JP4558592B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に関するものである。

従来、この種の内燃機関としては、例えば特許文献１に開示されているように、排気通路の集合部に排気センサを設けるとともに、この集合部の下流に排気浄化装置を設けたものとなっており、この内燃機関では、排気ガスを排気センサに導くために、集合部に案内板を設けるものとしている。
実開昭６２−４７７４３号公報

しかしながら、こうした内燃機関では、案内板を別途設ける必要があり、部品点数の増大につながるとともに、排気浄化装置に導くための通路の一部を形成する集合部に案内板を設けるので、排気ガスの流れの抵抗となるという問題点があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、部品点数を増加させることなく、排気ガスを排気センサに充分に接触させることを目的の１つとし、また排気ガスの流れを良好なものとすることを目的の１つとし、さらに、排気ガスの浄化作用の向上を目的の１つとする内燃機関を提供するものであり、その請求項１は、排気マニホールドと該排気マニホールドの直下流に配置された排気浄化装置と、を備える内燃機関であって、前記排気マニホールドは、頂部に排気センサが設けられ該頂部から前記排気浄化装置が直結される下部にかけて漸次拡径された内空間を有する拡径室と、一端が第１の排気ポートに接続され他端が該第１の排気ポートと排気干渉を生じない第２の排気ポートに接続されるとともに、前記拡径室に開口部をもって接するように開口接続されるブランチ管とを有してなり、前記ブランチ管は、前記開口部から前記拡径室内に排出される排気ガスが前記排気センサ側に向かって流れるよう前記開口部の下縁を形成する壁部が前記排気センサ側に向かって傾いて形成されてなることである。

また請求項２は、前記壁部は、前記排気浄化装置側が前記下部にかけて漸次拡径された形状に形成されてなることである。

また請求項３は、前記拡径室および／または前記壁部の前記下部は、前記排気浄化装置の排気浄化部と略同径となるよう拡径されてなることである。

また請求項４は、前記拡径室は、前記内空間が略円蓋状または略円錐状に形成されてなることである。

また請求項５は、前記ブランチ管は、略Ｕ字形状に形成されてなることである。

また請求項６は、前記ブランチ管は、前記壁部が前記内空間に突出して形成されてなることである。

また請求項７は、前記第１の排気ポートと前記第２の排気ポートとは、互いに排気干渉が発生しないポートであることである。

また請求項８は、一端が第３の排気ポートに、他端が第４の排気ポートに接続される第２のブランチ管をさらに備え、該第２のブランチ管は、前記排気センサを挟んで前記ブランチ管とは反対側の略同じ高さ位置において前記拡径室に開口する第２開口部をもって接するように接続されてなることである。

また請求項９は、前記第２のブランチ管は、前記第２開口部から前記拡径室内に排出される前記排気ガスが前記排気センサに向かって流れるよう前記第２開口部の下縁を形成する第２壁部が前記排気センサに向かって傾いて形成されてなることである。

本発明の内燃機関は、排気マニホールドは、頂部に排気センサが設けられ該頂部から前記排気浄化装置が直結される下部にかけて漸次拡径された内空間を有する拡径室と、一端が第１の排気ポートに接続され他端が該第１の排気ポートと排気干渉を生じない第２の排気ポートに接続されるとともに、前記拡径室に開口部をもって接するように開口接続されるブランチ管とを有してなり、前記ブランチ管は、前記開口部から前記拡径室内に排出される排気ガスが前記排気センサ側に向かって流れるよう前記開口部の下縁を形成する壁部が前記排気センサ側に向かって傾いて形成されてなることにより、部品点数の増加を招くことなく、排気ガスを排気センサに充分接触させることができる。
しかも、拡径室が、排気センサを設けた頂部から排気浄化装置が直結される下部にかけて漸次拡径された内空間を有するので、排気ガスの流れを良好に排気浄化装置に導くことができる。

また、壁部は、排気浄化装置側が下部にかけて漸次拡径された形状に形成されてなることにより、壁部も排気浄化装置側で漸次拡径された形状に形成できるため、排気ガスの流れをより良好に排気浄化装置に導くことができるものとなる。

また、拡径室および／または壁部の下部は、排気浄化装置の排気浄化部と略同径となるよう拡径されてなることにより、排気ガスを排気浄化部の略全面に接触させることができ、排気ガスの浄化作用が向上するものとなる。

また、拡径室は、内空間が略円蓋状または略円錐状に形成されてなることにより、排気浄化装置への排気ガスの流れをより良好なものとすることができる。

また、ブランチ管は、略Ｕ字形状に形成されてなることにより、ブランチ管をコンパクトなものとすることができ、内燃機関のコンパクト化が図れるものとなる。

また、ブランチ管は、壁部が内空間に突出して形成されてなることにより、より積極的に排気ガスを排気センサに導くことができるものとなる。

また、第１の排気ポートと第２の排気ポートとは、互いに排気干渉が発生しないポートであることにより、第１の排気ポートからの排気と第２の排気ポートからの排気とが、互いに干渉することを防止することができるものとなる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例である内燃機関（直列４気筒）に組み付けられる排気マニホールド１と排気浄化装置２の一例を正面から見た正面構成図であり、図２は、図１の平面構成図であり、図３は、図１の右側面構成図であり、図４は、図１の底面構成図である。
また図５は、図１のＢ−Ｂ線断面図であり、図６は、図５のＣ−Ｃ線断面図である。

図において、内燃機関の排気マニホールド１は、シリンダヘッドの排気ポート部に取付固定される取付フランジ３と、取付フランジ３に接続された排気の流路としての第１ブランチ管４および第２ブランチ管５と、これら第１ブランチ管４および第２ブランチ管５に開口接続される拡径室部６とから構成されている。

第１ブランチ管４および第２ブランチ管５は、略Ｕ字状に形成されており、第１ブランチ管４は、内燃機関の第１気筒部からの排気を排出する第１排気ポート４ａと内燃機関の第４気筒部からの排気を排出する第４排気ポート４ｂとに接続され、第２ブランチ管５は、内燃機関の第２気筒部からの排気を排出する第２排気ポート５ａと内燃機関の第３気筒部からの排気を排出する第３排気ポート５ｂとに接続される。このような接続とすることで、排気ポート４ａと４ｂおよび排気ポート５ａと５ｂは、同時期に排気が排出されることがないので、排気干渉が生じないものとなっている。

拡径室部６は、排気センサ７を取り付ける取付部を頂部として断面が略円形となるドーム状の本体部６’と、下端に排気浄化装置２を接続する為の連結フランジ６ｄとから構成されており、本体部の内部には、拡径室６ａが形成されている。

拡径室部６の本体部６’には、第１ブランチ管４が拡径室６ａに開口する開口部４ｃをもって接するように接続されているとともに、第２ブランチ管５が排気センサ７を挟んで第１ブランチ管４とは反対側のほぼ同じ高さ位置で拡径室６ａに開口する開口部５ｃをもって接するように接続されている。これにより、開口部４ｃ，５ｃは、略楕円状をなしている。

拡径室６ａは、拡径室部６の本体部６’と同様、排気センサ７を取り付ける取付部を頂部として排気浄化装置２側の下部に向かって漸次拡径された断面が略円形となるドーム状に形成されており、開口部４ｃ，５ｃの下線部において、開口部４ｃ，５ｃから排出される排気が排気センサ７の下端部に指向するように、開口部４ｃ，５ｃの下縁を形成する第１ブランチ管４および第２ブランチ管５の壁部４ｄ，５ｄを含む上傾状の壁部６ｅが突出形成されている。

壁部６ｅは、開口部４ｃ，５ｃの下縁部において拡径室６ａの全周に亘って形成されたものとなっており、内周形状は略円形に形成されたものとなっている。また、壁部６ｅの下部は、拡径室６ａの下部と一体状に下方側に向かって漸次拡径した拡径部６ｃとなっており、排気浄化装置２への開口端の径は後述する排気浄化装置２内の排気浄化部（触媒）８の外径と略同径となるように設定されている。

排気浄化装置２は、排気ガス中の有毒なＣＯやＨＣ、ＮＯｘ等を無害なＣＯ_２やＨ_２Ｏ、Ｎ_２にするための略円柱状の排気浄化部（触媒）８と、この触媒８を内装する略円筒形の触媒ケース７とから構成され、触媒ケース７の上端部外周に形成されたフランジ部を拡径室部６の連結フランジ６ｄにボルト締結等により連結される。

次に、こうして構成された実施例の内燃機関に組み付けられた排気マニホールド１および排気浄化装置２における排気ガスの動作について説明する。いま、第１気筒部において排気が行なわれた場合を考える。このとき、第２気筒部においては燃焼行程、第３気筒部においては吸入行程、第４気筒部においては圧縮行程が行なわれているので、第１ブランチ管４および第２ブランチ管５のそれぞれにおいて排気の干渉は起こらないものとなっている。

第１気筒部において排気が行なわれると、排気ガスは第１排気ポート４ａから第１ブランチ管４に排出され、第１ブランチ管４を通って開口部４ｃに達し、開口部４ｃから拡径室６ａ内に排出される。このとき、壁部６ｅ、特に壁部４ｄによって排気ガスは排気センサ７の下端部に向かって排出される。これにより、排気された排気ガスを充分に排気センサ７に接触させることができる。拡径室６ａ内に排出された排気ガスは、排気センサ７に充分に検出された後、下方側に向かって漸次拡径したドーム状の拡径室６ａの内壁および拡径部６ｃに沿って、良好に下方へ導かれる。

こうして下方に導かれた排気ガスは、触媒８と接触された無害なＣＯ_２やＨ_２Ｏ、Ｎ_２に変換されて図示しない排気マフラーを介して外気に排出される。ここで、拡径部６ｃの下端である拡径室６ａの触媒８に対する開口部の径が触媒８の外径と略同径に形成されていることから、排気ガスを触媒８の略全面に良好に接触させることができ、排気ガスの浄化作用が向上するものとなる。

以上説明した実施例の内燃機関によれば、第１ブランチ管４および第２ブランチ管５の壁部４ｄ、５ｄを含む壁部６ｅによって部品点数を増加させることなく排気ポートから排出される排気ガスを排気センサ７に充分に接触させることができる。しかも、拡径室６ａを下方側に向かって漸次拡径したドーム状に形成することにより触媒８が接続された下方側に排気ガスを良好に導くことができる。さらに、拡径室６ａの触媒８に対する開口部の径を触媒８の外径と略同径に形成することにより、排気ガスの浄化作用を向上させることができる。

実施例の内燃機関では、壁部６ｅを拡径室６ａの全周に亘って形成するものとしたが、開口部４ｃ，５ｃの下縁にのみ、即ち、壁部４ｄ，５ｄだけを形成するものとしても構わない。この場合、排気ガスを排気センサ７の下端部に指向させることができれば、壁部４ｄ，５ｄを拡径室６ａ内に突出形成させずに、壁部４ｄ，５ｄの下部が拡径室６ａに沿った形状のものとすることもできる。

実施例の内燃機関では、拡径室部６および拡径室６ａをドーム状に形成するものとしたが、下方側に向かって漸次拡径していれば、例えば、略円錐状にするなど、如何なる形状であっても構わない。この場合、例えば、拡径室部６を略円錐状に形成し、拡径室６ａをドーム状に形成する等、拡径室部６と拡径室６とを異なる形状で形成することもできる。

実施例の内燃機関では、第１ブランチ管４および第２ブランチ管５を略Ｕ字状に形成するものとしたが、両端が互いに排気干渉を生じない排気ポートに接続されていれば、例えば、略Ｗ字状や略Ｖ字状に形成するもの等、如何なる形状であっても構わない。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の一実施例である内燃機関に組み付けられる排気マニホールドと排気浄化装置の一例を正面から見た正面構成図である。 図１の平面構成図である。 図１の右側面構成図である。 図１の排気マニホールドの底面構成図である。 図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図５におけるＣ−Ｃ線断面図である。

１ 排気マニホールド
２ 排気浄化装置
３ 取付フランジ
４ 第１ブランチ管
４ａ 第１排気ポート
４ｂ 第４排気ポート
４ｃ 開口部
４ｄ 壁部
５ 第２ブランチ管
５ａ 第２排気ポート
５ｂ 第３排気ポート
５ｃ 開口部
５ｄ 壁部
６ 拡径室部
６’ 本体部
６ａ 拡径室
６ｃ 拡径部
６ｄ 連結フランジ
６ｅ 壁部
７ 触媒ケース
８ 排気浄化部（触媒）

Claims (9)

1. 排気マニホールドと該排気マニホールドの直下流に配置された排気浄化装置と、を備える内燃機関であって、
   前記排気マニホールドは、頂部に排気センサが設けられ該頂部から前記排気浄化装置が直結される下部にかけて漸次拡径された内空間を有する拡径室と、一端が第１の排気ポートに接続され他端が該第１の排気ポートと排気干渉を生じない第２の排気ポートに接続されるとともに、前記拡径室に開口部をもって接するように開口接続されるブランチ管とを有してなり、
   前記ブランチ管は、前記開口部から前記拡径室内に排出される排気ガスが前記排気センサ側に向かって流れるよう前記開口部の下縁を形成する壁部が前記排気センサ側に向かって傾いて形成されてなる
   内燃機関。
2. 前記壁部は、前記排気浄化装置側が前記下部にかけて漸次拡径された形状に形成されてなる請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記拡径室および／または前記壁部の前記下部は、前記排気浄化装置の排気浄化部と略同径となるよう拡径されてなる請求項２に記載の内燃機関。
4. 前記拡径室は、前記内空間が略円蓋状または略円錐状に形成されてなる請求項１ないし請求項３いずれかに記載の内燃機関。
5. 前記ブランチ管は、略Ｕ字形状に形成されてなる請求項１ないし請求項４いずれかに記載の内燃機関。
6. 前記ブランチ管は、前記壁部が前記内空間に突出して形成されてなる請求項１または請求項５に記載の内燃機関。
7. 前記第１の排気ポートと前記第２の排気ポートとは、互いに排気干渉が発生しないポートである請求項１ないし請求項６いずれかに記載の内燃機関。
8. 一端が第３の排気ポートに、他端が第４の排気ポートに接続される第２のブランチ管をさらに備え、
   該第２のブランチ管は、前記排気センサを挟んで前記ブランチ管とは反対側の略同じ高さ位置において前記拡径室に開口する第２開口部をもって接するように接続されてなる請求項１ないし請求項７いずれかに記載の内燃機関。
9. 前記第２のブランチ管は、前記第２開口部から前記拡径室内に排出される前記排気ガスが前記排気センサに向かって流れるよう前記第２開口部の下縁を形成する第２壁部が前記排気センサに向かって傾いて形成されてなる請求項８に記載の内燃機関。

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