JPH1047045A - エンジンの触媒付排気通路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの触媒付排気通路において、排気側
のスペースを小さくし、コンパクトで、且つ、軽量化を
図り、また、エンジンの幅広い領域でエンジン性能の向
上を図り、更に、エンジン性能を損うことなく触媒をエ
ンジンに近接配置させて触媒の暖気性能を向上する。 【構成】 多気筒を有するエンジンの各排気ポートに第
１通路断面積の独立排気通路の一端部を夫々連通して設
け、これら各独立排気通路の各他端部を第１容積の第１
通路拡張室に連通して設け、この第１通路拡張室には第
２通路断面積で且つ所定長さの集合排気通路の一端部を
連通して設け、集合排気通路の他端部には該集合排気通
路の他端部と触媒間で形成された第２容積の第２通路拡
張室を連通して設けた。

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、エンジンの触媒
付排気通路に係り、特にエンジンのレイアウト上、各気
筒の排気干渉を低減しつつ、コンパクトで、且つ、軽量
化を図り、また、エンジンの幅広い領域においてエンジ
ン性能を向上し、更に、エンジンの性能を損なうことな
く触媒をエンジンに近接配置して触媒の暖気性能を向上
し得るエンジンの触媒付排気通路に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載される多気筒を有するエンジ
ンには、各気筒の排気を排出させる排気通路を設け、こ
の排気通路に排気有害成分を浄化処理する触媒を設けた
ものがある。

【０００３】このようなエンジンの触媒付排気通路にお
いては、多気筒を有するエンジンの各排気ポートに独立
排気通路の一端部を夫々連通して設け、これら各独立排
気通路の各他端部を集合排気通路の一端部に連通すると
ともに、集合排気通路の他端部を大気に開放して設け、
この集合排気通路の途中に触媒を設けている。

【０００４】従来の多気筒エンジン、例えば４気筒のエ
ンジンの触媒付排気通路には、各排気ポートに夫々連通
する独立排気通路の長さを長く設定した、いわゆるタコ
足排気の構成にすることにより、他の気筒の排気干渉を
低減するものがある。

【０００５】また、従来のエンジンの触媒付排気通路に
は、第１気筒＃１〜第４気筒＃４を有する４気筒のエン
ジンの点火順序が、例えば、第１気筒＃１、第３気筒＃
３、第４気筒＃４、第２気筒＃２の場合に、先ず、第１
気筒＃１及び第４気筒＃４の各独立排気通路を集合する
とともに第３気筒＃３及び第２気筒＃２の各独立排気通
路を集合し、次いで、集合した第１気筒＃１及び第４気
筒＃４の排気通路と集合した第３気筒＃３及び第２気筒
＃２の排気通路とを集合することにより、気筒間の排気
干渉を低減するものがある。

【０００６】更に、従来のエンジンの排気通路には、各
気筒の排気ポートに独立排気通路の一端部を連通し、各
々の独立排気通路の他端部を大気口まで集合することな
く独立させたものがある。

【０００７】また、このようなエンジンの触媒付排気通
路としては、例えば、特開昭５４−４７９２３号公報に
開示されている。この公報に記載のものは、触媒コンバ
ータを介装した排気通路において、多気筒を有するエン
ジンの各気筒に連通する排気通路を個々に独立して触媒
コンバータの触媒表面に開口して設けたものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の触媒
付排気通路にあっては、独立排気通路の長さを長く設定
し、あるいは、独立排気通路を順次に集合し、さらに
は、各々の独立排気通路を大気口まで独立させている。

【０００９】このため、従来の触媒付排気通路は、エン
ジン性能の向上を図る一方で、排気通路の長さが長いこ
とにより、排気通路を形成する排気管の長さが長くなっ
ているので、エンジンの排気側に大きな配設スペースを
必要とするとともに重量が大となり、エンジンが大型化
するという不都合がある。

【００１０】また、従来の触媒付排気通路は、長さが長
いため、触媒をエンジンの排気ポートに近接して配置す
ることができないので、触媒の早期暖気が図られず、触
媒の暖気性能が低くなるという不都合があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、多気筒を有するエンジン
の各排気ポートに第１通路断面積の独立排気通路の一端
部を夫々連通して設け、これら各独立排気通路の各他端
部を第１容積の第１通路拡張室に連通して設け、この第
１通路拡張室には第２通路断面積で且つ所定長さの集合
排気通路の一端部を連通して設け、この集合排気通路の
他端部には該集合排気通路の他端部と触媒間で形成され
た第２容積の第２通路拡張室を連通して設けたことを特
徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明は、エンジンのレイアウ
ト上、各気筒の排気干渉を低減しつつ、排気側のスペー
スを小さくすることができるので、コンパクトで、且
つ、軽量化を図り、また、エンジンの幅広い領域でエン
ジン性能の向上を図り、更に、エンジン性能を損うこと
なく触媒をエンジンに近接配置させて触媒の暖気性能を
向上することができる。

【００１３】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
且つ具体的に説明する。図１〜４は、この発明の実施例
を示すものである。図１、２において、２は車両に搭載
される多気筒、例えば４気筒を有するエンジン、４はシ
リンダブロック、６はシリンダヘッド、８はシリンダヘ
ッドカバー、１０はオイルパンである。

【００１４】シリンダブロック４には、第１〜第４気筒
１２−１〜１２−４（＃１〜＃４）が形成されている。

【００１５】シリンダヘッド６には、第１〜第４気筒１
２−１〜１２−４に連通するように、第１〜第４吸気ポ
ート１４−１〜１４−４及び第１〜第４排気ポート１６
−１〜１６−４が形成されている。

【００１６】また、シリンダヘッド６の一側面には、第
１〜第４排気ポート１６−１〜１６−４に連通される第
１〜第４独立排気通路１８−１〜１８−４を形成する第
１〜第４独立排気管２０−１〜２０−４の各一端部が取
付フランジ２２を介して取付けられる。

【００１７】第１〜第４独立排気管２０−１〜２０−４
の各他端部は、第１容積の第１通路拡張室２４を形成す
る第１通路拡張部２６に接続される。よって、この第１
通路拡張部２６での集合管数をＮとすると、この場合、
Ｎ＝４で表わされる。

【００１８】第１〜第４独立排気通路１８−１〜１８−
４は、夫々自由な所定の長さに形成され、また、第１通
路拡張部２６側の他端部の直径がＤ₁ 〜Ｄ₄ で形成さ
れ、所定の第１通路断面積に形成されている。よって、
第１〜第４独立排気通路１８−１〜１８−４は、その平
均直径がＤで表わされるとともに、平均通路断面積がＡ
で表わされる。

【００１９】第１通路拡張室２４は、排気の流れ方向
で、長さＬ１に形成され、また、第１幅Ｗ１に形成され
ている。

【００２０】第１通路拡張室２４の排気の流れ方向の通
路断面積Ａ₁ は、例えば、Ａ×２〜Ａ×Ｎ（集合管数）
程度に設定される。また、第１通路拡張室２４の第１容
積（体積）は、例えば、π／４Ｄ² ×｛Ｎ＋２｝／２×
Ｄ×ｎ（ｎ＝２〜Ｎ）に設定されるか、又は、第１通路
拡張室２４に流入する気筒１箇分の行程容積程度に設定
される。更に、第１通路拡張室２４の容積形状は、少な
くとも直交する２方向に、図１に示す式（１）によって
計算された値の幅を有している。

【００２１】第１通路拡張室２４には、所定の第２通路
断面積で且つ所定の長さＬ２の集合排気通路２８を形成
する集合排気管３０の一端部が接続される。

【００２２】この集合排気通路２８は、第２通路断面積
が第１〜第４独立排気通路１８−１〜１８−４の平均通
路断面積Ａよりも所定に大きく、例えば、Ａ×１．８以
上に設定され、また、その長さＬ２が第１設定値以下で
ある２７０〓以下に設定される。また、集合排気通路２
８は、上述の第１通路拡張室２４の第１幅Ｗ１よりも所
定に小さな幅Ｗ２に形成されている。

【００２３】この集合排気管３０の他端部は、第２通路
拡張部３２に接続されている。

【００２４】この第２通路拡張部３２は、触媒３４を収
容するものであり、且つ、集合排気通路２８の他端部と
触媒３４間において、所定の長さＬ３で第２容積の第２
通路拡張室３６を形成しており、触媒３４等によって壁
状の端を有している。

【００２５】この第２通路拡張室３６の排気の流れ方向
の通路断面積Ａ₂ は、Ａ×２〜Ａ×Ｎ程度である。この
第２通路拡張室３６の下流側には、触媒３４のコア部や
管径の急激な縮小等によって、圧力波を反射させる壁が
設けられている。また、第２通路拡張室３６の容積形状
は、上述の第１通路拡張室２４と同様に、所定の幅を有
している（図１の式（１）参照）。第２通路拡張室３６
は、末広がりに形成され、最大幅が集合排気通路２８の
幅Ｗ２よりも所定に大きな幅Ｗ３に形成されている。

【００２６】また、第１通路拡張室２４の長さＬ１と集
合排気通路２８の長さＬ２と第２通路拡張室３６の長さ
Ｌ３との総長さは、上述の第１設定値よりも所定に大き
い２７０〓＋Ｄ×４程度で表わされる第２設定値以下に
設定される。

【００２７】次に、この実施例の作用を説明する。

【００２８】第１〜第４独立排気通路１８−１〜１８−
４から連続する第１通路拡張室２４、集合排気通路２
８、第２通路拡張室３６に排気が流入する時に、その排
気の圧力波は、第１通路拡張室２４において開放端反射
し、また、第２通路拡張室３６において閉端反射を起こ
す。

【００２９】この２つの開放端反射の圧力波と閉端反射
の圧力波とは波動位相が互いに異なるので、開放端反射
の圧力波と閉端反射の圧力波とが互いに出会うと干渉
し、そして、圧力波形が崩れ、圧力振幅が減衰する。

【００３０】これにより、第１〜第４独立排気通路１８
−１〜１８−４のいずれから流入した排気波動が、第１
〜第４独立排気通路１８−１〜１８−４のいずれか他の
独立排気通路に伝播する時に、その圧力波動の振幅を低
減することができ、よって、排気圧力波の他気筒オーバ
ラップへの圧力振幅を低減することができる。

【００３１】即ち、図３に示す如く、排気の圧力のピー
クを、スタンダード（ＳＴＤ）の場合と比較して潰すこ
とができ、よって、吸気側に作用する圧力を弱めること
ができる。これにより、体積効率を向上することがで
き、つまり、エンジン２のトルクを向上することができ
る。

【００３２】また、このように、排気系においてレイア
ウトをとることにより、図４に示す如く、上述の作用効
果によってエンジン回転数が２０００〜６０００ｒｐｍ
の幅広い領域で、エンジン２の軸トルクを向上させるこ
とができる。

【００３３】この結果、エンジン２をレイアウトする上
で、各気筒１２の排気干渉を低減しつつ、排気側のスペ
ースを小さくし、これにより、コンパクトで、軽量化を
図ることができる。

【００３４】また、図３、４に示す如く、エンジン２の
幅広い領域で、エンジン性能を向上することができる。

【００３５】更に、エンジン性能を損うことなく、触媒
３４をエンジン２の排気ポート１６に近接して配置する
ことができ、触媒３４を早期に暖気させて、触媒３４の
暖気性能を向上することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細な説明から明らかなようにこの
発明によれば、多気筒を有するエンジンの各排気ポート
に第１通路断面積の独立排気通路の一端部を夫々連通し
て設け、これら各独立排気通路の各他端部を第１容積の
第１通路拡張室に連通して設け、第１通路拡張室には第
２通路断面積で且つ所定長さの集合排気通路の一端部を
連通して設け、集合排気通路の他端部には該集合排気通
路の他端部と触媒間で形成された第２容積の第２通路拡
張室を連通して設けたことにより、エンジンのレイアウ
ト上、各気筒の排気干渉を低減しつつ、排気側のスペー
スを小さくすることができるので、コンパクトで、且
つ、軽量化を図り、また、エンジンの幅広い領域でエン
ジン性能の向上を図り、更に、エンジン性能を損うこと
なく触媒をエンジンに近接配置させて触媒の暖気性能を
向上し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】触媒付排気通路の構成図である。

【図２】エンジンの正面図である。

【図３】クランク角と排気の圧力との関係を示す図であ
る。

【図４】エンジン回転数と軸トルクとの関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

２ エンジン １２ 気筒 １８ 独立排気通路 ２４ 第１通路拡張室 ２８ 集合排気通路 ３６ 第２通路拡張室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多気筒を有するエンジンの各排気ポート
   に第１通路断面積の独立排気通路の一端部を夫々連通し
   て設け、これら各独立排気通路の各他端部を第１容積の
   第１通路拡張室に連通して設け、この第１通路拡張室に
   は第２通路断面積で且つ所定長さの集合排気通路の一端
   部を連通して設け、この集合排気通路の他端部には該集
   合排気通路の他端部と触媒間で形成された第２容積の第
   ２通路拡張室を連通して設けたことを特徴とするエンジ
   ンの触媒付排気通路。
2. 【請求項２】 前記集合排気通路の長さは所定の第１設
   定値以下に設定し、前記第１通路拡張室の長さと前記集
   合排気通路の長さと前記第２通路拡張室の長さとの総長
   さは前記第１設定値よりも所定に大きい第２設定値以下
   に設定し、前記集合排気通路の第２通路断面積は前記各
   独立排気通路の平均通路断面積よりも所定に大きく設定
   したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの触媒
   付排気通路。