JP2007032541A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、複数の気筒群から排出された排気を均質に混合させた上で、排気浄化装置に流入させることができる技術を提供する。
【解決手段】左右のバンクから排出された排気が流入する右排気管１及び左排気管５１を各々２本の右分岐管２ａ、２ｂと左分岐管５２ａ、５２ｂに分岐させる。右分岐管２ａ、２ｂのうち相対的に排気流量が多くなる分岐管と左分岐管５２ａ、５２ｂのうち相対的に排気流量が多くなる分岐管とを合流させるとともに、右分岐管２ａ、２ｂのうち相対的に排気流量が少なくなる分岐管と左分岐管５２ａ、５２ｂのうち相対的に排気流量が少なくなる分岐管とを合流させて、２本の混合管３、５３を形成する。このような構成により、２本の混合管を流れる排気は、左右バンクからの排気が均質に混合した排気になるとともに、空燃比が略同等になる。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の排気浄化システムに関する。

複数の気筒群を有する内燃機関において、各気筒群に排気通路を並列に接続するとともに、それら排気通路を合流させた後に再び分岐させて複数の排気浄化装置へ流入させる構成が公知である。更に、このような構成において、気筒群毎に空燃比を異ならせることにより、各排気浄化装置へ比較的多量の酸素や未燃燃料成分等を供給する方法も知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００２−３６４３５２号公報

ところで、内燃機関の気筒群毎に空燃比を異ならせた場合は、各排気浄化装置へ流入する排気の空燃比が排気浄化装置の浄化ウィンド（排気浄化装置が活性可能な空燃比の範囲）に収まっている必要があるが、複数の気筒群に接続された排気通路を単に合流させるだけでは、合流前の各排気通路を流れる排気の慣性力や偏流などによって合流後の排気が均一に混合しない場合があった。

このような場合には、排気浄化装置へ流入する際の排気が空燃比の高い領域と空燃比の低い領域とに分かれて流れる、いわゆる層流となる可能性がある。排気浄化装置へ流入する排気が層流になると、流入排気全体の空燃比が浄化ウィンド内に収まっていても、部分的に浄化ウィンドから外れる可能性がある。

本発明の目的とするところは、複数の気筒群を有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、複数の気筒群からの排気を均質に混合させた上で排気浄化装置へ流入させることができる技術の提供にある。

上記目的を達成するための本発明は、各気筒群から排出された排気を２本に分岐させるとともに、相互に異なる気筒群から分岐した排気を流量比に応じて合流及び混合させることを特徴とする。

より詳しくは、所定数の気筒群を有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記各気筒群に接続された所定数の気筒群直結通路と、前記各気筒群直結通路から分岐した２本の気筒群毎分岐通路と、前記各気筒群直結通路から分岐した２本の気筒群毎分岐通路の各々と他の気筒群直結通路から分岐した２本の気筒群毎分岐通路の各々とを合流させて形成される所定数の混合排気通路と、前記混合排気通路、若しくは前記混合排気通路より下流に配置された１又は複数の排気浄化装置と、を備え、前記混合排気通路は、相互に異なる気筒群直結通路から分岐した２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が多くなる気筒群分岐通路同士、及び相対的に排気流量が少なくなる気筒群毎分岐通路同士を各々合流させて構成されることを特徴とする。

このような構成によれば、複数の気筒群直結通路を流れる排気を相互に合流及び混合させる場合に、気筒群直結通路を２本の気筒群毎分岐通路に分割させた後に相互に合流させるため、各気筒群から排出された排気を単に合流させた場合と比較して、合流後の排気が層流になり難い。その結果、混合排気通路を流れる排気の空燃比が均一となり易い。

混合排気通路を流れる排気の空燃比が均一になると、排気浄化装置へ流入する排気の空燃比が部分的に浄化ウィンドから外れることも抑制することができる。

ところで、上記したような排気浄化システムを車両に搭載する場合には、搭載スペースの制約等により、気筒群直結通路、気筒群毎分岐通路、或いは混合排気通路等を所望の形状やレイアウトで構成することができない場合がある。

例えば、気筒群直結通路を２本の気筒群毎分岐通路へ分岐させる場合に、２本の気筒群毎分岐通路へ均等な量の排気が流入するような形状及びレイアウトが好ましいが、上記したような制約により気筒群直結通路及び気筒群毎分岐通路を所望の形状及びレイアウトで構成することが困難となる場合がある。

このような場合に、一の気筒群の２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が多くなる（排気の流速が高くなる）気筒群毎分岐通路と他の気筒群の２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が少なくなる（排気の流速が低くなる）気筒群毎分岐通路が合流して混合排気通路を形成するとともに、一の気筒群の２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が少なくなる（排気の流速が低くなる）気筒群毎分岐通路と他の気筒群の２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が多くなる（排気の流速が高くなる）気筒群毎分岐通路が合流して混合排気通路を形成すると、以下のような不具合を生じる可能性があった。

すなわち、気筒群毎に空燃比が異なる場合（積極的に空燃比を異ならせた場合や、吸入空気量や燃料噴射量の誤差等によって結果的に空燃比が相違してしまう場合を含む）に、混合排気通路毎に排気の空燃比が相違する可能性がある。

これに対し、本発明の排気浄化システムは、相互に異なる気筒群直結通路から分岐した２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が多くなる気筒群分岐通路同士、及び相対的に排気流量が少なくなる気筒群毎分岐通路同士を各々合流させて所定数（内燃機関が有する気筒群の個数と同数）の混合排気通路を構成する。

この場合、一の気筒群の２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が多くなる（排気の流速が高くなる）気筒群毎分岐通路と他の気筒群の２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が多くなる（排気の流速が高くなる）気筒群毎分岐通路が合流して混合排気通路（以下、多流量混合排気通路と記す）を形成するとともに、一の気筒群の２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が少なくなる（排気の流速が低くなる）気筒群毎分岐通路と他の気筒群の２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が少なくなる（排気の流速が低くなる）気筒群毎分岐通路が合流して混合排気通路（以下、少流量混合排気通路と記す）を形成することになる。

このような構成によれば、一の気筒群の気筒群直結通路から多流量混合排気通路へ流入する排気量と他の気筒群直結通路から多流量混合排気通路へ流入する排気量との比（以下、多流量混合比と記す）は、一の気筒群の気筒群直結通路から少流量混合排気通路へ流入する排気量と他の気筒群直結通路から少流量混合排気通路へ流入する排気量との比（以下、少流量混合比と記す）に近似する。

従って、各気筒群から排出される排気の空燃比が相違する場合であっても、多流量混合排気通路を流れる排気の空燃比と少流量混合排気通路を流れる排気の空燃比とを略同じ空燃比とすることが可能になる。その際、多流量混合排気通路と少流量混合排気通路の各々に排気浄化装置が設けられていると、各排気浄化装置へ流入する排気の量は異なるものの
排気の空燃比が略同等になる。

ここで、２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が多くなる気筒群毎分岐通路は、気筒群毎分岐通路へ流入する排気の流れ方向と気筒群直結通路から流出する排気の流れ方向との幾何学的な角度が相対的に小さくなる気筒群毎分岐通路である。

言い換えれば、２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が多くなる気筒群毎分岐通路は、気筒群毎分岐通路の排気流入方向と気筒群直結通路を流れる排気が持つ慣性力の作用方向との角度が相対的に小さくなる気筒群毎分岐通路である。

一方、２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が少なくなる気筒群毎分岐通路は、気筒群毎分岐通路へ流入する排気の流れ方向と気筒群直結通路から流出する排気の流れ方向との幾何学的な角度が相対的に大きくなる気筒群毎分岐通路である。

言い換えれば、２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が少なくなる気筒群毎分岐通路は、気筒群毎分岐通路の排気流入方向と気筒群直結通路を流れる排気が持つ慣性力の作用方向との角度が相対的に大きくなる気筒群毎分岐通路である。

次に、本発明の排気浄化システムは、所定数の混合排気通路を１本に合流させた合流混合排気通路と、合流混合排気通路を分岐させた複数の２次混合排気通路とを更に備え、各２次混合排気通路に排気浄化装置を配置するようにしてもよい。

この場合、前記した多流量混合比と少流量混合比との間に差が生じた場合であっても、多流量混合排気通路を流れる排気と少流量混合排気通路を流れる排気が一旦合流及び混合された後に複数の排気浄化装置へ分配及び流入するようになるため、全ての排気浄化装置へ流入する排気の空燃比を均一にすることができる。

また、本発明に係る排気浄化システムは、混合排気通路、若しくは、混合排気通路より下流且つ排気浄化装置より上流（例えば、合流混合排気通路や排気浄化装置より上流の２次混合排気通路等）を流れる排気を攪拌する攪拌手段を更に備えるようにしてもよい。

このような構成によれば、排気浄化装置へ流入する際の排気は、複数の気筒群から排出された排気が均質に混合された排気となるため、排気の空燃比が部分的に浄化ウィンドから外れることを防止し易くなる。

尚、本発明の排気浄化システムが所定数の混合排気通路を１本に合流させた合流混合排気通路と合流混合排気通路を分岐させた複数の２次混合排気通路排気浄化装置と、各２次混合排気通路に配置された排気浄化装置とを備えている場合には、攪拌手段は所定数の混合排気通路の少なくとも一つに配置され、攪拌手段が配置されない混合排気通路には排気絞り弁が配置されるようにしてもよい。

このような構成によれば、複数の気筒群からの排気を均質に混合させたい場合には、排気絞り弁を閉弁させることにより、複数の気筒群から排出された排気の全ては攪拌手段を経由することになるため、複数の気筒群から排出された排気が均質に混合されるようになる。一方、複数の気筒群から排出される排気量が多い場合には、排気絞り弁を開弁させることにより、背圧の上昇を抑えることが可能となる。

上記した攪拌手段としては、排気の流れ方向を強制的に変化させる構成を例示することができる。排気の流れ方向が変化させられると、排気の流れが乱れるため、複数の気筒群から排出された排気が均質に混合されるようになる。

排気の流れ方向を強制的に変化させる構成としては、排気通路（混合排気通路、合流混合排気通路、或いは２次混合排気通路）の一部を外筒で覆うとともに、外筒内で排気通路を不連続（混合排気通路の一部を切離）に形成する構成を例示することができる。この場合、外筒内における排気通路の流入口と流出口は、同一の軸線上に配置されてもよく、相違する軸線上に配置されるようにしてもよい。

排気の流れ方向を強制的に変化させる他の構成としては、排気通路内に排気の流れ方向と交差する方向へ延在する突起を配置した構成を例示することができる。前記した突起としては、排気の流れに回転を付与するブレードであってもよい。また、前記した突起は、排気通路内の複数箇所に設けられてもよい。

本発明にあっては、複数の気筒群を有する内燃機関の排気浄化システムにいて、複数の気筒群からの排気を均質に混合させた上で排気浄化装置へ流入させることができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

本発明の第１の実施例について図１〜図２に基づいて説明する。ここでは、本発明に係る排気浄化システムをＶ型内燃機関の排気系に適用する例について述べる。

図１は、Ｖ型内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す図である。図１における右排気管１には内燃機関の右バンクからの排気が流入し、左排気管５１には内燃機関の左バンクからの排気が流入するようになっている。これら右排気管１及び左排気管５１は、本発明に係る気筒群直結通路の一実施態様である。

右排気管１は途中で２つの右分岐管２ａ、２ｂに分岐し、同様に左排気管５１は２つの左分岐管５２ａ、５２ｂに分岐している。これら右分岐管２ａ、２ｂと左分岐管５２ａ、５２ｂは、本発明に係る気筒群毎分岐通路の一実施態様である。

右分岐管２ａ、２ｂの各々は、左分岐管５２ａ、５２ｂの各々に合流して、右混合管３と左混合管５３を形成している。その際、右分岐管２ａ、２ｂのうち相対的に排気流量が多くなる方と左分岐管５２ａ、５２ｂのうち相対的に排気流量が多くなる方とを合流させるとともに、右分岐管２ａ、２ｂのうち相対的に排気流量が少なくなる方と左分岐管５２ａ、５２ｂのうち相対的に排気流量が少なくなる方とを合流させる。

右分岐管２ａ、２ｂのうち相対的に排気流量が多くなるのは、右分岐管２ａ、２ｂへ流入する排気の流れ方向（流入方向）と右排気管１から流出する排気の流れ方向（流出方向）との相対角度が小さくなる方の管である。

例えば、図２（Ａ）に示す例では、右分岐管２ａの流入方向Ｄ１と右排気管１の流出方向Ｄｍ１との相対角度はα１であるのに対し、右分岐管２ｂの流入方向Ｄ２と右排気管１の流出方向Ｄｍ１との相対角度は略零となっている。従って、２本の右分岐管２ａ、２ｂのうち相対的に排気流量が多くなるのは右分岐管２ｂとなる。

同様に、左分岐管５２ａ、５２ｂのうち相対的に排気流量が多くなるのは、左分岐管５２ａ、５２ｂへ流入する排気の流れ方向（流入方向）と左排気管５１から流出する排気の
流れ方向（流出方向）との相対角度が小さくなる方の管である。

例えば、図２（Ｂ）に示す例では、左分岐管５２ａの流入方向Ｄ３と左排気管５１の流出方向Ｄｍ２との相対角度α２より、左分岐管５２ｂの流入方向Ｄ４と左排気管５１の流出方向Ｄｍ２との相対角度α３の方が大きくなっている（α３＞α２）。従って、２本の左分岐管５２ａ、５２ｂのうち相対的に排気流量が多くなるのは左分岐管５２ａとなる。

そこで、本実施例では、図１に示すように、右分岐管２ｂと左分岐管５２ａを合流させて右混合管３を形成するとともに、右分岐管２ａと左分岐管５２ｂを合流させて左混合管を形成するようにした。これら右混合管３と左混合管５３は、本発明に係る混合排気通路の一実施態様である。

右混合管３と左混合管５３には、右排気浄化装置４と左排気浄化装置５４が各々配置されている。これら右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４は、同等の浄化能力を有するように構成されている。このような右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４としては、三元触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を例示することができる。

次に、本実施例における排気浄化システムの作用及び効果について述べる。
内燃機関の右バンクから排出された排気は右排気管１へ流入し、内燃機関の左バンクから排出された排気は左排気管５１へ流入する。右排気管１及び左排気管５１を流れる排気の各々は、右分岐管２ａ、２ｂ及び左分岐管５２ａ、５２ｂの２本の分岐管に分割して流入する。

右分岐管２ａ、２ｂに分割された右バンクの排気と左分岐管５２ａ、５２ｂに分割された左バンクの排気は、右混合管３及び左混合管５３において相互に合流及び混合される。その結果、右混合管３及び左混合管５３においては、右バンクの排気と左バンクの排気が均質に混合した排気となる。

このように右バンクの排気と左バンクの排気が均質に混合するようになると、内燃機関の左右のバンクが異なる空燃比で運転された時に、右混合管３を流れる排気の空燃比と左混合管５３を流れる排気の空燃比が略同等になるとともに、右混合管３及び左混合管５３の各々を流れる排気における空燃比の分布が均質となり易い。依って、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入する排気の空燃比が部分的に浄化ウィンドから外れることも抑制される。

更に、本実施例の排気浄化システムでは、右分岐管２ａ、２ｂと左分岐管５２ａ、５２ｂを合流させる時に、排気流量が相対的に多くなる分岐管同士（右分岐管２ｂと左分岐管５２ａ）、且つ、排気流量が相対的に少なく分岐管同士（右分岐管２ａと左分岐管５２ｂ）を合流させるため、右分岐管２ｂと左分岐管５２ａから右混合管３へ流入する排気量の比が右分岐管２ａと左分岐管５２ｂから左混合管５３へ流入する排気量の比に近似する。

従って、左右のバンクから排出される排気の空燃比が相違する場合であっても、右混合管３を流れる排気の空燃比と左混合管５３を流れる排気の空燃比とを略同等の空燃比とすることが可能になる。その結果、右排気浄化装置４と左排気浄化装置５４へ流入する排気の流量は相違するものの空燃比が略同等になる。

次に、本発明に係る排気浄化システムの第２の実施例について図３〜図１１に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成について説明を省略する。

図３は、本実施例における排気浄化システムの概略構成を示す図である。本実施例と前述した第１の実施例との相違点は、右混合管３と左混合管５３に、それら右混合管３及び左混合管５３を流れる排気を攪拌する攪拌手段１０、１００を設けた点にある。その他の構成は、前述した第１の実施例と同様である。

攪拌手段１０、１００の具体的な構成としては、例えば、図４に示すように、右混合管３及び左混合管５３の内部に、４枚のブレード１１を配置して排気の流れに回転を付与するよう構成を例示することができる。

このような構成によれば、右混合管３及び左混合管５３を流れる排気がブレード１１を通過する際に、図４中の矢印で示す回転方向へ指向されるようになる。依って、ブレード１１を通過した後の排気は、右混合管３及び左混合管５３内を螺旋状に流れるようになる。

その結果、左右バンクから排出された排気が相互に攪拌されるため、右混合管３及び左混合管５３の各々を流れる排気における空燃比の分布が一層均質になる。

尚、ブレード１１の枚数が多くなるほど排気が攪拌され易くなるが、内燃機関に作用する背圧が大きくなってしまうため、ブレード１１の枚数は可能な限り少ない方が好ましい。例えば、図５に示すように、ブレード１１の枚数が２枚にされると、背圧の上昇を最小限に抑えつつ排気の攪拌を促進することができる。

右混合管３及び左混合管５３を流れる排気に回転を付与する他の構成としては、図６に示すように、右分岐管２ａ、２ｂと左分岐管５２ａ、５２ｂを右混合管３及び左混合管５３へ合流させる際に、右混合管３及び左混合管５３に対して右分岐管２ａ、２ｂと左分岐管５２ａ、５２ｂとを互いに異なる傾斜角度で合流させる構成を例示することができる。

また、攪拌手段１０、１００の他の構成としては、図７に示すように、右混合管３と左混合管５３の内壁面に板材１２を突設する構成を例示することができる。この場合、右混合管３及び左混合管５３を流れる排気は、板材１２に衝突して流れ方向を変更する。板材１２に衝突して流れ方向が変更された排気は板材１２に衝突する前の排気および／または板材１２に衝突せずに流れる排気と衝突して乱れを生じるため、左右バンクから排出された排気が相互に攪拌されるようになる。

尚、板材１２は、右混合管３及び左混合管５３の各々の複数箇所に設けられてもよく、或いは一箇所のみに設けられてもよい。板材１２の設置箇所が不用意に多くされると内燃機関に作用する背圧が大きくなるため、板材１２の設置箇所は可能な限り少ない方が好ましい。

攪拌手段１０、１００の他の構成としては、図８に示すように、右混合管３及び左混合管５３の一部を外筒１３により気密に包囲するとともに、外筒１３の内部で右混合管３及び左混合管５３を不連続に形成する構成も例示することができる。

図８に示す例では、外筒１３内において右混合管３及び左混合管５３を切離するとともに、切離された一方と他方の軸線がオフセットされている。このような構成によれば、一方の右混合管３及び左混合管５３から外筒１３内へ流入した排気は、外筒１３の内壁面に衝突しながら流れ方向を変更し、最終的には他方の右混合管３及び左混合管５３へ流入するようになる。外筒１３内において排気が衝突と流れ方向の変更とを繰り返すと、左右バンクから排出された排気が相互に攪拌されて均質に混合されるようになる。

攪拌手段１０、１００の他の構成としては、図９に示すように、右分岐管２ａ、２ｂと左分岐管５２ａ、５２ｂが右混合管３及び左混合管５３へ合流する部位を外筒１４によって気密に包囲するとともに、外筒１４の内部で右分岐管２ａ、２ｂ、左分岐管５２ａ、５２ｂ、及び混合管３、５３を不連続且つ各管の軸線をオフセットさせる構成であってもよい。この場合も、前述した図８に示しした構成と同様に、排気を攪拌させることができる。

また、攪拌手段１０、１００は、図１０に示すように、右分岐管２ａ、２ｂと左分岐管５２ａ、５２ｂが右混合管３及び左混合管５３へ合流する部位を外筒１５とパンチングパイプ１６の２重構造として、右分岐管２ａ、２ｂと混合管３、５３を外筒に接続するとともに、左分岐管５２ａ、５２ｂをパンチングパイプ１６に接続する構成であってもよい。

この場合、左分岐管５２ａ、５２ｂからパンチングパイプ１６へ流入した排気は、パンチングパイプ１６の周壁に設けられた孔から噴出する。右分岐管２ａ、２ｂから外筒１５内へ流入した排気は、外筒１５内においてパンチングパイプ１６の内部から噴出した排気と衝突しながら流れるようになる。その結果、右分岐管２ａ、２ｂからの排気（右バンクからの排気）と左分岐管５２ａ、５２ｂからの排気（左バンクからの排気）とが外筒１５内で均質に混合するようになる。

また、攪拌手段１０、１００の他の構成としては、図１１に示すように、右混合管３及び左混合管５３の一部を曲げ加工する構成としてもよい。このような構成によれば、右混合管３及び左混合管５３の曲折部分において排気が各混合管３、５３の内壁面に衝突して流れ方向を変更することになる。その結果、前述した図７〜図９と同様の効果を得ることができる。

その際、右混合管３及び左混合管５３の曲がり角度が大きくなるほど排気の攪拌が促進されるため、前記した曲がり角度は略９０°〜１８０°の範囲で決定されることが好ましい。

次に、本発明の第３の実施例について図１２に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例とは異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

本実施例と前述した第１の実施例との相違点は、前述した第１の実施例では右混合管３及び左混合管５３に右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４が設けられるのに対し、本実施例では右混合管３及び左混合管５３を一旦合流させた後に再度分岐させ、分岐後の通路に右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４が配置される点にある。

図１２は、本実施例における排気浄化システムの概略構成を示す図である。図１２において、右混合管３及び左混合管５３の下流には、それら右混合管３及び左混合管５３を流れる排気を一旦合流させた後に右第２混合管６及び左第２混合管５６へ分配させる合流混合管５が形成されている。右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４は、右第２混合管６及び左第２混合管５６に各々配置されている。その他の構成は、前述した第１の実施例と同様である。

前述した第１の実施例によれば、右分岐管２ｂと左分岐管５２ａから右混合管３へ流入する排気の流量比（以下、第１流量比と称する）が右分岐管２ａと左分岐管５２ｂから左混合管５３へ流入する排気の流量比（以下、第２流量比と称する）に近似する。しかしながら、排気浄化システムを車両へ搭載する際のスペースの制約等により、第１流量比と第
２流量比が近似するように排気浄化システムを構成することができない場合も想定される。

第１流量比と第２流量比の差が大きくなると、右混合管３を流れる排気の空燃比と左混合管５３を流れる排気の空燃比との差も大きくなるため、右排気浄化装置４と左排気浄化装置５４の一方において排気を十分に浄化することができなくなる可能性がある。

これに対し、本実施例の排気浄化システムのように、右混合管３を流れる排気と左混合管５３を流れる排気を合流及び混合させた後に右排気浄化装置４と左排気浄化装置５４へ分配させると、第１流量比と第２流量比との間に差が生じても右排気浄化装置４と左排気浄化装置５４へ流入する排気の空燃比を同等にすることが可能となる。

尚、本実施例において合流混合管５は本発明に係る合流混合排気通路の一実施態様である。また、右第２混合管６及び左第２混合管５６は本発明に係る２次混合排気通路の一実施態様である。

次に、本発明に係る排気浄化システムの第４の実施例について図１３に基づいて説明する。ここでは、前述した第３の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成について説明を省略する。

図１３は、本実施例における排気浄化システムの概略構成を示す図である。本実施例と前述した第３の実施例との相違点は、右混合管３と左混合管５３に攪拌手段１０、１００を配置した点にある。攪拌手段１０、１００の具体的な構成としては、前述した図４〜図１１で述べたような構成を採用することができる。

このような構成によれば、右排気浄化装置４と左排気浄化装置５４へ流入する排気の空燃比を同等にすることが可能になる上、右排気浄化装置４と左排気浄化装置５４の各々へ流入する排気において空燃比の分布を均質にすることが可能となる。

尚、図１３では、右混合管３と左混合管５３に攪拌手段１０、１００を配置する例について述べたが、図１４に示すように、右第２混合管６と左第２混合管５６に攪拌手段１０、１００が配置されてもよい。

次に、本発明に係る排気浄化システムの第５の実施例について図１５に基づいて説明する。ここでは、前述した第４の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成について説明を省略する。

図１５は、本実施例における排気浄化システムの概略構成を示す図である。本実施例と前述した第４の実施例との相違点は、右混合管３にのみ攪拌手段１０を設け、左混合管５３には攪拌手段１００の代わりに排気絞り弁１７を設けた点にある。

このような構成によれば、左右のバンクから排出された排気を均質に混合させたい場合、言い換えれば、内燃機関の吸入空気量が少ない場合（内燃機関から排出される排気量が少ない場合）には、排気絞り弁１７を閉弁させることにより、左右バンクからの全ての排気が攪拌手段１０を経由することになるため、複数の気筒群から排出された排気が均質に混合されるようになる。一方、複数の気筒群から排出される排気量が多い場合には、排気絞り弁を開弁させることにより、背圧の上昇を抑えることが可能となる。

本実施例では、右混合管３に攪拌手段１０が設けられるとともに左混合管５３に排気絞り弁１７が設けられる場合を例に挙げたが、右混合管３に排気絞り弁が設けられるとともに左混合管５３に攪拌手段が設けられてもよい。

尚、前述した第１〜第５の実施例では、本発明に係る内燃機関としてＶ型の内燃機関を例に挙げたが、直列型内燃機関の気筒を複数の気筒群に分類し、各気筒群毎に気筒群直結通路を接続する場合にも本発明を適用することができるのは勿論である。

第１の実施例における排気浄化システムの概略構成を示す平面図である。 （Ａ）は右排気管を２本の右分岐管に分岐する部分の拡大図であり、（Ｂ）は左排気管を２本の左分岐管に分岐する部分の拡大図である。 第２の実施例における排気浄化システムの概略構成を示す図である。 攪拌手段の第１の構成例を示す図である。 攪拌手段の第２の構成例を示す図である。 攪拌手段の第３の構成例を示す図である。 攪拌手段の第４の構成例を示す図である。 攪拌手段の第５の構成例を示す図である。 攪拌手段の第６の構成例を示す図である。 攪拌手段の第７の構成例を示す図である。 攪拌手段の第８の構成例を示す図である。 第３の実施例における排気浄化システムの概略構成を示す図である。 第４の実施例における排気浄化システムの概略構成を示す図である。 第４の実施例において攪拌手段の他の配置例を示す図である。 第５の実施例における排気浄化システムの概略構成を示す図である。

符号の説明

１・・・・右排気管（気筒群直結通路）
２ａ・・・右分岐管（気筒群毎分岐通路）
２ｂ・・・右分岐管（気筒群毎分岐通路）
３・・・・右混合管（混合排気通路）
４・・・・右排気浄化装置
５・・・・合流混合管
６・・・・右第２混合管（２次混合排気通路）
１０・・・攪拌手段
１１・・・ブレード
１２・・・板材
１３・・・外筒
１４・・・外筒
１５・・・外筒
１６・・・パンチングパイプ
５１・・・左排気管（気筒群直結通路）
５２ａ・・左分岐管（気筒群毎分岐通路）
５２ｂ・・左分岐管（気筒群毎分岐通路）
５３・・・左混合管（混合排気通路）
５４・・・左排気浄化装置
５６・・・左第２混合管（２次混合排気通路）
１００・・攪拌手段

Claims (10)

1. 所定数の気筒群を有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、
   前記各気筒群に接続された所定数の気筒群直結通路と、
   前記各気筒群直結通路から分岐した２本の気筒群毎分岐通路と、
   前記各気筒群直結通路から分岐した２本の気筒群毎分岐通路の各々と他の気筒群直結通路から分岐した２本の気筒群毎分岐通路の各々とを合流させて形成される所定数の混合排気通路と、
   前記混合排気通路、若しくは前記混合排気通路より下流に配置された１又は複数の排気浄化装置と、
   を備え、
   前記した所定数の混合排気通路は、相互に異なる気筒群直結通路から分岐した２本の気筒群毎分岐通路のうち相対的に排気流量が多くなる気筒群分岐通路同士、及び、相対的に排気流量が少なくなる気筒群毎分岐通路同士を各々合流させて構成されることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
2. 請求項１において、前記した所定数の混合排気通路は、相互に異なる気筒群直結通路から分岐した２本の気筒群毎分岐通路のうち、気筒群毎分岐通路へ流入する排気の流れ方向と気筒群直結通路から流出する排気の流れ方向との幾何学的な角度が相対的に小さくなる気筒群毎分岐通路同士、及び、気筒群毎分岐通路へ流入する排気の流れ方向と気筒群直結通路から流出する排気の流れ方向との幾何学的な角度が相対的に大きくなる気筒群毎分岐通路同士を各々合流させて構成されることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
3. 請求項１又は２において、前記した所定数の混合排気通路を１本に合流させた合流混合排気通路と、前記合流混合排気通路を分岐させた複数の２次混合排気通路とを更に備え、前記２次混合排気通路の各々に排気浄化装置を配置したことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
4. 請求項１〜３の何れか一において、前記混合排気通路、若しくは、前記混合排気通路より下流且つ前記排気浄化装置より上流を流れる排気を攪拌する攪拌手段を更に備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
5. 請求項１又は２において、前記した所定数の混合排気通路を１本に合流させた合流混合排気通路と、前記合流混合排気通路を分岐させた複数の２次混合排気通路と、前記所定数の混合排気通路の少なくとも一つに配置された排気絞り弁と、前記排気絞り弁が配置されない混合排気通路を流れる排気を攪拌する攪拌手段とを更に備え、前記排気浄化装置は前記２次混合排気通路の各々に配置したことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
6. 請求項４又は５において、前記攪拌手段は、排気の流れ方向を変化させることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
7. 請求項４又は５において、前記攪拌手段は、前記混合排気通路の一部を覆う外筒を備え、前記外筒内において前記混合排気通路を不連続に形成して構成されることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
8. 請求項４又は５において、前記攪拌手段は、排気の流れ方向と交差する方向へ延在する突起であることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
9. 請求項８において、前記突起は、排気の流れに回転を付与するブレードであることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
10. 請求項８又は９において、前記突起は、複数箇所に設けられることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。

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