JP2007032545A - 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合流させた後に一又は複数の排気浄化装置へ流入させる内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化装置へ流入する排気の温度が温度浄化ウィンドから逸脱し難くすることを課題とする。
【解決手段】左右のバンク１０１、１０２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、放熱量が多くなる右分岐管２ａと左分岐管５２ｂを合流させて冷却側混合管５３を形成するとともに、放熱量が少なくなる右分岐管２ｂと左分岐管５２ａを合流させて保温側混合管３を形成する。冷却側混合管５３に排気絞り弁１７を設け、内燃機関１００からの排気温度が低い場合には排気絞り弁１７を閉弁させることにより、内燃機関１００から排出された排気が排気浄化装置４、５４へ到達するまでの放熱を抑制する。
【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吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入させる構成が公知である（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００２−３６４３５２号公報

ところで、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等の排気浄化装置は、特定の温度域（温度浄化ウィンド）にある時に所望の浄化性能を発揮する特性を有している。

しかしながら、上記したような従来の技術では、複数の気筒群から排出された排気を単に合流させた後に複数の排気浄化装置へ流入させる構成であるため、内燃機関の排気温度が高くなる高負荷運転時や排気温度が低くなる低負荷運転時などに排気浄化装置の温度が前記温度浄化ウィンドから逸脱する可能性があった。

本発明の目的とするところは、複数の気筒群から排出された排気を合流させた後に一又は複数の排気浄化装置へ流入させる内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化装置へ流入する排気の温度が温度浄化ウィンドから逸脱し難くすることにある。

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放熱量に応じて合流させることにより、排気浄化装置へ流入する排気の温度を最適化することを特徴とする。

詳細には、本発明は、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、
前記所定数の混合排気通路を合流させる合流混合排気通路と、
前記合流混合排気通路又は前記合流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、
前記所定数の混合排気通路は、相異す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放熱量が多くなる気筒群分岐通路同士、及び、相対的に放熱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、前記所定数の混合排気通路のうち相対的に放熱量が多くなる気筒群毎分岐通路同士を合流して構成された混合排気通路には排気絞り弁が配置されるようにした。

気筒群直結通路から分岐する２本の気筒群毎分岐通路は車載時の配置が相違するため、それら２本の気筒群毎分岐通路の放熱性に差が生じる。

例えば、内燃機関との距離において２本の気筒群毎分岐通路に差が生じる場合がある。この場合、内燃機関の近くに配置された気筒群毎分岐通路は、内燃機関から離れて配置された気筒群毎分岐通路に比べ、内燃機関からの放熱による高温な雰囲気に曝される。依って、内燃機関の近くに配置された気筒群毎分岐通路を流れる排気は、内燃機関から離れて配置された気筒群毎分岐通路を流れる排気に比して放熱し難くなる。

また、２本の気筒群毎分岐通路の位置関係により２本の気筒群毎分岐通路が受ける走行風の量に差が生じる場合がある。この場合、走行風を受け易い位置に配置された気筒群毎分岐通路は、走行風を受け難い位置に配置された気筒群毎分岐通路より多くの走行風を受けることになる。依って、走行風が当たり易い位置に配置された気筒群毎分岐通路を流れる排気は、走行風が当たり難い位置に配置された気筒群毎分岐通路を流れる排気に比して放熱し易くなる。

本発明では、上記したような気筒群毎分岐通路の配置に起因した放熱性の差に着目し、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うち相対的に放熱量が多くなる気筒群毎分岐通路（以下、冷却側気筒群毎分岐通路と称する）同士を合流させて混合排気通路（以下、冷却側混合排気通路と称する）を形成するともに、相対的に放熱量が少なくなる気筒群毎分岐通路（以下、保温側気筒群毎分岐通路と称する）同士を合流させて混合排気通路（以下、保温側混合排気通路と称する）を形成するようにした。

このような構成によれば、各気筒群から排出された排気が冷却側気筒群毎分岐通路を流れる場合に該排気から放出される熱量は、各気筒群から排出された排気が保温側気筒群毎分岐通路を流れる場合より多くなる。

その結果、気筒群直結通路から冷却側気筒群毎分岐通路を経て冷却側混合排気通路へ流入する排気の温度は、気筒群直結通路から保温側気筒群毎分岐通路を経て保温側混合排気通路へ流入する排気の温度より低くなり易い。

一方、各気筒群から排出された排気が保温側気筒群毎分岐通路を流れる場合に該排気から放出される熱量は、各気筒群から排出された排気が冷却側気筒群毎分岐通路を流れる場合より少なくなる。

その結果、気筒群直結通路から保温側気筒群毎分岐通路を経て保温側混合排気通路へ流入する排気の温度は、気筒群直結通路から冷却側気筒群毎分岐通路を経て冷却側混合排気通路へ流入する排気の温度より高くなり易い。

依って、保温側気筒群毎分岐通路及び保温側混合排気通路を流れる排気と、冷却側気筒群毎分岐通路及び冷却側混合排気通路を流れる排気との間に温度差が生じることになる。

そこで、内燃機関の低負荷運転時、暖機運転時、或いは希薄燃焼運転時等のように各気筒群から排出される排気の温度が低くなり易い場合、及び排気浄化装置を早期に昇温させる必要がある場合には、排気絞り弁の開度を減少（或いは閉弁）させることにより、冷却側気筒群毎分岐通路を流れる排気流量に比して保温側気筒群毎分岐通路を流れる排気量を多くすることができる。

この場合、各気筒群から排出された排気が排気浄化装置へ到達するまでに該排気から放出される熱量が少なくなるため、排気浄化装置へ流入する排気の温度が排気浄化装置の温度浄化ウィンドを下回り難くなる。

また、内燃機関の高負荷運転時等のように各気筒群から排出される排気の温度が高くな
り易い場合には、排気絞り弁の開度を増加（或いは全開）させることにより、冷却側気筒群毎分岐通路を流れる排気量を多くすることができる。

この場合、各気筒群から排出された排気が排気浄化装置へ到達するまでに該排気から放出される熱量が多くなるため、排気浄化装置へ流入する排気の温度が排気浄化装置の温度浄化ウィンドを上回り難くなる。

尚、本発明において、保温側気筒群毎分岐通路と冷却側気筒群毎分岐通路を交差させる必要がある場合には、保温側気筒群毎分岐通路は、冷却側気筒群毎分岐通路に比べ、内燃機関に近い位置、および／または走行風を受け難い位置に配置されることが好ましい。

このように保温側気筒群毎分岐通路と冷却側気筒群毎分岐通路が交差させられると、保温側気筒群毎分岐通路からの放熱量を少なく抑えつつ冷却側気筒群毎分岐通路からの放熱量を多くすることができる。

本発明において、各気筒群直結通路から冷却側気筒群毎分岐通路へ分岐する部位は、当該部位からの放熱を抑える断熱構造とされてもよい。

気筒群から排出された排気が排気浄化装置へ到達するまでに放出する熱量を最小限に抑えるには、排気絞り弁を閉弁させることが有効である。排気絞り弁が閉弁されると、全ての排気が保温側気筒群毎分岐通路を流通することになるため、排気からの放熱を少なくすることができる。

但し、排気絞り弁が閉弁されている時であっても、気筒群直結通路から冷却側気筒群毎分岐通路へ分岐する部分においては脈動によって一部の排気が冷却側気筒群毎分岐通路と気筒群直結通路との間を往き来する場合がある。

このように気筒群直結通路から冷却側気筒群毎分岐通路へ分岐する部分において、排気が冷却側気筒群毎分岐通路と気筒群直結通路との間を往き来すると、その排気の熱が冷却側気筒群毎分岐通路の壁面を介して不要に放熱されることが懸念される。

これに対し、気筒群直結通路から冷却側気筒群毎分岐通路へ分岐する部分が断熱構造で構成されていると、上記したような放熱が抑制されるようになる。その結果、排気絞り弁の閉弁時における不要な放熱を抑えることが可能となる。

また、排気絞り弁の閉弁時に一部の排気が冷却側気筒群毎分岐通路と気筒群直結通路との間を往き来すると、排気の熱が不要に放熱されることに加え、冷却側気筒群毎分岐通路の壁面温度の上昇を招く可能性もある。

冷却側気筒群毎分岐通路の壁面温度が上昇すると、排気絞り弁が開弁された時に冷却側気筒群毎分岐通路を流通する排気の熱が放熱され難くなることが懸念される。冷却側気筒群毎分岐通路を流れる排気の熱が放熱され難くなると、排気浄化装置へ流入する際の排気温度が温度浄化ウィンドを上回ってしまう可能性がある。

そこで、本発明の排気浄化システムでは、各気筒群直結通路から冷却側気筒群毎分岐通路へ分岐する部分の熱伝導性を他の部位より低くするようにしてもよい。

この場合、各気筒群直結通路から冷却側気筒群毎分岐通路へ分岐する部分から冷却側気筒群毎分岐通路の下流へ熱が伝導され難くなるため、冷却側気筒群毎分岐通路の壁面温度が不要に上昇し難くなる。

依って、排気絞り弁が開弁された時に冷却側気筒群毎分岐通路を流れる排気の熱が好適に放熱されるようになる。冷却側気筒群毎分岐通路を流れる排気の熱が好適に放熱されるようになると、排気浄化装置へ流入する際の排気の温度が温度浄化ウィンドを上回り難くなる。

本発明によれば、複数の気筒群から排出された排気を合流させた後に一又は複数の排気浄化装置へ流入させる内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化装置へ流入する排気の温度が該排気浄化装置の温度浄化ウィンド内から逸脱し難くなる。

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４に基づいて説明する。ここでは、車両前後方向に対して気筒配列方向が平行となるように配置（車両へ搭載）されるＶ型内燃機関に本発明を適用する場合について述べる。

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に示す内燃機関１００は、希薄燃焼運転可能な内燃機関である。内燃機関１００の右バンク１０１には、エキゾーストマニフォルド１０３を介してターボチャージャ１１０が接続されている。ターボチャージャ１１０には、右排気管１が接続されている。

内燃機関１００の左バンク１０２には、エキゾーストマニフォルド１０４を介してターボチャージャ１２０が接続されている。ターボチャージャ１２０には、左排気管５１が接続されている。

上記した右排気管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に分岐している。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の各々と合流して、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のうち相対的に放熱量が多くなる方と左分岐管５２ａ、５２ｂのうち相対的に放熱量が多くなる方とを合流させるとともに、右分岐管２ａ、２ｂのうち相対的に放熱量が少なくなる方と左分岐管５２ａ、５２ｂのうち相対的に放熱量が少なくなる方とを合流させるものとする。

右分岐管２ａ、２ｂのうち相対的に放熱量が多くなるのは、内燃機関１００から離れた位置に配置され、および／または車両走行時の走行風が当たり易い位置に配置された右分岐管２ａ、２ｂである。

例えば、図１に示す例では、右分岐管２ａと内燃機関１００との間に右分岐管２ｂが配置されるため、右分岐管２ａと内燃機関１００の距離は右分岐管２ｂと内燃機関１００の
距離より長くなっている。

更に、右分岐管２ｂの両側面は内燃機関１００と右分岐管２ａによって走行風が遮られるのに対し、右分岐管２ａの内燃機関１００と逆側の側面は走行風を遮るものがないため、右分岐管２ｂより走行風が当たり易い。

依って、図１に示す例では、右分岐管２ａの方が右分岐管２ｂよりも放熱量が多くなり易い。以下では、右分岐管２ａを冷却側右分岐管２ａと称するとともに、右分岐管２ｂを保温側右分岐管２ｂと称する。

同様に、左分岐管５２ａ、５２ｂのうち相対的に放熱量が多くなるのは、内燃機関１００から離れた位置に配置され、且つ、走行風が当たり易い位置に配置された左分岐管５２ｂとなる。以下では、左分岐管５２ａを保温側左分岐管５２ａと称するとともに、左分岐管５２ｂを冷却側左分岐管５２ｂと称する。

そこで、本実施例では、冷却側右分岐管２ａと冷却側左分岐管５２ｂを合流させて冷却側混合管５３を形成するとともに、保温側右分岐管２ｂと保温側左分岐管５２ａを合流させて保温側混合管３を形成するようにした。これら保温側混合管３と冷却側混合管５３は、本発明に係る混合排気通路の一実施態様である。

上記したように左右の分岐管２ａ、２ｂ、５２ａ、５２ｂを合流させると、冷却側の左右分岐管２ａ、５２ｂと保温側の左右分岐管２ｂ、５２ａとを交差させる必要が生じる。そのような場合には、冷却側の左右分岐管２ａ、５２ｂが保温側の左右分岐管２ｂ、５２ａより走行風が当たり易い位置、および／または内燃機関１００から離れた位置を通るように配管する。

図１に示す例では、冷却側右分岐管２ａと保温側右分岐管２ｂが交差している。その場合は、図２の（ａ）に示すように、冷却側右分岐管２ａが保温側右分岐管２ｂより下方に配置されるものとする。

このように冷却側右分岐管２ａと保温側右分岐管２ｂが交差させられると、車両走行時に車体の下を流れる走行風が冷却側右分岐管２ａに当たり易くなるとともに、保温側右分岐管２ｂに当たり難くなる。その結果、冷却側右分岐管２ａを流れる排気からの放熱量は、保温側右分岐管２ｂを流れる排気からの放熱量より多くなる。

また、図１に示す例では、冷却側右分岐管２ａと保温側左分岐管５２ａも交差している。その場合は、図２の（ｂ）に示すように、冷却側右分岐管２ａが保温側左分岐管５２ａより下方に配置される。

このように冷却側右分岐管２ａと保温側左分岐管５２ａが交差させられると、車両走行時に車体の下を流れる走行風が冷却側右分岐管２ａに当たり易くなるとともに、保温側左分岐管５２ａに当たり難くなる。その結果、冷却側右分岐管２ａを流れる排気からの放熱量は、保温側左分岐管５２ａを流れる排気からの放熱量より多くなる。

冷却側混合管５３の途中には、排気絞り弁１７が配置されている。この排気絞り弁１７の開度は、ＥＣＵ２００によって制御されるようになっている。

保温側混合管３と冷却側混合管５３の下流には、それら保温側混合管３と冷却側混合管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が配置されている。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。

右第２混合管６及び左第２混合管５６には、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４が各々配置されている。右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を具備している。

以下、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。先ず、排気絞り弁１７が閉弁されている場合について図３に基づいて説明する。内燃機関１００の右バンク１０１から排出された排気が右排気管１へ流入すると同時に、内燃機関１００の左バンク１０２から排出された排気が左排気管５１へ流入する。

その際、排気絞り弁１７が閉弁されていると、右排気管１を通過した排気の全ては、冷却側右分岐管２ａへ流入せずに保温側右分岐管２ｂへ流入する。また、左排気管５１を通過した排気の全ては、冷却側左分岐管５２ｂへ流入せずに保温側左分岐管５２ａへ流入する。

保温側右分岐管２ｂと保温側左分岐管５２ａは内燃機関１００から放出される熱を受け易く且つ走行風を受け難い位置に配置されるため、これら保温側右分岐管２ｂ及び保温側左分岐管５２ａへ流入した排気は殆ど放熱することなく保温側右分岐管２ｂ及び保温側左分岐管５２ａを流れる。

保温側右分岐管２ｂと保温側左分岐管５２ａを流通する際の放熱が抑制された排気は、保温側混合管３へ流入して混合される。保温側混合管３を通過した排気は、合流混合管５によって右第２混合管６と左第２混合管５６へ分配される。右第２混合管６と左第２混合管５６へ分配された排気は、右排気浄化装置４と左排気浄化装置５４へ各々流入する。

このように内燃機関１００から排出された排気が保温されつつ右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入するようになると、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入する際の排気温度は内燃機関１００から排出された直後の排気温度に比して大幅に低下し難くなる。

次に、排気絞り弁１７が開弁されている場合について図４に基づいて説明する。排気絞り弁１７が開弁している場合は、右排気管１を通過した排気は、冷却側右分岐管２ａと保温側右分岐管２ｂへ分配される。左排気管５１を通過した排気は、保温側左分岐管５２ａと冷却側左分岐管５２ｂへ分配される。

冷却側右分岐管２ａと冷却側左分岐管５２ｂは内燃機関１００から放出される熱を受け難く且つ走行風を受け易い位置に配置されるため、冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂを流れる排気の熱は冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂの壁面を介して放熱されるようになる。このように冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂを流通する過程で冷却された排気は、冷却側混合管５３に流入して混合される。

保温側右分岐管２ｂ及び保温側左分岐管５２ａは内燃機関１００から放出される熱を受け易く且つ走行風を受け難い位置に配置されるため、これら保温側右分岐管２ｂ及び保温側左分岐管５２ａを流れる排気の熱は殆ど放熱されない。このように保温側右分岐管２ｂ及び保温側左分岐管５２ａを流通する過程で保温された排気は、保温側混合管３へ流入して混合される。

冷却側混合管５３を流れる低温の排気と保温側混合管３を流れる高温の排気とは、合流混合管５へ流入する。合流混合管５へ流入した低温の排気と高温の排気は、相互に混合さ
れた後に右第２混合管６と左第２混合管５６へ分配される。右第２混合管６及び左第２混合管５６へ分配された排気は、右排気浄化装置４と左排気浄化装置５４へ各々流入する。る。

右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入する排気には冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂにて十分に冷却された排気が混入しているため、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入する際の排気温度は、内燃機関１００から排出された直後の排気温度に比して十分に低くなる。

ここで、内燃機関１００の低負荷運転時や暖機運転時のように該内燃機関１００から排出される排気の温度が低くなる場合には、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入する際の排気温度が温度浄化ウィンドより低くなる可能性がある。

特に、内燃機関１００が低負荷時に希薄燃焼運転されると、該内燃機関１００から排出される排気の温度が低くなり易い上に、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４に具備された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度浄化ウィンドが三元触媒等と比して狭いため、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入する際の排気温度が温度浄化ウィンドを下回り易い。

これに対し、内燃機関１００から排出される排気の温度が低くなる場合に、前述した図３で述べたように排気絞り弁１７が閉弁されれば、内燃機関１００から排出された排気が殆ど放熱することなく右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ到達するようになるため、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入する際の排気温度が温度浄化ウィンドを下回り難くなる。依って、内燃機関１００からの排気温度が低くなる場合に、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４の浄化能力低下を抑制することが可能となる。

尚、図３で述べたような排気絞り弁１７の制御は、内燃機関１００の低負荷時や暖機運転時に限らず、右排気浄化装置４や左排気浄化装置５４を昇温させる必要がある場合（例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒のＳＯｘ被毒解消時など）に実施されてもよいことは勿論である。

また、内燃機関１００の高負荷運転時のように該内燃機関１００から排出される排気の温度が高くなる場合には、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入する際の排気温度が温度浄化ウィンドより高くなる可能性がある。

特に、内燃機関１００のようにターボチャージャ１１０、１２０を備えた内燃機関では、高負荷時の排気温度が高くなり易いため、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入する際の排気温度が吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度浄化ウィンドを上回りやすい。

これに対し、内燃機関１００から排出される排気の温度が高くなる場合には、前述した図４で述べたように排気絞り弁１７が開弁されれば、内燃機関１００から排出された排気が走行風によって冷却された後に右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入するようになるため、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入する際の排気温度が温度浄化ウィンドを上回り難くなる。依って、内燃機関１００からの排気温度が高くなる場合に、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４の浄化能力低下を抑制することが可能となる。

以上述べた実施例によれば、排気浄化装置へ流入する排気の温度が温度浄化ウィンドから逸脱し難くなるため、排気温度の上昇や低下に起因した排気エミッションの低下を抑制することが可能となる。

尚、本実施例では、排気絞り弁１７を全開と全閉の２つの開度に制御する例について述べたが、内燃機関１００からの排気温度、左右の排気浄化装置４、５４へ流入する排気の温度、内燃機関１００の吸入空気量などに応じて排気絞り弁１７の開度を多段階若しくは無段階に制御するようにしてもよい。

また、本実施例では、車両の前後方向に対して気筒配列方向が平行となるように配置されたＶ型内燃機関に本発明を適用する例について述べたが、車両の前後方向に対して気筒配列方向が直交するように配置されたＶ型内燃機関に本発明を適用することもできる。

例えば、図５に示すように、内燃機関３００の前バンク３０１に接続された前排気管３０は２本の前分岐管３１ａ、３１ｂに分岐されるとともに、後バンク３０２に接続された後排気管４０は２本の後分岐管４１ａ、４１ｂに分岐される。

２本の前分岐管３１ａ、３１ｂのうち一方の前分岐管３１ｂが内燃機関３００の直近に配置され、その外側に他方の前分岐管３１ａが配置される。同様に、２本の後分岐管４１ａ、４１ｂのうち一方の後分岐管４１ａが内燃機関３００の直近に配置され、その外側に他方の後分岐管４１ｂが配置される。

この場合、前分岐管３１ｂは、前分岐管３１ａより内燃機関３００の近くに配置されるため、内燃機関３００からの熱を受け易くなる。更に、前分岐管３１ｂは、前分岐管３１ａによって走行風を遮られるため、走行風を受け難くなる。

一方、前分岐管３１ａは、内燃機関３００からの熱を前分岐管３１ｂによって遮られるため、内燃機関３００からの熱を受け難くなる。更に、前分岐管３１ａは、前分岐管３１ｂと逆側の側面に走行風を遮るものがないため、走行風を受け易くなる。

依って、前分岐管３１ａの方が前分岐管３１ｂよりも放熱量が多くなり易い。以下では、前分岐管３１ａを冷却側前分岐管３１ａと称するとともに、前分岐管３１ｂを保温側前分岐管３１ｂと称する。

同様に、２本の後分岐管４１ａ、４１ｂのうち相対的に放熱量が多くなるのは、内燃機関３００から離れた位置に配置され、且つ、走行風が当たり易い位置に配置された後分岐管４１ｂとなる。以下では、後分岐管４１ａを保温側後分岐管４１ａと称するとともに、後分岐管４１ｂを冷却側後分岐管４１ｂと称する。

そこで、冷却側前分岐管３１ａと冷却側後分岐管４１ｂを合流させて冷却側混合管５３を形成するとともに、保温側前分岐管３１ｂと保温側後分岐管４１ａを合流混合排気通路させて保温側混合管３を形成すれば、前述した図１に示した排気浄化システムと同様の作用及び効果を得ることができる。

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６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６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、右排気管１から冷却側右分岐管２ａへ分岐する部位（冷却側右分岐管２ａにおける上流端近傍の部位）６０と左排気管５１から冷却側左分岐管５２ｂへ分岐する部位（冷却側左分岐管５２ｂにおける上流端近傍の部位）６１が断熱構造で構成される点にある。

前述した図３で述べたように排気絞り弁１７が閉弁されると、内燃機関１００から排出された排気が右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ到達するまでに放出する熱量を少なくすることができる。

但し、排気絞り弁１７が閉弁されている時であっても、排気脈動の影響によって右排気管１の下流端近傍と冷却側右分岐管２ａの上流端近傍との間、及び左排気管５１の下流端近傍と冷却側左分岐管５２ｂの上流端近傍との間を排気が往き来する場合がある。

右排気管１の下流端近傍と冷却側右分岐管２ａの上流端近傍との間、及び左排気管５１の下流端近傍と冷却側左分岐管５２ｂの上流端近傍との間を排気が往き来すると、排気の熱が冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂの壁面を介して不要に放熱される可能性がある。このようにして排気の熱が不要に放熱されると、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入する際の排気温度が低くなる。

これに対し、右排気管１から冷却側右分岐管２ａへ分岐する部位（冷却側右分岐管２ａにおける上流端近傍の部位）６０と左排気管５１から冷却側左分岐管５２ｂへ分岐する部位（冷却側左分岐管５２ｂにおける上流端近傍）６１が断熱構造で構成されていると、上記したような不要な放熱が抑制されるようになる。その結果、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入する際の排気温度が不要に低くなることを抑制することができる。

尚、冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂの上流端近傍の部位６０、６１を断熱構造にする具体的な方法としては、前記した部位６０、６１に断熱材を巻く方法、前記した部位６０、６１を２重管構造とする方法、前記した部位６０、６１を２重管構造とし且つ２つの管の間に真空層を配置する方法、前記した部位６０、６１を他の部位に比して断熱性の高い材質で形成する方法等を例示することができる。

次に、本発明に係る排気浄化システムの第３の実施例について図７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７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２の実施例との相違点は、冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂにおいて断熱構造で構成された部位６０、６１（以下、断熱部６０、６１と記す）の直下流の部位７０、７１を他の部位に比して熱伝導率が低くなるように形成した点にある。

排気絞り弁１７が閉弁されている時に、排気脈動の影響によって右排気管１の下流端近傍と冷却側右分岐管２ａの上流端近傍との間、及び左排気管５１の下流端近傍と冷却側左分岐管５２ｂの上流端近傍との間を排気が往き来すると、それらの排気の熱が冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂの上流端近傍の壁面に伝わるようになる。

その際、冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂの上流端近傍の壁面から大気中への放熱は断熱部６０、６１によって抑制されるものの、排気の熱が冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂの壁面を下流側へ伝導してしまう可能がある。

排気の熱が冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂの壁面の下流側へ伝導されると、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入する際の排気温度の低下に加え、冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂの壁面温度上昇を招く可能性がある。

冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂの壁面温度が上昇すると、排気絞り弁１７が開弁された時に冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂを流通する排気の熱が効率よく放熱されなくなる可能性もある。そのような場合には、右排気浄化装置４及び左排気浄化装置５４へ流入する際の排気温度が温度浄化ウィンドを上回ることが懸念される。

これに対し、冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂにおける断熱部６０、６１の直下流の部位７０、７１が他の部位より熱伝導率の低い構造にされると、排気絞り弁１７の閉弁時において排気の熱が冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂの下流側壁面へ伝導され難くなる。その結果、排気絞り弁１７の閉弁時における不要な放熱が抑制されるとともに、その後の排気絞り弁１７が開弁された時に冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂを流れる排気の熱が好適に放熱されるようになる。

尚、冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂにおける断熱部６０、６１の直下流の部位（以下、低熱伝導部７０、７１と称する）の熱伝導率を低くする具体的な方法としては、低熱伝導部７０、７１の肉厚を他の部位より薄くする方法や、低熱伝導部７０、７１を他の部位より熱伝導率の低い材質で形成する方法等を例示することができる。

また、本実施例では、冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂにおいて断熱部６０、６１と低熱伝導部７０、７１が相互に独立した部位に形成される例について述べたが、同一の部位に重複して配置されてもよい。

例えば、低熱伝導部７０、７１の周囲に断熱材を巻き、或いは低熱伝導部７０、７１の周囲を２重管構造としてもよい。

また、冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂの壁面温度の上昇を抑制することを主な目的とする場合には、冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂの上流端近傍の熱がそれら冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂの下流側の壁面へ伝導される前に大気中へ放熱させる方法も考えられる。

例えば、低熱伝導部７０、７１がベローズ管（蛇腹管）やメッシュ管等で構成されると、該低熱伝導部７０、７１の放熱性が他の部位より高くなるため、冷却側右分岐管２ａ及び冷却側左分岐管５２ｂの上流端近傍の熱が下流側の壁面へ伝導される前に低熱伝導部７０、７１から大気中へ放熱されるようになる。

前述した第１〜第３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、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）は冷却側右分岐管と保温側右分岐管が交差する場合の配管例を示す図であり、（ｂ）は冷却側右分岐管と保温側左分岐管が交差する場合の配管例を示す図である。 排気絞り弁が閉弁された時の排気の流れを示す図である。 排気絞り弁が開弁された時の排気の流れを示す図である。 車両前後方向に対して気筒配列方向が直交するように内燃機関が配置された場合の排気浄化システムの構成を示す図である。 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。 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。

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
１７・・・排気絞り弁
３０・・・前排気管
３１ａ・・前分岐管
３１ｂ・・前分岐管
４０・・・後排気管
４１ａ・・後分岐管
４１ｂ・・後分岐管
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
６０・・・断熱部
６１・・・断熱部
７０・・・低熱伝導部
７１・・・低熱伝導部
１００・・内燃機関
１０１・・右バンク（気筒群）
１０２・・左バンク（気筒群）
３００・・内燃機関
３０１・・前バンク
３０２・・後バンク

Claims (8)

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を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合流させて形成される所定数の混合排気通路と、
   前記所定数の混合排気通路を合流させる合流混合排気通路と、
   前記合流混合排気通路又は前記合流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、
   前記所定数の混合排気通路は、相異す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放熱量が多くなる気筒群分岐通路同士、及び、相対的に放熱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、前記所定数の混合排気通路のうち相対的に放熱量が多くなる気筒群毎分岐通路同士を合流して構成された混合排気通路には排気絞り弁が配置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うち相対的に放熱量が多くなる気筒群毎分岐通路は、もう一方の気筒群毎分岐通路より前記内燃機関から離れた位置に配置された気筒群毎分岐通路であ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において、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うち相対的に放熱量が多くなる気筒群毎分岐通路は、もう一方の気筒群毎分岐通路より走行風を受け易い位置に配置された気筒群毎分岐通路である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において、前記した相対的に放熱量が多くなる気筒群毎分岐通路と前記した相対的に放熱量が少なくなる気筒群毎分岐通路を交差させる場合は、前記した相対的に放熱量が多くなる気筒群毎分岐通路を前記した相対的に放熱量が少なくなる気筒群毎分岐通路より前記内燃機関から離れて配置す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１〜３において、前記した相対的に放熱量が多くなる気筒群毎分岐通路と前記した相対的に放熱量が少なくなる気筒群毎分岐通路を交差させる場合は、前記した相対的に放熱量が多くなる気筒群毎分岐通路を前記した相対的に放熱量が少なくなる気筒群毎分岐通路より走行風を受け易い位置に配置する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１〜５の何れか一において、前記各気筒群直結通路から前記した相対的に放熱量が多くなる気筒群毎分岐通路へ分岐する部位は、当該部位からの放熱を抑える断熱構造で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。
7. 請求項１〜６の何れか一において、前記各気筒群直結通路から前記した相対的に放熱量が多くなる気筒群毎分岐通路へ分岐する部位は、他の部位より熱伝導が低く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１〜７の何れか一において、前記排気絞り弁の開度は、前記内燃機関から排出される排気の温度が高くなる時より前記内燃機関から排出される排気の温度が低くなる時の
   方が小さくさ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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