JP3212118B2 - エンジンの排気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気通路に触媒コンバ
ータが介設されたエンジンの排気装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジン(フロントエ
ンジン)の排気装置においては、各気筒の排気ポートと
連通する独立排気通路が、エンジンルーム内の排気集合
部で１つの集合排気通路に集合され、該集合排気通路
は、エンジンルームから出て、車体フロアの下側を通っ
て車両後部側に伸長し、サイレンサに接続されている。
そして、かかる排気装置には、普通、排気ガス中のＮＯ
x(窒素酸化物)、ＨＣ(炭化水素)等を除去するために、
三元触媒等を用いた触媒コンバータが設けられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そして、排気装置への
触媒コンバータの取り付け構造としては、従来より、触
媒コンバータを独立排気通路に介設し、あるいはエンジ
ンルーム内において集合排気通路の上流端近傍に介設し
た直結タイプの取り付け構造が多用されている。この直
結タイプの取り付け構造では、燃焼室から触媒コンバー
タまでの排気経路長が短くなるので、触媒コンバータに
流入する排気ガスの温度が高くなり、排気ガス浄化率が
高くなるといった利点を有する。反面、エンジンを長時
間高速運転したときには、触媒コンバータの温度が高く
なりすぎその寿命が短くなるといった問題がある。ま
た、この場合、エンジンまわりに触媒コンバータを取り
付けるスペースを確保しにくいので、大容量の触媒コン
バータを取り付けることがむずかしい。さらに、エンジ
ンの排圧が高くなりエンジン出力の低下を招くといった
問題がある。

【０００４】また、触媒コンバータを、車体フロアの下
側の集合排気通路に介設したアンダーフットタイプの取
り付け構造も従来より用いられている。このアンダーフ
ットタイプの取り付け構造では、車体フロアの下側の広
いスペースを利用できるので、大容量の触媒コンバータ
を取り付けることができるといった利点を有する。しか
しながら、燃焼室から触媒コンバータまでの排気経路長
がかなり長くなるので、触媒コンバータに流入する排気
ガスの温度が低くなり、排気ガス浄化率が低くなり、エ
ンジン始動後しばらくの間はとくに排気ガス浄化率が低
くなるといった問題がある。

【０００５】そこで、触媒コンバータ内の排気ガス流通
経路を略Ｕ字状に形成し、その上流側と下流側の排気通
路を同じ側から触媒コンバータに接続し、触媒コンバー
タまわりではその上流側の排気通路と下流側の排気通路
とを隣接させ、排気ガス温度の低下を抑制するようにし
た排気ガス浄化装置が提案されている(例えば、実開昭
６４−３９４１６号公報参照)。しかしながら、このよ
うに上流側と下流側の排気通路を互いに隣接させても、
隣接していない部分からの放熱が大きいので、排気ガス
温度の低下を有効に抑制することは困難である。なお、
ＦＦ車(フロントエンジン・フロントドライブ)では、普
通、エンジンが横置き搭載される関係上、直結タイプと
アンダーフットタイプの中間位置に触媒コンバータを配
置するといった対応が考えられる。しかしながら、この
場合は、通常触媒コンバータをオイルパンの下側に配置
することになるが、かかるレイアウトは実用的ではな
い。本発明は、上記従来の問題点を解決するためになさ
れたものであって、エンジンの出力低下、触媒コンバー
タの耐久性の低下などといった不具合を招くことなく、
排気ガス浄化率を高めることができるエンジンの排気装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、第１の発明は、（ｉ）排気通路に触媒コンバータが
介設されたエンジンの排気装置において、（ii）各気筒
の独立排気通路が、夫々、エンジン長手方向からみた位
置関係において、シリンダヘッド排気側側面からエンジ
ンに対して離間する方向に伸長した後、下方に湾曲して
伸長し、さらに湾曲してエンジン排気側側部に向かって
伸長するように配置され、（iii）これにより独立排気
通路とエンジン排気側側面とで囲まれた略檻状の空間部
が形成され、（iv）上記略檻状の空間部内に触媒コンバ
ータが配置されていることを特徴とするエンジンの排気
装置を提供する。

【０００７】第２の発明は、第１の発明にかかるエンジ
ンの排気装置において、各独立排気通路が湾曲部下流の
排気集合部で集合排気通路に集合されていて、該集合排
気通路が、各独立排気通路とエンジン本体側部との間に
形成された略檻状の空間部を通るように配置され、上記
空間部内において集合排気通路に触媒コンバータが介設
されていることを特徴とするエンジンの排気装置を提供
する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図１と図２とに示すように、第１〜第４気筒＃１〜＃４
を備えたＤＯＨＣタイプの４気筒エンジンＣＥのシリン
ダブロック１の上側にはシリンダヘッド２が締結され、
このシリンダヘッド２の上端部にはシリンダヘッドカバ
ー３が取り付けられている。そして、詳しくは図示して
いないが、エンジンＣＥは、各気筒＃１〜＃４におい
て、夫々燃焼室内に混合気を吸入し、この混合気をピス
トンで圧縮した後点火プラグで着火・燃焼させ、燃焼ガ
ス(排気ガス)を外部に排出するようになっている。

【０００９】そして、エンジンＣＥにエアないし混合気
を供給するために吸気装置Ｑが設けられている。この吸
気装置Ｑには、エア流れ方向にみて上流側から順に、エ
ア吸入量を絞るスロットル弁(図示せず)を内部に備えた
スロットルボディ４と、エアの流れを安定化するコンパ
クトコレクタ５と、コンパクトコレクタ５内のエアを各
気筒＃１〜＃４に分配する吸気マニホールド６と、エン
ジンＣＥの運転状態に応じてエアの流れ経路ないし流動
状態を好ましく制御する制御弁機構を内部に備えたシャ
ッタバルブボデイ７とが設けられている。なお、吸気マ
ニホールド６は、そのフランジ部６aでシャッタバルブ
ボディ７にボルト締結されている。

【００１０】ここで、スロットルボディ４は、シリンダ
ヘッド２の排気側側部上方に配置され、コンパクトコレ
クタ５はシリンダヘッド２の真上から吸気側側部上方に
かけて配置され、吸気マニホールド６とシャッタバルブ
ボディ７とはシリンダヘッド２の吸気側側方に配置され
ている。つまり、吸気装置Ｑは、シリンダヘッド２の上
方を排気側(図１では左側)から吸気側(図１では右側)に
跨いだ後、下方に湾曲してシリンダヘッド２の吸気側側
部に締結されている。そして、スロットルボディ４は、
ほぼ上下方向に伸長するステー８を用いてシリンダヘッ
ド２の排気側側面に固定されている。このように、吸気
系を排気側から吸気側に跨がって配置しているので、吸
気系Ｑのシリンダヘッド側方へのオーバハング(出っ張
り)が小さくなる。このため、吸気装置Ｑの支持が容易
かつ強固となる。

【００１１】吸気マニホールド６には、夫々第１〜第４
気筒＃１〜＃４にエアを供給する第１〜第４独立吸気通
路１１〜１４が設けられている。そして、各独立吸気通
路１１〜１４内のエアは、詳しくは図示していないが、
シャッタバルブボデイ７内の各吸気通路を介して、各気
筒＃１〜＃４に供給されるようになっている。なお、シ
ャッタバルブボデイ７の上側には、各気筒＃１〜＃４に
供給されるエア中に燃料を噴射して混合気を生成する燃
料噴射弁９が設けられている。

【００１２】また、エンジンＣＥの排気ガス(燃焼ガス)
を排出するために排気装置Ｈが設けられている。この排
気装置Ｈには、夫々第１〜第４気筒＃１〜＃４の排気ガ
スが直接流入する第１〜第４独立排気通路１７〜２０
と、これらの第１〜第４独立排気通路１７〜２０が集合
する排気集合部２１と、上流端が排気集合部２１に接続
される集合排気通路２２とが設けられている。そして、
集合排気通路２２には、所定の排気ガス浄化触媒(例え
ば、三元触媒)を用いた触媒コンバータ２３が介設され
ている。

【００１３】第１〜第４独立排気通路１７〜２０は、基
本的には、夫々シリンダヘッド２の排気側側面からエン
ジン側方に向かってほぼ水平に伸長した後、ほぼ９０°
湾曲して下向きに伸長し、さらにほぼ９０°湾曲してエ
ンジン側部に向かってほぼ水平に伸長し、エンジンＣＥ
の側部のやや手前でエンジン長手方向前方に向きを変
え、エンジンＣＥの前端部近傍で排気集合部２１に集合
されている。なお、平面的にみれば、すなわち図２に示
された位置関係においては、エンジン長手方向中央側に
位置する第２,第３独立排気通路１８,１９は、前方に向
きを変えるまではシリンダヘッド２の排気側側面とほぼ
垂直な方向に直線的に配置されているが、エンジン長手
方向両端側に位置する第１,第４独立排気通路１７,２０
は、下流側に向かって次第にエンジン長手方向中央側に
収束させられている。第１〜第４独立排気通路１７〜２
０がこのように配置されているで、エンジンＣＥの排気
側側方には、各独立排気通路１７〜２０とエンジンＣＥ
の排気側側面とによって囲まれた、比較的大きい略檻状
の空間部２５が形成される。

【００１４】そして、集合排気通路２２は、エンジン前
端部近傍に位置する排気集合部２１からやや上向きに伸
長した後、エンジン長手方向後方に向きを変え、略檻状
の空間部２５内を通ってエンジン後方側に伸長してい
る。そして、集合排気通路２２に介設された触媒コンバ
ータ２３は、ちょうど空間部２５内でエンジン長手方向
に伸長するように配置されている。つまり、触媒コンバ
ータ２３は、その周囲を第１〜第４独立排気通路１７〜
２０ないしエンジンＣＥの排気側側面によって取り巻か
れていることになる。

【００１５】上記構成によれば、各独立排気通路１７〜
２０の通路長が比較的長くなるので、燃焼室から触媒コ
ンバータ２３までの排気経路長が長くなる。このため、
エンジンＣＥを長時間高速運転した場合でも、触媒コン
バータ２３に流入する排気ガスがそれほど高温にならな
い。したがって、触媒コンバータ２３での熱害の発生が
防止され、その耐久性が高められる。また、独立排気通
路長が長いので、各気筒＃１〜＃４から排気集合部２１
まで排気経路長が長くなり、各気筒＃１〜＃４間の排気
干渉が低減され、エンジン出力が高められる。

【００１６】そして、触媒コンバータ２３が、内部を高
温の排気ガスが流通している各独立排気通路１７〜２０
と、比較的高温となるエンジンＣＥの排気側側面とによ
って囲まれている。このため、独立排気通路１７〜２０
ないしエンジンＣＥの排気側側面からの熱負荷によっ
て、触媒コンバータ２３が加熱され、あるいは触媒コン
バータ２３からの放熱が低減され、触媒コンバータ２３
が比較的高温となる。このため、触媒コンバータ２３
を、各気筒＃１〜＃４の燃焼室から比較的遠い位置に配
置しているのにもかかわらず、排気ガス浄化率が高めら
れる。また、空間部２５が比較的広いので、触媒コンバ
ータ２３の容量を大きく設定することができる。

【００１７】

【発明の作用・効果】第１の発明によれば、触媒コンバ
ータが、内部を高温の排気ガスが流れる独立排気通路
と、比較的高温となるエンジン排気側側面とに囲まれた
空間部内に配置されているので、触媒コンバータが高温
に保持され、燃焼室から触媒コンバータまでの排気経路
長を長くした場合でも、排気ガス浄化率が高められる。
したがって、熱害を生じさせることなく、排気ガス浄化
率を高めることができる。また、独立排気通路とエンジ
ン排気側側面との間の略檻状の空間部が比較的広いの
で、触媒コンバータの容量を大きく設定することができ
る。かつ、触媒コンバータのレイアウトが容易となる。

【００１８】第２の発明によれば、基本的には第１の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、独立排気通
路長が長くなるので、各気筒から排気集合部までの排気
経路長が長くなり、各気筒間の排気干渉が低減され、エ
ンジン出力が高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる排気装置を備えたエンジンの
立面説明図である。

【図２】 図１に示すエンジンの平面説明図である。

【符号の説明】

ＣＥ…エンジン Ｈ…排気装置 ＃１〜＃４…第１〜第４気筒 １７〜２０…第１〜第４独立排気通路 ２１…集合部 ２２…集合排気通路 ２３…触媒コンバータ ２５…空間部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/24 F01N 7/08 F02B 67/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気通路に触媒コンバータが介設された
   エンジンの排気装置において、 各気筒の独立排気通路が、夫々、エンジン長手方向から
   みた位置関係において、シリンダヘッド排気側側面から
   エンジンに対して離間する方向に伸長した後、下方に湾
   曲して伸長し、さらに湾曲してエンジン排気側側部に向
   かって伸長するように配置され、これにより独立排気通
   路とエンジン排気側側面とで囲まれた略檻状の空間部が
   形成され、 上記略檻状の空間部内に触媒コンバータが配置されてい
   ることを特徴とするエンジンの排気装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたエンジンの排気装
   置において、 各独立排気通路が湾曲部下流の排気集合部で集合排気通
   路に集合されていて、該集合排気通路が、各独立排気通
   路とエンジン本体側部との間に形成された略檻状の空間
   部を通るように配置され、上記空間部内において集合排
   気通路に触媒コンバータが介設されていることを特徴と
   するエンジンの排気装置。