JP2003206783A - 内燃機関の排気装置 - Google Patents
内燃機関の排気装置Info
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Abstract
置を提供する。 【解決手段】 エンジン1の気筒数に応じた複数の分岐
管からなるブランチ部8を有するエキゾーストマニホー
ルド2と、エキゾーストマニホールド2の排気下流側に
配設された触媒4と、を有し、エキゾーストマニホール
ド2と触媒4とは、分割面14によって内部が第1排気
通路と第2排気通路とに2等分割された排気管3によっ
て接続されている内燃機関の排気装置において、排気管
3は、屈曲部12を有し、分割面14は、屈曲部12に
おいて、屈曲部12の曲げ方向に沿った平面と平行とな
るよう形成され、分割面14の端部に対応する排気管3
に、第1排気通路及び第2排気通路の双方に対して曝さ
れる酸素濃度センサが配設されている。
Description
置に関する。
るため、触媒は始動時低温での早期活性のためエンジン
の燃焼室に近づけたい要求がある。また、FF車の場
合、エンジンは、エンジンルーム内の車両右側に配置さ
れるが、触媒は車両略中央でかつ車両の前後方向に平行
に配置されるため、エンジンと触媒と連結する排気管
は、略クランク状に曲がったものとなる。
低回転時の出力性能を向上させるために、エキゾースト
マニホールドは、気筒数に応じた複数の分岐管からなる
ブランチ部を集合させた集合部から触媒までの排気経路
を2分割構造としたものが従来から知られている。
るためには、2分割構造の上記排気経路を長くしたいと
いう要求がある。
は、例えば、実開昭52−164602号公報に開示さ
れている。
164602号公報に開示された構成を簡単に説明する
と、エキゾーストマニホールド40は、エンジン39の
気筒数に応じた分岐管41a,41b,41c,41d
と、内部が隔壁43によって2分割された排気集合部4
2とから構成されており、分岐管41a,41dは排気
集合部42の第1排気通路44に接続され、分岐管41
b,41cは排気集合部42の第2排気通路45に接続
されている。
られ、この切欠き46に、第1排気通路44及び第2排
気通路45の双方に曝されるよう酸素濃度センサ47が
配設されている。
通路44は、第1排気管48と連通し、第2排気通路4
5は、第2排気管49と連通している。そして第1排気
管48及び第2排気管49は、その排気下流側の合流部
50で合流しており、この合流部50よりも排気下流側
においては、単一の排気通路となっている。
度センサ47によって、第1排気通路44内を流れる排
気及び第2排気通路45内を流れる排気の双方の酸素濃
度を検知することができるようになっている。
及び図11に示す構成においては、排気集合部42は湾
曲した形状となっており、第1排気通路44及び第2排
気通路45も湾曲した構造となっている。そのため、第
1排気通路44内を流れる排気及び第2排気通路45内
を流れる排気は、それぞれ湾曲の外周側に集まることに
なる。つまり、第1排気通路44内を流れる分岐管41
dからの排気は、第1排気通路44の図11における左
側に集まることになり、第2排気通路45内を流れる分
岐管41cからの排気は、第2排気通路45の図11に
おける左側に集まることになる。
湾曲の曲げ方向に沿った平面に対して直交(図11の紙
面に対して垂直)するよう形成されているので、第2排
気通路45内を流れる排気に比べ、第1排気通路44内
を流れる排気を効率良く酸素濃度センサ47に当てるこ
とができないという問題がある。
求を両立するためには、排気経路を2系統(2分割)と
することと、排気経路に配置される酸素濃度センサ47
の取り付け位置がポイントとなる。
の発明は、内燃機関の気筒数に応じた複数の分岐管から
なるブランチ部を有するエキゾーストマニホールドと、
上記エキゾーストマニホールドの排気下流側に配設され
た触媒と、を有し、上記エキゾーストマニホールドと上
記触媒とは、分割面によって内部が第1排気通路と第2
排気通路とに2分割された排気管によって接続されてい
る内燃機関の排気装置において、上記排気管は、屈曲部
を有し、上記分割面は、上記屈曲部において、該屈曲部
を2等分する平面と略平行となるよう形成され、上記分
割面の端部に対応する上記排気管に、上記第1排気通路
及び上記第2排気通路の双方に対して曝される酸素濃度
センサが配設されていることを特徴としている。エンジ
ン低回転時の出力性能向上を図るためには、排気干渉を
回避する必要があり、具体的には、排気管内の第1排気
通路及び第2排気通路の通路長を長くする必要がある。
通路の長さに制約を与えることなく、一つの酸素濃度セ
ンサで、第1排気通路内の酸素濃度及び第2排気通路内
の酸素濃度を検出することができる。
の発明において、上記酸素濃度センサは、上記屈曲部の
湾曲の外周側に配設されていることを特徴としている。
排気管内を流れる排気は、屈曲部においては、屈曲部の
湾曲の外周側に集まる。これによって、排気管内を流れ
る排気は酸素濃度センサに効率よく当たることになる。
に記載の発明において、上記第1排気通路と上記第2排
気通路とは、上記分割面となる分割板によって仕切られ
ていると共に、上記分割板に上記酸素濃度センサの大き
さに対応した切り欠きをいれることによって形成された
センサ配設部に、上記酸素濃度センサが配設されている
ことを特徴としている。分割板は、酸素濃度センサの大
きさに応じて切り欠かれるため、センサ配設部は必要最
小限の大きさとなる。
いずれかに記載の発明において、上記分割面は、上記排
気管の略全長に亙って形成されていることを特徴として
いる。これによって、第1排気通路及び第2排気通路の
通路長さは最大限確保される。
いずれかに記載の発明において、上記内燃機関は、エン
ジンルーム内に横置きされた直列エンジンにして、上記
エンジンから車両後方に向かって排気経路が形成された
後方排気のエンジンであることを特徴としている。これ
によって、排気経路の短縮化が図られる。
いずれかに記載の発明において、上記エキゾーストマニ
ホールドは上記ブランチ部の排気下流側端部に接続され
たの排気集合部を有し、上記排気管は、上記排気集合部
と、この排気集合部と上記触媒とを接続するフロントチ
ューブとから構成され、上記排気集合部と上記フロント
チューブとは、球面継手を介して連結されていることを
特徴としている。これにより、排気集合部とフロントチ
ューブとの接続部分において、エンジンのロール振動が
球面継手によって吸収される。
の発明において、上記球面継手による上記排気集合部と
上記フロントチューブとの接続部分にて、上記排気集合
部の分割板及び上記フロントチューブの分割板は、上記
エンジンのロール軸の軸方向に沿って略平行となるよう
形成され、かつ上記分割面が不連続となるよう上記排気
集合部の分割板と上記フロントチューブの分割板との間
に所定間隔の隙間が形成されていることを特徴としてい
る。これによって、エンジンのロール振動による排気集
合部分割板の排気下流側端面とフロントチューブ分割板
の排気上流側端面との干渉を回避しつつ、両者間の隙間
を小さく設定することができる。
の発明において、上記内燃機関は直列4気筒エンジンで
あって、上記第1排気通路には、第1気筒及び第4気筒
が連通し、上記第2排気通路には、第2気筒及び第3気
筒が連通するよう構成されていると共に、上記エキゾー
ストマニホールドのブランチ部は、その排気下流側端部
で上記各分岐管が互いに近接するよう集合し、かつ上記
ブランチ部の排気下流側端部が上記エンジンの気筒列方
向の略中央に位置するよう形成されていることを特徴と
している。これによって、各気筒から触媒に至るまでの
排気経路の長さは、互いに略等しい長さとなる。
の発明において、上記排気集合部の分割板及び上記フロ
ントチューブの分割板は、上記排気管内部を2等分し、
かつ上記エンジンのロール軸の軸方向に沿って略平行と
なるよう形成されていることを特徴としている。これに
よって、第1排気通路と第2排気通路の管路抵抗が等し
くなる。
のいずれかに記載の発明において、上記触媒は、車両の
車両幅方向の略中央に配置されていることを特徴として
いる。
0のいずれかに記載の発明において、上記触媒は、その
長手方向が車両前後方向に沿うよう配設され、かつ上記
フロントチューブが接続される上記触媒の排気上流側端
が上記触媒の排気下流側端に対して鉛直上方に位置する
よう傾いた状態で配置されていることを特徴としてい
る。
度センサで、各気筒の排気中の酸素濃度を精度良く検出
することができる。また、酸素濃度センサは、分割面の
端部に対応する排気管に配設されているので、第1排気
通路及び第2排気通路の長さに制約を与えることがな
く、エンジン低回転時の出力性能向上を図ることができ
る。
る排気は酸素濃度センサに効率よく当たることになるの
で、各気筒の排気中の酸素濃度を精度良く検出すること
ができる。
第2排気通路とを連通させるセンサ配設部は、酸素濃度
センサの大きさに応じて形成されているので、このセン
サ配設部にて、第1排気通路及び第2排気通路を流れる
排気の流れの乱れを、最小限にすることができる。
び第2排気通路の通路長さは最大限確保されるので、エ
ンジン低回転時の出力性能向上を効果的に行うことがで
きる。
化に伴い、エミッションを抑えることができる。
ロントチューブとの接続部分において、エンジンのロー
ル振動が球面継手によって吸収されるので、排気集合部
とフロントチューブとの接続部分に隙間が生じ、排気が
外部に漏れ出てしまうことを防止することができる。
板の排気下流側端面と、フロントチューブ分割板の排気
上流側端面との隙間を最小限にすることができ、分割面
の不連続によって生じる第1排気通路と第2排気通路と
の間の連通路断面積を縮小することができる。
ニホールドにより構成される各気筒の排気経路の長さが
互いに略等しい長さとなるので、吸排の吐出脈動音を低
減することができると共に、各気筒の体積効率及び残留
ガス量が均一化されエンジンの出力向上を図ることがで
きる。
第2排気通路の管路抵抗が等しくなるので、エンジン高
回転時の気筒毎の体積効率及び残留ガス量を均一化する
ことができ、エンジン高回転時の出力向上を図ることが
できる。また、排気干渉のレベルが各気筒で同じとなる
ので、エンジン中低回転時の気筒毎の体積効率及び残留
ガス量を均一化することができ、エンジン中低回転時の
出力向上を図ることができる。
車、左ハンドル車のどちらの仕様であっても、運転席の
ペダル類のレイアウトに対して制約を与えることなく触
媒を配置することができる。
ラックをかわしながら排気の流れをスムースにすること
ができる。
基づいて詳細に説明する。
排気装置が適用されたFF車の車両前部を示す説明図で
ある。
エンジン1(以下、単にエンジンと記す)であって、エ
ンジンルーム内の車両右側に横置き状態で搭載されてい
ると共に、エンジン1の車両後方側の側面から車両後方
に向かって排気経路が形成されたいわゆる後方排気のエ
ンジンである。
マニホールド2は、排気管3を介して触媒4に接続され
ている。
であり、図1及び図2中の6はステアリングラックであ
る。
1の気筒数に対応した4つの分岐管7a〜7dの排気下
流側端を互いに近接するよう集合させてなるブランチ部
8と、このブランチ部8の排気下流側端部8aに接続さ
れた排気集合部9と、からなり、ブランチ部8の排気下
流側端部8aは、エンジン1の気筒列方向の略中央に位
置するよう形成されている。
9に接続される触媒4は、エンジン1の車両後方側で、
かつエンジン1の下方に位置しており、ダッシュパネル
11の車両幅方向の略中央に貫通形成されたトンネル部
11aを跨ぐように配設され、かつその長手方向が車両
前後方向に沿うように配設されている。トンネル部11
aは、エンジンルーム内の配設されたエンジン1の車両
後方側で、かつエンジン1の下方に位置している。さら
に、触媒4は、フロントチューブ10が接続される排気
上流側端が排気下流側端に対して上方に位置するよう傾
いた状態で配置されている。
部を有するものであって、エキゾーストマニホールド2
の排気集合部9と、球面継手13を介してこの排気集合
部9に接続されるフロントチューブ10とから構成され
ている。排気管3の内部は、分割面14により略全長に
亙って、第1排気通路15(後述する図3を参照)と第
2排気通路16(後述する図3を参照)とに2等分割さ
れた構造となっている。この排気管3は、エンジン1の
気筒列方向の略中央位置から、車両後方に向けて斜め下
向きに延び、第1屈曲部12aにて車両左側(図2おけ
る下方)に折れ曲がり、第1屈曲部12aから車両幅方
向に沿って車両左側に延び、車両幅方向の略中央に位置
する第2屈曲部12bにて車両後方(図2における右
側)に折れ曲がって触媒4に接続されており、全体とし
て略クランク形状に形成されている。
トマニホールド2及びフロントチューブ10の構造につ
いて詳述する。
ール軸(図2を参照)の軸方向に沿って略平行となるよ
う形成されており、第1排気通路15が第2排気通路1
6よりも車体後方側に位置している。
気集合部9の内部を二等分割する排気集合部分割板14
aと、フロントチューブ10の内部を二等分割するフロ
ントチューブ分割板14bとによって構成されている。
すなわち、排気集合部分割板14a及びフロントチュー
ブ分割板14bは、エンジン1のロール軸の軸方向に沿
って略平行となるよう形成されている。
ように、第1気筒に連通する第1分岐管7aと第4気筒
に連通する第4分岐管7dとが接続され、第2排気通路
16には、第2気筒に連通する第2分岐管7bと第3気
筒に連通する第3分岐管7cとが接続されている。
排気下流側端部9aは、図3に示すように、第1屈曲部
12aよりも排気上流側に位置しており、この排気下流
側端部9aが球面継手13を介してフロントチューブ1
0に連結されている。
ントチューブ10の排気上流側端部10aの内周面に形
成された球面17を利用したものであって、排気集合部
9の排気下流側端部9a近傍の外周に形成された第1フ
ランジ18と、フロントチューブ10の排気上流側端部
10aの外周に形成された第2フランジ19とをボルト
20,20とナット25,25で固定することによっ
て、排気集合部9とフロントチューブ10とを接続して
いる。
図6に示すように、排気集合部9の排気下流側端部9a
は、第1フランジ18よりも排気下流側に突出してお
り、排気集合部9の排気下流側端部9a外周には、第1
フランジ18によって排気上流側への移動が規制される
環状のシール部材21が装着されている。また、第2フ
ランジ19と各ボルト20,20の頭部との間には、コ
イルスプリング22,22が介装されており、これら各
コイルスプリング22,22には、それぞれボルト2
0,20が挿入されている。尚、各フランジ18,19
に貫通形成されたボルト孔は、ボルト20の軸部の外径
よりも大径となるよう形成されている。
と第2フランジ19とが離間した状態で、排気集合部9
とフロントチューブ10とを接続している。このとき、
シール部材21は、第1フランジ18とフロントチュー
ブ10の球面17とに密着すると共に、排気集合部9の
排気下流側端部9aは、フロントチューブ10の球面1
7に接触しないようになっている。
接続部分、すなわち球面継手13位置においては、エン
ジン1のロール振動による揺動吸収と部品の寸法バラツ
キの吸収のために分割面14が不連続となっており、排
気集合部分割板14aの排気下流側端及びフロントチュ
ーブ分割板14bの排気上流側端は互いに平行となるよ
うそれぞれ直線状に形成され、かつ互いに所定間隔を空
けて離間するよう形成されている。
なわちフロントチューブ10の第1屈曲部12aの外周
側に相当する位置には、酸素濃度センサ23が配設され
ている。この酸素濃度センサ23は、フロントチューブ
10内の分割板14bを、この酸素濃度センサ23の大
きさに対応させて切り欠くことによって形成されたセン
サ配設部24に配設されており、第1排気通路15及び
第2排気通路16の双方に対して曝されている。
エンジン1のロール軸の軸方向に沿って略平行となる分
割板14a、14bによって内部が二分割され、分割板
14bに設けたセンサ配設部24に酸素濃度センサ23
が配設されているので、エンジン1の出力性能に必要な
2分割構造の排気管3の長さを確保しつつ、一つの酸素
濃度センサ23で、第1排気通路15及び第2排気通路
16の酸素濃度を検知することができる。つまり、エン
ジン1の出力性能を確保することができると共に、一つ
の酸素濃度センサ23で全気筒の排気の酸素濃度を検出
が可能となりコスト低減を図ることができる。
を接続するため、略クランク状に折れ曲がように形成さ
れているので、この排気管3内を流れる排気ガスは、排
気管3の屈曲部12a、12bでは、その湾曲の外周側
に集まる。そこで、フロントチューブ分割板14bの第
1屈曲部12aの湾曲の外周側に酸素濃度センサ23を
配設することによって、排気ガスを効率良く酸素濃度セ
ンサ23に当てることができる。
aは、横置きされたエンジン1の気筒列方向の略中央に
位置し、排気集合部分割板14a及び上記フロントチュ
ーブ分割板14bは、エンジン1のロール軸の軸方向に
沿って略平行となるよう形成され、第1排気通路15に
は、第1気筒に連通する第1分岐管7aと第4気筒に連
通する第4分岐管7dとが接続され、第2排気通路16
には、第2気筒に連通する第2分岐管7bと第3気筒に
連通する第3分岐管7cとが接続されているので、各気
筒から触媒4に至る排気経路の長さを全気筒で略等長に
することができる。その結果、吸排の吐出脈動音を低減
することができると共に、各気筒の体積効率及び残留ガ
ス量が均一化されエンジン1の出力向上を図ることがで
きる。
がエンジンの気筒列方向の略中央に位置し、排気集合部
分割板14a及びフロントチューブ分割板14bは、排
気管3内部を2等分し、かつエンジン1のロール軸の軸
方向に沿って略平行となるので、第1排気通路15と第
2排気通路16の管路抵抗が等しくすることができる。
従って、エンジン高回転時の気筒毎の体積効率及び残留
ガス量を均一化することができ、エンジン高回転時の出
力向上を図ることができる。また、排気干渉のレベルが
各気筒で同じとなるので、エンジン中低回転時の気筒毎
の体積効率及び残留ガス量を均一化することができ、エ
ンジン中低回転時の出力向上を図ることができる。
置されているので、右ハンドル車、左ハンドル車のどち
らの仕様であっても、運転席のペダル類のレイアウトに
対して制約を与えることなく触媒を配置することができ
る。さらに、触媒4は、その長手方向が車両前後方向に
沿うよう配設され、かつフロントチューブ10が接続さ
れる触媒の排気上流側端が触媒4の排気下流側端に対し
て鉛直上方に位置するよう傾いた状態で配置されている
ので、ステアリングラック6をかわしながら排気の流れ
をスムースにすることができる。
手13による排気集合部9とフロントチューブ10との
接続部分にて、排気集合部分割板14a及びフロントチ
ューブ分割板14bは、エンジン1のロール軸の軸方向
に沿って略平行となるよう形成されているので、排気集
合部分割板14aの排気下流側端14aa及びフロント
チューブ分割板14bの排気上流側端14bbを直線状
に形成しつつ、分割面14の不連続によって生じる第1
排気通路と第2排気通路との間の連通路断面積を最小限
にして、エンジン1のロール振動に起因する排気集合部
分割板14aの排気下流側端14aaとフロントチュー
ブ分割板14bの排気上流側端14bbとの干渉を回避
することができる。
している。尚、上述した第1実施例と同一構成の部分に
は、同一の符号を付し説明を省略する。
排気装置と略同一構成となっているが、この第2実施例
においては、酸素濃度センサが第2屈曲部12bの湾曲
の外周側に配設されていると共に、排気管3の第2屈曲
部12bと触媒4の排気上流側端の間に球面継手13が
介装されるように、排気集合部30とフロントチューブ
31が構成されている。尚、第1実施例及び第2実施例
の排気管3は、同一形状である。
した第1実施例と同様の作用効果を得ることができる。
図。
図。
説明図。
説明図。
説明図。
態を示す説明図。
態を示す説明図。
断面図。
Claims (11)
- 【請求項1】 内燃機関の気筒数に応じた複数の分岐管
からなるブランチ部を有するエキゾーストマニホールド
と、上記エキゾーストマニホールドの排気下流側に配設
された触媒と、を有し、上記エキゾーストマニホールド
と上記触媒とは、分割面によって内部が第1排気通路と
第2排気通路とに2分割された排気管によって接続され
ている内燃機関の排気装置において、 上記排気管は、屈曲部を有し、 上記分割面は、上記屈曲部において、該屈曲部を2等分
する平面と略平行となるよう形成され、 上記分割面の端部に対応する上記排気管に、上記第1排
気通路及び上記第2排気通路の双方に対して曝される酸
素濃度センサが配設されていることを特徴とする内燃機
関の排気装置。 - 【請求項2】 上記酸素濃度センサは、上記屈曲部の湾
曲の外周側に配設されていることを特徴とする請求項1
に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項3】 上記第1排気通路と上記第2排気通路と
は、上記分割面となる分割板によって仕切られていると
共に、上記分割板に上記酸素濃度センサの大きさに対応
した切り欠きをいれることによって形成されたセンサ配
設部に、上記酸素濃度センサが配設されていることを特
徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気装
置。 - 【請求項4】 上記分割面は、上記排気管の略全長に亙
って形成されていることを特徴とする請求項1〜3のい
ずれかに記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項5】 上記内燃機関は、エンジンルーム内に横
置きされた直列エンジンにして、上記エンジンから車両
後方に向かって排気経路が形成された後方排気のエンジ
ンであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記
載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項6】 上記エキゾーストマニホールドは上記ブ
ランチ部の排気下流側端部に接続されたの排気集合部を
有し、 上記排気管は、上記排気集合部と、この排気集合部と上
記触媒とを接続するフロントチューブとから構成され、 上記排気集合部と上記フロントチューブとは、球面継手
を介して連結されていることを特徴とする請求項1〜5
のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項7】 上記球面継手による上記排気集合部と上
記フロントチューブとの接続部分にて、上記排気集合部
の分割板及び上記フロントチューブの分割板は、上記エ
ンジンのロール軸の軸方向に沿って略平行となるよう形
成され、かつ上記分割面が不連続となるよう上記排気集
合部の分割板と上記フロントチューブの分割板との間に
所定間隔の隙間が形成されていることを特徴とする請求
項6に記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項8】 上記内燃機関は直列4気筒エンジンであ
って、上記第1排気通路には、第1気筒及び第4気筒が
連通し、上記第2排気通路には、第2気筒及び第3気筒
が連通するよう構成されていると共に、 上記エキゾーストマニホールドのブランチ部は、その排
気下流側端部で上記各分岐管が互いに近接するよう集合
し、かつ上記ブランチ部の排気下流側端部が上記エンジ
ンの気筒列方向の略中央に位置するよう形成されている
ことを特徴とする請求項6に記載の内燃機関の排気装
置。 - 【請求項9】 上記排気集合部の分割板及び上記フロン
トチューブの分割板は、上記排気管内部を2等分し、か
つ上記エンジンのロール軸の軸方向に沿って略平行とな
るよう形成されていることを特徴とする請求項8に記載
の内燃機関の排気装置。 - 【請求項10】 上記触媒は、車両の車両幅方向の略中
央に配置されていることを特徴とする請求項6〜9のい
ずれかに記載の内燃機関の排気装置。 - 【請求項11】 上記触媒は、その長手方向が車両前後
方向に沿うよう配設され、かつ上記フロントチューブが
接続される上記触媒の排気上流側端が上記触媒の排気下
流側端に対して鉛直上方に位置するよう傾いた状態で配
置されていることを特徴とする請求項6〜10のいずれ
かに記載の内燃機関の排気装置。
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