JP2018178777A - 排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気検知手段の取り付けを容易に行うことが可能な排気装置を提供する。
【解決手段】内燃機関２の長手方向側面２ｂに設けられ、複数の気筒に接続される排気口から排出される排気を浄化する排気装置１において、排気口を介して長手方向Ａに直交する直交方向Ｂに排出された排気を屈曲させて長手方向Ａに流す第１排気路１５，１６と、第１排気路１５，１６とは反対の方向に流れる排気を浄化する触媒７ａと、第１排気路１５，１６と触媒７ａとを繋ぐ屈曲した第２排気路１２と、内燃機関２から排出された排気を検知する排気検知手段１７とを備え、検知手段１７を第２排気路１２に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の排気管及びこれに接続される触媒を有する多気筒内燃機関の排気装置に関する。

従来、多気筒内燃機関の複数の気筒から排出される排気を、触媒を通して清浄化した後に排出する排気装置が知られている。
このような排気装置では、排気の清浄化に用いられる触媒は所定の温度以上に昇温していないと機能しないため、各気筒からの排気を集合部に集めた後、熱い排気を触媒に当てるために集合部からすぐに排気を触媒に入れていた。

上述の技術において、さらに排気装置のコンパクト化を図るため、排気集合部の直下流位置に配置した触媒の中心線がエンジン壁面に対して垂直となる向きに触媒を配置する技術が提案されている（例えば「特許文献１」参照）。

特開２０１６−７５２６４号公報

従来の排気装置には、各気筒の空燃比状態を監視するための排気検知手段（空燃比センサ）が設けられており、各気筒からの排気が順序よく排気検知手段によって検知されることにより、空燃比制御が正常に行われていると認識される。

しかし従来の排気装置では、各気筒からの排気は複数の排気管を介して触媒へと流れ、触媒によって清浄化された後に排出されるため、各気筒から触媒を繋ぐ排気管として複雑な形状のものが用いられる傾向にある。このように排気管として複雑な形状のものが使用されると、上述した排気検知手段も複雑な形状の排気管に対して取り付けられることとなる。
このため、排気管の形状によっては排気検知手段の取付工程を他の排気管とは別工程とする必要があったり、作業がしにくく作業効率が低下したりしてしまう虞がある。
本発明は上述の問題点を解決し、排気検知手段の取り付けを容易に行うことが可能な排気装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、内燃機関の長手方向側面に設けられ、複数の気筒に接続される排気口から排出される排気を浄化する排気装置において、前記排気口を介して前記長手方向に直交する直交方向に排出された排気を屈曲させて前記長手方向に流す第１排気路と、前記第１排気路とは反対の方向に流れる排気を浄化する触媒と、前記第１排気路と前記触媒とを繋ぐ屈曲した第２排気路と、前記内燃機関から排出された排気を検知する排気検知手段とを備え、前記検知手段は前記第２排気路に設けられることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の排気装置において、さらに前記排気検知手段の挿入口は、前記直交方向の上方において他の部材とは重複しない領域に配置されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の排気装置において、さらに前記第２排気路は、前記第２排気路の出口が前記第２排気路の入口よりも前記長手方向側面に近い位置に配置されることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３までの何れか一つに記載の排気装置において、さらに前記第１排気路は、前記複数の気筒に接続される複数の排気口のそれぞれに接続されて前記第２排気路までに一つに集合される集合部を有し、前記複数の排気口から前記集合部までの距離が全て等しく形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、各排気管が密集する領域から離れた位置に配置された第２排気路に排気検知手段が取り付けられるので、排気検知手段の取り付け時に各排気管との干渉が防止され、排気検知手段の取り付けを簡単に行うことができる。

本発明の一実施形態を適用した排気装置の概略斜視図である。 本発明の一実施形態を適用した排気装置の概略上面図である。 本発明の一実施形態を適用した排気装置の概略正面図である。 本発明の一実施形態を適用した排気装置の概略側面図である。 本発明の他の実施形態を適用した排気装置の概略斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態を適用した排気装置の概略斜視図である。

図１は、本発明の一実施形態を適用した排気装置の概略斜視図を、図２は同上面図を、図３は同正面図を、図４は同側面図をそれぞれ示している。同図において、内燃機関である４気筒エンジン２のシリンダヘッド２ａの壁面２ｂには排気装置１が取り付けられている。
なお４気筒エンジン２からの排気は、本実施形態において第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順序で行われる。

排気装置１は、それぞれシリンダヘッド２ａに形成された第１気筒の排気口２ｃに接続される第１排気管３、第２気筒の排気口２ｄに接続される第２排気管４、第３気筒の排気口２ｅに接続される第３排気管５、第４気筒の排気口２ｆに接続される第４排気管６、排気を浄化する触媒７ａを備えた触媒コンバータ７等を有している。
各排気口２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆは、それぞれ図１に両矢印で示す４気筒エンジン２の長手方向Ａに対して直交する、図１に両矢印で示す直交方向Ｂに、４気筒エンジン２内において燃焼したガスを排気として排出する。この規定により、壁面２ｂは４気筒エンジン２の長手方向側面を構成する。

各排気管３，４，５，６は、フランジ部材１４を介してそれぞれの一端を対応する気筒の排気口２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆに接続させた状態で壁面２ｂに取り付けられている。各排気管３，６の他端は、ほぼＹ字形状を呈し集合部として機能する第５排気管８の一端にそれぞれ取り付けられている。また、各排気管４，５の他端は、第５排気管８と同形状を呈し集合部として機能する第６排気管９の一端にそれぞれ取り付けられている。

第５排気管８には、二股に分かれた一端のうちの一方に第１排気管３の他端が取り付けられ、一端のうちの他方には、第１排気管３が接続される第１気筒とは不連続状態で排気がなされる第４気筒に接続される第４排気管６の他端が取り付けられている。
第６排気管９には、二股に分かれた一端のうちの一方に第２排気管４の他端が取り付けられ、一端のうちの他方には、第２排気管４が接続される第２気筒とは不連続状態で排気がなされる第３気筒に接続される第３排気管５の他端が取り付けられている。

第５排気管８の他端には第７排気管１０の一端が取り付けられている。第７排気管１０はほぼＬ字形状を呈しており、各排気口２ｃ，２ｆから排出され各排気管３，６，８を介して直交方向Ｂに流れる排気を長手方向Ａへと屈曲させる。第５排気管８と第７排気管１０とによって第１排気路１５が構成される。

第６排気管９の他端には第８排気管１１の一端が取り付けられている。第７排気管１０とほぼ同じ形状を呈する第８排気管１１は、各排気口２ｄ，２ｅから排出され各排気管４，５，９を介して直交方向Ｂに流れる排気を長手方向Ａへと屈曲させる。第６排気管９と第８排気管１１とによって第１排気路１６が構成される。

第７排気管１０の他端及び第８排気管１１の他端には、二股構造を有し第２排気路を構成する第９排気管１２の一端がそれぞれ接続されている。図２に示すようにほぼＵ字形状を呈する第９排気管１２は、その他端を触媒コンバータ７に接続されており、触媒コンバータ７には触媒を通過した排気をさらに排気通過方向下流側に設けられた図示しない排気管に向けて送る排気出口部１３が設けられている。第９排気管１２は、各排気管３，４，５，６，８，９，１０，１１が密集する領域から離れた位置に配置されている。
第９排気管１２は、各排気管１０，１１を介して長手方向Ａの図１において右側へと進行している排気の通過方向を、長手方向Ａの図１において左側へと進行するように変更させている。この第９排気管１２の働きにより、図１、図３、図４に示すように、各排気管８，９，１０，１１の下方に触媒７ａを有する触媒コンバータ７を配置することができる。

第９排気管１２には、図１、図４に示すように空燃比センサ１７が取り付けられている。排気検知手段として機能する空燃比センサ２１は、４気筒エンジン２の各気筒の空燃比が正常に制御されているか否かを検知するものであり、空燃比が正常に制御されない場合にこれを検知して図示しない制御装置に信号を出力する。空燃比センサ１７は、第９排気管１２に設けられた挿入口１８から第９排気管１２の内部に挿入される態様で取り付けられる。

上述したように本発明によれば、各排気管３，４，５，６，８，９，１０，１１が密集する領域から離れた位置に配置された第９排気管１２に空燃比センサ１７が取り付けられるので、空燃比センサ１７の取り付け時に各排気管３，４，５，６，８，９，１０，１１との干渉が防止され、空燃比センサ１７の取り付けを簡単に行うことができる。
また、図１及び図２に示すように、挿入口１８は各排気管３，４，５，６，８，９，１０，１１及び触媒コンバータ７、さらにはシリンダヘッド２ａ等の他の部材とは重複しない領域、特に、挿入口の鉛直方向の上方で他の部材と重複しない領域に配置されているので、空燃比センサ１７の取り付けをさらに容易化することができ、排気装置１の組立工程を簡易化することができる。

上記実施形態において、第９排気管１２は図４に示すように、排気の入口である一端側の開口１２ａ，１２ａよりも排気の出口である他端側の開口１２ｂが壁面２ｂに対して近い位置に配置されている。
この構成により、従来の構成の排気装置に比して触媒７ａを有する触媒コンバータ７を４気筒エンジン２に近付けて配置することができるので、従来の排気装置よりも小型化が可能な排気装置を提供することができる。

また上記実施形態では、各排気管３，４，５，６の長さは全て等しくなるように、換言すると、排気口２ｃから第５排気管８までの距離と、排気口２ｄから第６排気管９までの距離と、排気口２ｅから第６排気管９までの距離と、排気口２ｆから第５排気管８までの距離とは、全て等しくなるように構成されている。さらに、各排気管１０，１１の長さも互いに等しくなるように構成されている。
上述の構成により、各排気口２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆから空燃比センサ１７までの距離を全て等しくすることができ、各排気口２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆから空燃比センサ１７までの各排気の到達時間及び強さをほぼ同じとすることができるので、空燃比センサ１７による排気検知の正確性を各段に向上することができる。

上記実施形態では、シリンダヘッド２ａから４気筒それぞれ独立した４本の排気管３，４，５，６を各排気管８，９で集合させた後、２本の排気管１０，１１経由してさらに再集合させて曲折形成された第９排気管１２を経て触媒コンバータ７に送る構成を示した。
しかし本発明はこの構成には限定されず、例えば図５に示すように、シリンダヘッド２ａ内で第２気筒と第３気筒の排気口が合流され、第１気筒の排気口２ｇに一端を接続する第１排気管１９と、第２気筒と第３気筒との集合排気口２ｈに一端を接続する第２排気管２０と、第４気筒の排気口２ｉに一端を接続する第３排気管２１と、ほぼＹ字形状を呈する第４排気管２２と、第５集合排気管２３と、第９排気管１２と同様に構成された第６排気管２４と、触媒コンバータ７と、排気出口部１３とを有する排気装置２５にも本発明は適用可能である。

第４排気管２２には、二股に分かれた一端のうちの一方に第１排気管１９の他端が取り付けられ、一端のうちの他方には、第１の排気管１９が接続される第１気筒とは不連続状態で排気がなされる第４気筒に接続される第３排気管２１の他端が取り付けられている。第５排気管２３の一端には、第２排気管２０の他端が取り付けられている。各排気管２２，２３は、それぞれの他端を第６排気管２４の一端にそれぞれ取り付けられている。
第１排気路を構成する第４排気管２２はほぼＬ字形状を呈しており、各排気口２ｇ，２ｉから排出され各排気管１９，２１を介して直交方向Ｂに流れる排気を長手方向Ａへと屈曲させる。第４排気管２２とほぼ同じ形状を呈し第１排気路を構成する第５排気管２３は、排気口２ｈから排出され第２排気管２０を介して直交方向Ｂに流れる排気を長手方向Ａへと屈曲させる。

第４排気管２２及び第５排気管２３の他端には、他端を触媒コンバータ７に接続され第２排気路を構成する第６排気管２４の一端がそれぞれ接続されている。第６排気管２４は、各排気管１９，２０，２１，２２，２３が密集する領域から離れた位置に配置されている。
第６排気管２４には空燃比センサ１７が取り付けられている。空燃比センサ１７は、第６排気管２４に設けられた挿入口１８から第６排気管２４の内部に挿入される態様で取り付けられる。
この構成により、排気装置２０は第１の実施形態で示した排気装置１と同様の作用効果を得ることができる。

図６は、本発明が適用可能なさらに他の実施形態を示している。図６に示す排気装置２６は、シリンダヘッド２ａ内で第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒の各排気口がそれぞれ合流され、この合流された排気口２ｊに一端を接続する第１排気管２７と、第９排気管１２と同様に構成された第２排気管２８と、触媒コンバータ７と、排気出口部１３とを有している。

第１排気路を構成する第１排気管２７はほぼＬ字形状を呈しており、排気口２ｊから排出され直交方向Ｂに流れる排気を長手方向Ａへと屈曲させる。
第１排気管２７の他端には、他端を触媒コンバータ７に接続され第２排気路を構成する第２排気管２８の一端が接続されている。
第２排気管２８には空燃比センサ１７が取り付けられている。空燃比センサ１７は、第２排気管２８に設けられた挿入口１８から第２排気管２８の内部に挿入される態様で取り付けられる。
このような構成の排気装置２６であっても、第１の実施形態で示した排気装置１と同様の作用効果を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、内燃機関として４気筒エンジンを示したが、内燃機関は４気筒エンジンには限定されず、２気筒以上の気筒数を有するエンジンであればどのようなエンジンであってもよい。また、各実施形態では排気管８，１８，２７の下方に触媒コンバータ７を配置する構成としたが、排気管９，１９，２７の上方に触媒コンバータ７を配置する構成としてもよい。
本発明の実施の形態に記載された効果は本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１，２５，２６・・・排気装置、２・・・内燃機関（４気筒エンジン）、２ｂ・・・長手方向側面（壁面）、２ｃ〜２ｊ・・・排気口、７ａ・・・触媒、８，９・・・集合部、１２・・・第２排気路（第９排気管）、１５，１６・・・第１排気路、１７・・・排気検知手段（空燃比センサ）、１８・・・挿入口、２２・・・第１排気路（第４排気管）、２３・・・第１排気路（第５排気管）、２４・・・第２排気路（第６排気管）、２７・・・第１排気路（第１排気管）、２８・・・第２排気路（第２排気管）、Ａ・・・長手方向、Ｂ・・・直交方向

Claims (4)

1. 内燃機関の長手方向側面に設けられ、複数の気筒に接続される排気口から排出される排気を浄化する排気装置において、
   前記排気口を介して前記長手方向に直交する直交方向に排出された排気を屈曲させて前記長手方向に流す第１排気路と、
   前記第１排気路とは反対の方向に流れる排気を浄化する触媒と、前記第１排気路と前記触媒とを繋ぐ屈曲した第２排気路と、
   前記内燃機関から排出された排気を検知する排気検知手段とを備え、
   前記検知手段は前記第２排気路に設けられることを特徴とする排気装置。
2. 請求項１記載の排気装置において、
   前記排気検知手段の挿入口は、前記直交方向の上方において他の部材とは重複しない領域に配置されることを特徴とする排気装置。
3. 請求項１または２記載の排気装置において、
   前記第２排気路は、前記第２排気路の出口が前記第２排気路の入口よりも前記長手方向側面に近い位置に配置されることを特徴とする排気装置。
4. 請求項１から３までの何れか一つに記載の排気装置において、
   前記第１排気路は、前記複数の気筒に接続される複数の排気口のそれぞれに接続されて前記第２排気路までに一つに集合される集合部を有し、前記複数の排気口から前記集合部までの距離が全て等しく形成されていることを特徴とする排気装置。

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