JP2002266637A - 多気筒エンジンの排気装置 - Google Patents

多気筒エンジンの排気装置

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JP2002266637A
JP2002266637A JP2001064436A JP2001064436A JP2002266637A JP 2002266637 A JP2002266637 A JP 2002266637A JP 2001064436 A JP2001064436 A JP 2001064436A JP 2001064436 A JP2001064436 A JP 2001064436A JP 2002266637 A JP2002266637 A JP 2002266637A
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JP
Japan
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exhaust
pipe
inner pipe
exhaust gas
cylinder engine
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JP2001064436A
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Hideo Nakai
英夫 中井
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Mitsubishi Motors Corp
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Mitsubishi Motors Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温時の触媒の早期活性化と高温時の触媒劣
化防止及びエンジン性能向上が簡単な構造の切換手段で
達成できる多気筒エンジンの排気装置を提供する。 【解決手段】 三元触媒3aが介装され、内管2aと外
管2bより形成されるフロントパイプ2と、点火順序が
連続しない気筒同士を組とした複数の排気通路7,8
と、高温時は、一部の排気通路7から排出される排気ガ
スを前記内管2aと外管2bとの空間に導入し、その他
残りの排気通路8から排出される排気ガスを前記内管2
aに導入すると共に、低温時は、全ての気筒から排出さ
れる排気ガスを前記内管2aに導入するよう切り換える
弁体5とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気系に排気浄化
触媒が介装された多気筒エンジンの排気装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、自動車用エンジンの排気系に
は、図4に示すように、排気マニホールド100 の分岐管
集合部100aに接続されたフロントパイプ101 の後端側に
位置して触媒コンバータ102 が介装され、該触媒コンバ
ータ102 に内蔵された例えば三元触媒102aにより排気ガ
ス中のHC(炭化水素)、CO(一酸化炭素)、NOX
(窒素酸化物)を同時に浄化・低減している。
【0003】そして、排気ガス温度が低いエンジンの冷
態始動時(低温時)において、前記三元触媒102aを早期
に活性させるために、排気マニホールド100 を二重構造
にしてセラミックウール付きカバー103a,103b で覆った
り、フロントパイプ101 を内管101aと外管101bとの二重
管構造にし、その断熱作用により排気ガス温度の低下を
抑えて前記三元触媒102aの昇温効果を奏するようにして
いる。尚、図中104 は内管101aと外管101bの間に配置さ
れて空間を確保するためのステンレスメッシュである。
【0004】ところが、前記二重管構造のフロントパイ
プ101 等を備えた多気筒エンジンの排気系にあっては、
エンジンの高負荷時(高温時)には、排気ガス温度が高
温になりすぎてしまい、前記三元触媒102aが劣化・溶損
するという不具合があった。
【0005】この不具合を解消し得る技術として、従
来、特開平05−321654号公報で、触媒コンバータ上流の
二重管構造の排気管において、高温時は排気ガスを内管
と外管との空間及び内管に導入すると共に、低温時は排
気ガスを内管に導入するように切り換える排気管切換手
段を設けたものが開示されている。つまり、これによれ
ば、高温時には低温の外管と接する排気ガスの温度が低
減されて触媒の劣化が防止される一方、低温時には内管
と外管との空間の断熱作用により排気ガスは高温を保持
して触媒を早期に活性できるのである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな排気管切換手段を、多気筒エンジンに用いて、排気
マニホールドの分岐管集合部に単純に設けると、高温時
において排気脈動の大きい高負荷運転中には排気干渉が
増大してエンジンの出力・走行性能が悪化する。特に、
二重管では内管の上流側端部が抵抗となって排気ガス流
れを阻害することになるために前記エンジン性能の悪化
に大きな影響を与えていた。
【0007】この排気干渉を防止するためには二重管の
上流側端部と排気マニホールドの分岐管との距離を大き
くとれば良いが、このように距離を長くすると、該距離
に相当する排気管部分は単管となり、二重管の目的であ
る触媒の早期昇温効果が充分に得られない問題が発生す
る。また、前記公知例のようにアクチュエータ駆動の制
御弁を設けた場合、装置が大型化してコストアップを招
くだけでなく、排気ガス成分によって制御弁が腐食する
虞があり、制御弁の耐久性が悪化するという問題点もあ
る。
【0008】そこで、本発明の目的は、低温時の触媒の
早期活性化と高温時の触媒劣化防止及びエンジン性能向
上が簡単な構造の切換手段で達成できる多気筒エンジン
の排気装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の、本発明に係る多気筒エンジンの排気装置は、排気系
に介装された排気浄化触媒と、該排気浄化触媒の上流側
に接続されて内管と外管より形成される排気管と、点火
順序が連続しない気筒同士を組とした複数の排気経路
と、高温時は、一部の排気経路から排出される排気ガス
を前記内管と外管との空間に導入し、その他残りの排気
経路から排出される排気ガスを前記内管に導入すると共
に、低温時は、全ての気筒から排出される排気ガスを前
記内管に導入するよう切り換える排気管切換手段とを備
え、低温時には触媒を早期に活性させられると共に、高
温時には内管の過度の温度上昇による触媒の溶損を防止
しつつ排気干渉を低減してエンジン性能を向上できるよ
うにした。
【0010】また、前記排気管切換手段は、内管側が熱
により膨張又は収縮することにより切り換えられるもの
とし、構造を簡素化してコストを低減できるようにし
た。
【0011】また、前記排気管切換手段は、排気分岐管
近傍に設け、切換応答性を高めると共に高温時には早め
に熱を逃がせるようにした。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る多気筒エンジ
ンの排気装置を実施例により図面を用いて詳細に説明す
る。
【0013】[第1実施例]図1は本発明の第1実施例
を示す多気筒エンジンの排気装置における異なった作用
状態の各々の要部断面図、図2は同じくフロントパイプ
の断面図である。
【0014】図1及び図2に示すように、4気筒エンジ
ンのステンレス製排気マニホールド1の分岐管集合部1
aに、内管2aと外管2bとが略同心的に配置された2
重管構造のフロントパイプ(排気管)2の前端部(上流
側端部)が接続される。厳密には、外管2bの上流側端
部がフランジ2cを介して分岐管集合部1aのフランジ
1bにボルト結合される。
【0015】前記フロントパイプ2の後端側には、三元
触媒3aを内蔵した触媒コンバータ3が介装されると共
に、内管2aと外管2bとの空間内には、適当数のステ
ンレスメッシュ4が適当箇所に配置される。
【0016】前記内管2aの三元触媒3a側端部は、外
管2bに対し周方向に部分溶接されて固定される。一
方、内管2aの上流側端部は自由端となし、漏斗状の弁
体5が剛に連結される。この弁体5直下の内管2a部分
には蛇腹状の伸縮部6が形成され、排気ガスの温度によ
り熱膨張又は熱収縮するようになっている。
【0017】そして、前記弁体5と伸縮部6とで排気管
切換手段が構成される。即ち、伸縮部6が熱収縮すると
弁体5先端のテーパ管状部5aが下流側に移動して外管
2bに係合し、排気マニホールド1の分岐管集合部1a
において点火順序が連続しない第1気筒♯1と第4気筒
♯4からの排気ガスが流れる排気通路7と同じく第2気
筒♯2と第3気筒♯3からの排気ガスが流れる排気通路
8との合流部イが開放され(図1の(a)の状態参
照)、逆に、伸縮部6が熱膨張すると弁体5先端のテー
パ管状部5aが上流側に移動して外管2bとの係合が解
かれ(即ち、排気通路8の開口周縁部に係合し)、前述
した排気通路7と排気通路8との合流部イが閉塞される
ようになっている(図1の(b)の状態参照)。
【0018】前記弁体5の材質は、排気マニホールド1
やフロントパイプ2の接触部と溶着しないように別材
質、例えば異種金属やセラミック、セラミックコーティ
ング金属等とすると良い。
【0019】このように構成されるため、エンジンの冷
態始動時(低温時)は、排気ガス温度や触媒温度が低い
ため、図1の(a)に示すように、内管2aの伸縮部6
の熱収縮により弁体5先端のテーパ管状部5aが下流側
に移動して外管2bに係合し、排気通路7と排気通路8
との合流部イが開放される。
【0020】これにより、排気通路7と排気通路8を流
れる排気ガスは、互いに混合しながらともに断熱効果の
高い内管2a内を流れる。この結果、エンジンからの排
気ガスは高温を保持し、三元触媒3aを早期に活性し
て、当該運転時にエンジンから排出される排気ガスを速
やかに浄化することができる。また、内管2aの上流側
端部は外管2bに係合しているため内管2aの上流側端
部が抵抗となることがない。
【0021】一方、エンジンの高回転及び高負荷時(高
温時)は、排気ガス温度や触媒温度が高いため、図1の
(b)に示すように、内管2aの伸縮部6の熱膨張によ
り弁体5先端のテーパ管状部5aが上流側に移動して外
管2bとの係合が解かれ(即ち、排気通路8の開口周縁
部に係合し)、排気通路7と排気通路8との合流部イが
閉塞される。また、このとき内管2aの上流側端部は排
気通路8の開口周縁部に係合しているため内管2aの上
流側端部が抵抗となることがない。
【0022】これにより、排気通路7を流れる排気ガス
は内管2aと外管2bとの空間に流入し、外気と接して
低温の外管2bにより冷却される。同時に、排気通路8
を流れる排気ガスは弁体5先端のテーパ管状部5aによ
り排気通路7を流れる排気ガスと分離されて内管2a内
を流れる。この結果、排気通路7からの排気ガスの温度
を低減して三元触媒3aの劣化を防止できると共に、点
火順序が連続しない気筒を組とし点火順序が連続する気
筒から排出される排気ガスを排気通路7と排気通路8と
に分離することが可能となり、排気干渉をなくしてエン
ジンの出力・走行性能を向上できる。
【0023】尚、この際、内管2aと外管2bとの空間
に配置されたステンレスメッシュ4により、内管2aは
外管2bに対してフローティング支持されることにな
り、内管2aと外管2bが接触するのが防止されて当該
空間を良好に確保して低温時における内管2aからの放
熱を低減することができ、さらに内管2aの伸び縮みを
スムーズに実行できる。
【0024】[第2実施例]図3は本発明の第2実施例
を示す多気筒エンジンの排気装置における異なった作用
状態の各々の要部断面図である。
【0025】これは、第1実施例における弁体5先端の
テーパ管状部5aにさらにストレート管状部5bを延設
し、これを排気通路8の通路壁8aにスライド自在に重
合させるとともに、これらストレート管状部5bと通路
壁8aに形成した多数の通孔9,10相互を、ストレー
ト管状部5bのスライド方向により連通又は遮断するよ
うにした例である。
【0026】これによれば、エンジンの冷態始動時(低
温時)は、図3の(a)に示すように、内管2aの伸縮
部6の熱収縮により弁体5先端のストレート管状部5b
が下流側にスライドして通孔9,10相互を連通し、こ
れにより、排気通路7と排気通路8を流れる排気ガス
は、互いに混合しながらともに断熱効果の高い内管2a
内を流れる。一方、エンジンの高回転及び高負荷時(高
温時)は、図3の(b)に示すように、内管2aの伸縮
部6の熱膨張により弁体5先端のストレート管状部5b
が上流側にスライドして通孔9,10相互を遮断し、こ
れにより、排気通路7を流れる排気ガスは内管2aと外
管2bとの空間に流入し、同時に、排気通路8を流れる
排気ガスは排気通路7を流れる排気ガスと分離されて内
管2a内を流れることになり、第1実施例と同様の作用
・効果が得られる。
【0027】尚、本発明は上記各実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能である
ことは言うまでもない。例えば、内管2aの蛇腹状の伸
縮部6を弁体5に設けたり、テーパ管状部5a及びスト
レート管状部5bの切換作動に形状記憶合金,バイメタ
ルや空圧,油圧,電動アクチュエータなどを用いても良
い。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、排気系に介装された排気浄化触媒と、該排気浄化
触媒の上流側に接続されて内管と外管より形成される排
気管と、点火順序が連続しない気筒同士を組とした複数
の排気経路と、高温時は、一部の排気経路から排出され
る排気ガスを前記内管と外管との空間に導入し、その他
残りの排気経路から排出される排気ガスを前記内管に導
入すると共に、低温時は、全ての気筒から排出される排
気ガスを前記内管に導入するよう切り換える排気管切換
手段とを備えたので、低温時には触媒を早期に活性させ
られると共に、高温時には内管の過度の温度上昇による
触媒の溶損を防止しつつ排気干渉を低減してエンジン性
能を向上できる。
【0029】請求項2の発明によれば、前記排気管切換
手段は、内管側が熱により膨張又は収縮することにより
切り換えられるものとしたので、構造を簡素化してコス
トを低減できる。
【0030】請求項3の発明によれば、前記排気管切換
手段は、排気分岐管近傍に設けたので、切換応答性を高
めると共に高温時には早めに熱を逃がせる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す多気筒エンジンの排
気装置における異なった作用状態の各々の要部断面図で
ある。
【図2】同じくフロントパイプの断面図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す多気筒エンジンの排
気装置における異なった作用状態の各々の要部断面図で
ある。
【図4】従来例の排気マニホールド及びフロントパイプ
の断面図である。
【符号の説明】
1 排気マニホールド 1a 分岐管集合部 1b フランジ 2 フロントパイプ 2a 内管 2b 外管 2c フランジ 3 触媒コンバータ 3a 三元触媒 4 ステンレスメッシュ 5 弁体 5a テーパ管状部 5b ストレート管状部 6 伸縮部 7 排気通路 8 排気通路 8a 通路壁 9 通孔 10 通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/20 F01N 3/24 H N 3/24 7/10 B01D 53/36 ZAB 7/10 103B Fターム(参考) 3G004 AA01 BA03 BA06 BA09 DA00 DA02 DA11 DA14 DA24 EA00 EA05 EA06 FA04 FA07 GA07 3G091 AA02 AA28 AB03 BA03 BA08 BA36 FA02 FA04 FA09 FA14 FB02 FB03 HB01 HB02 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 CC24 CC26 CC51

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多気筒エンジンの排気系に介装された排
    気浄化触媒と、 該排気浄化触媒の上流側に接続されて略同心的に配置さ
    れた内管と外管より形成される排気管と、 前記多気筒エンジンの点火順序が連続しない気筒同士を
    組とした複数の排気経路と、 高温時は、一部の排気経路から排出される排気ガスを前
    記内管と外管との空間に導入し、その他残りの排気経路
    から排出される排気ガスを前記内管に導入すると共に、
    低温時は、全ての気筒から排出される排気ガスを前記内
    管に導入するよう切り換える排気管切換手段と、を備え
    たことを特徴とする多気筒エンジンの排気装置。
  2. 【請求項2】 前記排気管切換手段は、内管側が熱によ
    り膨張又は収縮することにより切り換えられるものであ
    ることを特徴とする請求項1記載の多気筒エンジンの排
    気装置。
  3. 【請求項3】 前記排気管切換手段は、排気分岐管近傍
    に設けられることを特徴とする請求項1又は2記載の多
    気筒エンジンの排気装置。
JP2001064436A 2001-03-08 2001-03-08 多気筒エンジンの排気装置 Withdrawn JP2002266637A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007247451A (ja) * 2006-03-14 2007-09-27 Nissan Motor Co Ltd V型多気筒エンジンの排気マニホールド構造

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007247451A (ja) * 2006-03-14 2007-09-27 Nissan Motor Co Ltd V型多気筒エンジンの排気マニホールド構造

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