を保持するかまたは運転温度を
少しだけしか低下させないからである。遮断要素１５が
部分的に閉鎖されると、すなわち絞り位置へ揺動する
と、第１の触媒１０の前方での絞り作用に基づいて、常
時運転されるシリンダグループの排気流が両排気管９，
１２に分配される。その際、両部分流の分配は、遮断要
素（絞り弁）の位置に依存する。その際、遮断要素のこ
の絞り位置は、第１のグループ３のシリンダ２の排気流
が両排気管９，１２または両触媒１０，１３に均一に分
配されるように、適当な制御によって選定することがで
きる。
【００１６】図２に示す第２の実施の形態は、バイパス
管の形成と案内だけが前記の第１の実施の形態と異なっ
ている。第２の実施の形態のバイパス管１７は、第２の
触媒１３と排気マニホルド８の間で排気管１２に開口し
ている。バイパス管１７の反対側は第１の触媒１０の出
口１１に接続している。バイパス管１７には更に、小さ
な容積の付加的な第３の触媒１８が設けられている。
【００１７】第２の実施の形態の内燃機関が両グループ
３，５のシリンダ２，４によって運転されると、第１の
グループ３のシリンダ２の排気は排気マニホルド７と、
排気管９と第１の触媒１０を通り、制御装置６によって
開放した遮断要素１５を通過し、そして後続配置された
排気系の部分に案内される。第２のグループ５のシリン
ダ４の排気は排気マニホルド８と排気管１２と第２の触
媒１３を経て案内される。第１の実施の形態の場合と同
様に、第１のグループ３のシリンダ２の排気の少量の部
分流がシリンダ２からバイパス管１７を通って第２の触
媒１３に案内され、そしてこれとは逆に、第２のグルー
プ５のシリンダ４の排気の少量の部分流が排気管９内の
第１の触媒１０に案内される。
【００１８】制御装置６によって第２のグループ５のシ
リンダ４が停止すると、遮断要素１５はその閉鎖位置に
達する。第１のグループ３のシリンダ２の排気は、前述
のように、排気管９と第１の触媒１０を経て案内され
る。この高温の排気は、遮断要素が閉じているので、触
媒１０を通過した後、バイパス管１７を経て第２の触媒
１３に案内される。それにより、第２の触媒１３には第
１の触媒１０の出口側１１から第１のグループのシリン
ダの高温排気流が達するので、冷却が充分に防止され
る。
【００１９】バイパス管１７内の触媒１８により、遮断
要素１５の開放時に第１のグループのシリンダの排気の
浄化されていない少量の部分流がバイパス管１７と第２
の触媒１３の出口１４を経て排気管１２の後続部分に達
することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】排気系の第１の実施の形態を備えた内燃機関の
概略図である。
【図２】排気系の第２の実施の形態の概略図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ２ 第１のグループのシリンダ ３ シリンダの第１のグループ ４ 第２のグループのシリンダ ５ シリンダの第２のグループ ６ 制御装置 ７，８ 排気マニホルド ９，１２ 排気管 １０ 第１の触媒 １１ 第１の触媒の出口側 １３ 第２の触媒 １５ 遮断要素（調節部材） １６，１７ バイパス管 １８ 第３の触媒

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 停止不可能なシリンダの第１のグループ
    と、停止可能なシリンダの第２のグループと、この各々
    のグループに付設された、排気マニホルドから延びる排
    気管と、排気系内に設けた少なくとも２個の触媒と、排
    気管内に設けた調節部材とを備えた、多気筒型内燃機関
    用の排気系において、第１の触媒（１０）がシリンダ
    （２）の第１のグループ（３）に付設された第１の排気
    管（９）内に設けられ、第２の触媒（１３）がシリンダ
    （４）の第２のグループ（５）に付設された第２の排気
    管（１２）内に設けられ、第１の排気管（９）と第２の
    排気管（１２）の間にバイパス管（１６，１７）が設け
    られ、第１の触媒（１０）の前方に、遮断要素（１５）
    として形成された調節部材が設けられ、第２のグループ
    （５）のシリンダ（４）が作動しているときに、調節要
    素が通路を開放し、第２のグループ（５）のシリンダ
    （４）が停止しているときに調節要素が通路を少なくと
    も部分的に遮断することを特徴とする排気系。
  2. 【請求項２】 バイパス管（１６，１７）が第１のグル
    ープ（３）のシリンダ（２）の排気の流れ方向において
    第１の触媒（１０）の手前で、この第１の触媒を含む排
    気管（９）に接続されていることを特徴とする請求項１
    記載の排気系。
  3. 【請求項３】 バイパス管（１６，１７）が、第２のグ
    ループ（５）のシリンダ（４）の排気の流れ方向におい
    て第２の触媒（１３）の手前で、この第２の触媒を含む
    排気管（１２）に接続されていることを特徴とする請求
    項１または２記載の排気系。
  4. 【請求項４】 第２のグループ（５）のシリンダが停止
    しているときに、遮断要素（１５）が完全に閉じている
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の
    排気系。
  5. 【請求項５】 第２のグループ（５）のシリンダが停止
    しているときに、遮断要素（１５）が部分的に閉じた絞
    り位置に操作されていることを特徴とする請求項１〜３
    のいずれか一つに記載の排気系。
  6. 【請求項６】 バイパス管（１７）が第１の触媒（１
    ０）と遮断要素（１５）の間で、この第１の触媒を含む
    排気管（９）に接続していることを特徴とする請求項１
    記載の排気系。
  7. 【請求項７】 バイパス管（１７）が触媒（１０）の出
    口側（１１）に直接接続していることを特徴とする請求
    項６記載の排気系。
  8. 【請求項８】 バイパス管（１７）内に第３の触媒（１
    ８）が設けられていることを特徴とする請求項１，６，
    ７のいずれか一つに記載の排気系。
  9. 【請求項９】 内燃機関が２列（３，５）のシリンダ
    （２，４）を備え、一方のシリンダ列が第１のグループ
    （３）のシリンダ（２）によって形成され、第２のシリ
    ンダ列が第２のグループ（５）のシリンダ（４）によっ
    て形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか
    一つに記載の排気系。
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