JP5926999B2 - 可変気筒エンジンの排気装置 - Google Patents

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Description

本発明は、可変気筒エンジンの排気装置に関する。
従来の可変気筒エンジンの排気装置としては、一部の気筒の吸気バルブ及び排気バルブを休止させずに休止気筒運転を行う可変気筒エンジンにおいて、稼動気筒の排気管と休止気筒の排気管を集合して、この集合部の下流側に主触媒を配置すると共に、集合部よりも上流側の稼動気筒の排気管に前置触媒を配置することにより、稼動気筒からの排気ガスを前置触媒で浄化した後、前置触媒で浄化されない未燃成分を含む排気ガスを休止気筒からの新気と合流させ、主触媒で再度浄化して、浄化性能を確保すると共に、主触媒の温度低下を抑制するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平07−133716号公報
ところが、上記特許文献1に記載の可変気筒エンジンの排気装置を採用した場合、主触媒の温度低下は抑制できるものの、稼動気筒の排気ガスに含まれるCOとHOが前置触媒で反応してHが生成され、このHが同様に排気ガスに含まれるNOと反応してNHが生成されることがあり、さらに、このNHが新気と合流されて主触媒で反応すると、再びNOに酸化されてしまい、NOが主触媒の下流側に排出されてしまう問題があった。そして、その対策として、上記特許文献1では、主触媒の下流側に副触媒を追加することが記載されているが、触媒の数を増やすとコストアップに繋がってしまうため、触媒の数を増やすことなく浄化性能を確保することが望まれていた。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、触媒の数を増やすことなく、排気ガスの浄化性能を確保することができる可変気筒エンジンの排気装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、常時稼動する稼動気筒群と特定の条件下で燃料供給を停止する休止気筒群とを有する可変気筒エンジンと、稼動気筒群に接続される稼動側排気管と、休止気筒群に接続される休止側排気管と、稼動側排気管及び休止側排気管の下流端に接続される全体集合部と、稼動側排気管に配置される副触媒と、全体集合部に配置される主触媒と、を備える、自動二輪車に搭載される可変気筒エンジンの排気装置において、主触媒は、その内部を通過する気体を流路方向に相互に独立区分するように形成され、稼動側排気管及び休止側排気管が互いに独立した状態で主触媒に接続され、主触媒が、稼動側排気管及び休止側排気管の下流端の配列方向に跨るように断面扁平形状に形成され、主触媒の断面扁平方向を車両左右向きに、かつ、主触媒の軸方向を車両前後方向に向けて配置され、可変気筒エンジンは、V字状に配置される車両前後方向における前シリンダブロック及び後シリンダブロックを有し、稼動気筒群が前シリンダブロックに搭載され、主触媒と同形状に形成された全体集合部が可変気筒エンジンの下方に配置されることを特徴とする。
請求項に係る発明は、請求項1に記載の構成に加えて、稼動側排気管及び休止側排気管の少なくとも一方の下流端が、主触媒の上流端に当接することを特徴とする。
請求項に係る発明は、請求項1に記載の構成に加えて、副触媒は、その外郭を構成する外筒部材を備え、外筒部材の下流端が、主触媒の上流端に当接することを特徴とする。
請求項に係る発明は、請求項1に記載の構成に加えて、全体集合部に、稼動側排気管が接続される部分と休止側排気管が接続される部分を区画する仕切壁が設けられ、仕切壁の下流端が、主触媒の上流端に当接することを特徴とする。
請求項に係る発明は、請求項1〜のいずれか1項に記載の構成に加えて、稼動側排気管は、稼動気筒群の各気筒に接続される複数の上流側排気管と、複数の上流側排気管の下流端に接続される稼動側集合部と、を備え、稼動側集合部に副触媒が配置されることを特徴とする。
請求項に係る発明は、請求項に記載の構成に加えて、稼動集合部が、複数の上流側排気管と別体で構成されることを特徴とする。
請求項1の発明によれば、主触媒は、その内部を通過する気体を流路方向に相互に独立区分するように形成され、稼動側排気管及び休止側排気管が互いに独立した状態で主触媒に接続されるため、主触媒の上流側で副触媒を通過した稼動気筒群の排気ガスと休止気筒群から流れる新気が混合されない。このため、副触媒を通過した稼動気筒群の排気ガスを主触媒で浄化することができるので、全体集合部におけるNOの生成を抑制することができる。従って、触媒の数を増やすことなく、排気装置の排気ガスの浄化性能を確保することができる。
また、主触媒が、稼動側排気管及び休止側排気管の下流端の配列方向に跨るように断面扁平形状に形成されるため、稼動側排気管及び休止側排気管からの排気ガスの全量を主触媒に導入することができる。これにより、主触媒の容量を増やすことで、排気装置の排気ガスの浄化性能を確保することができる。
さらに、全体集合部が可変気筒エンジンの下方に配置されるため、断面扁平形状の主触媒を用いることにより、全体集合部の高さ寸法を抑えて、車両の最低地上高を確保することができる。また、稼動気筒群が前シリンダブロックに搭載されるため、後シリンダブロックに接続される休止側排気管と比較して稼動側排気管の曲がりが少ない分、副触媒の稼動側排気管への配置を容易に行うことができる。
請求項の発明によれば、稼動側排気管及び休止側排気管の少なくとも一方の下流端が、主触媒の上流端に当接するため、稼動側排気管及び休止側排気管を利用して排気ガスを区画することができる。
請求項の発明によれば、副触媒の外郭を構成する外筒部材の下流端が、主触媒の上流端に当接するため、排気管の形状に関わらず、副触媒を利用して排気ガスを区画することができる。また、部品点数を削減することができる。
請求項の発明によれば、全体集合部に、稼動側排気管が接続される部分と休止側排気管が接続される部分を区画する仕切壁が設けられ、仕切壁の下流端が、主触媒の上流端に当接するため、従来からの排気管の形状を変更することなく、仕切壁により排気ガスを区画することができる。
請求項の発明によれば、稼動気筒群の各気筒に接続される複数の上流側排気管の稼動側集合部に副触媒が配置されるため、気筒数に合わせて副触媒を設ける必要がない。これにより、副触媒の数の増加を抑制することができる。
請求項の発明によれば、稼動集合部が、複数の上流側排気管と別体で構成されるため、副触媒を追加する場合において、配置位置や寸法の設計を容易に行うことができる。
本発明に係る可変気筒エンジンの排気装置の第1実施形態が搭載された自動二輪車を説明する左側面図である。 図1に示すエンジンの左側面図である。 図2に示すスロットルボディの平面図である。 スロットルグリップの開度とスロットル弁の開度との関係を説明するグラフである。 図1に示す排気装置の一部切欠上面図である。 図5に示す主触媒と副触媒の周辺を説明する一部切欠拡大上面図である。 図6のA−A線断面図である。 本発明に係る可変気筒エンジンの排気装置の第2実施形態を説明する図6に対応する上面図である。 本発明に係る可変気筒エンジンの排気装置の第3実施形態を説明する図6に対応する上面図である。
以下、本発明に係る可変気筒エンジンの排気装置の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとし、以下の説明において、前後、左右、上下は、操縦者から見た方向に従い、図面に車両の前方をFr、後方をRr、左側をL、右側をR、上方をU、下方をD、として示す。
(第1実施形態)
まず、図1〜図7を参照して、本発明に係る可変気筒エンジンの排気装置の第1実施形態について説明する。
本実施形態の自動二輪車10は、図1に示すように、車体フレーム11を、前端に設けられるヘッドパイプ12と、ヘッドパイプ12から後方且つ下方に延びる左右一対のメインフレーム13と、左右一対のメインフレーム13の前部下面から下方に延びる左右一対のエンジンハンガー14と、左右一対のメインフレーム13の後端部に連結され下方に延びる左右一対のピボットプレート15と、左右一対のピボットプレート15の上部に連結され後方且つ上方に延びる左右一対のシートフレーム16と、から構成し、エンジンハンガー14及びピボットプレート15にエンジン50が取り付けられる。
また、自動二輪車10は、ヘッドパイプ12に操向自在に支持されるフロントフォーク21と、フロントフォーク21の下端部に回転可能に支持される前輪WFと、フロントフォーク21の上端部に取り付けられる操舵用のハンドル22と、ピボットプレート15に揺動可能に支持されるスイングアーム23と、スイングアーム23の後端部に回転可能に支持される後輪WRと、エンジン50の上方に配置される燃料タンク25と、を備える。
なお、図1中の符号31はフロントカウル、32はフロントサイドカウル、33はアンダーカウル、34はリヤカウル、35はヘッドライト、36はサイドミラー、37はフロントフェンダ、38は運転者シート、39は同乗者シート、40はテールライト、41はリヤウィンカ、42はリヤフェンダ、43はメインステップ、44はピリオンステップである。
エンジン50は、水冷式V型4気筒の可変気筒エンジンであり、図1及び図2に示すように、クランクケース51と、クランクケース51の上部に前後にV字状に配置される前シリンダブロック52F及び後シリンダブロック52Rと、クランクケース51の左側面に取り付けられる発電機カバー53と、クランクケース51の右側面に取り付けられる不図示のクラッチカバーと、クランクケース51の下面に取り付けられるオイルパン54と、を備える。また、本実施形態では、前シリンダブロック52Fに常時稼動する稼動気筒群(2気筒)が搭載され、後シリンダブロック52Rに特定の条件下で燃料供給を停止する休止気筒群(2気筒)が搭載されている。
また、図2に示すように、前シリンダブロック52Fは、クランクケース51の前方上部に一体形成されるシリンダ55Fと、シリンダ55Fの上端部に取り付けられるシリンダヘッド56Fと、シリンダヘッド56Fの上端部に取り付けられるシリンダヘッドカバー57Fと、を備える。後シリンダブロック52Rは、クランクケース51の後方上部に一体形成されるシリンダ55Rと、シリンダ55Rの上端部に取り付けられるシリンダヘッド56Rと、シリンダヘッド56Rの上端部に取り付けられるシリンダヘッドカバー57Rと、を備える。
そして、前シリンダブロック52Fのシリンダヘッド56Fの後面及び後シリンダブロック52Rのシリンダヘッド56Rの前面には、吸気装置58が接続されている。また、前シリンダブロック52Fのシリンダヘッド56Fの前面及び後シリンダブロック52Rのシリンダヘッド56Rの後面には、本実施形態の排気装置60が接続されている。
吸気装置58は、図1及び図2に示すように、稼動気筒群である前シリンダブロック52Fのシリンダヘッド56Fに接続される稼動側スロットルボディ58Fと、休止気筒群である後シリンダブロック52Rのシリンダヘッド56Rに接続される休止側スロットルボディ58Rと、稼動側スロットルボディ58F及び休止側スロットルボディ58Rの上流端に接続されるエアクリーナ45と、を備える。
稼動側スロットルボディ58Fは、図3に示すように、前シリンダブロック52Fの稼動気筒群の各気筒に連通する2つの吸気通路58aと、2つの吸気通路58aを開閉する2つのスロットル弁58bと、2つのスロットル弁58bが取り付けられる1本の弁軸58cと、弁軸58cを駆動する駆動モータ59と、を備える。
休止側スロットルボディ58Rは、図3に示すように、後シリンダブロック52Rの休止気筒群の各気筒に連通する2つの吸気通路58aと、2つの吸気通路58aを開閉する2つのスロットル弁58bと、2つのスロットル弁58bが取り付けられる1本の弁軸58cと、弁軸58cを駆動する駆動モータ59と、を備える。
このように、稼動側及び休止側スロットルボディ58F,58Rの各スロットル弁58bを各駆動モータ59で独立制御するため、前後シリンダブロック52F,52Rでスロットル弁58bの開度特性を一致させることも可能であるし、反対に独立した開度特性とすることも可能である。なお、本実施形態では、稼動側及び休止側スロットルボディ58F,58Rの両方に駆動モータ59を設けているが、これに限定されず、稼動側及び休止側スロットルボディ58F,58Rの一方に駆動モータ59を設け、他方に従来の手動式駆動機構を用いて、前後シリンダブロック52F,52Rのスロットル開度を一致又は独立して制御するようにしてもよい。
そして、本実施形態のエンジン50の制御としては、4気筒全てを稼動する全気筒運転時の場合、前後シリンダブロック52F,52Rの稼動側及び休止側スロットルボディ58F,58R内のスロットル弁58bが同期して開閉するように各駆動モータ59,59が制御されて、例えば、インジェクタなどの燃料供給装置(図示せず)による燃料供給及び点火栓46(図2参照)による着火が通常通り行われる。
次に、前シリンダブロック52Fの稼動気筒群の2気筒を稼動すると共に、後シリンダブロック52Rの休止気筒群の2気筒を休止する部分気筒運転時の場合、前シリンダブロック52Fでは、前述の通りスロットル弁58bの開閉制御と、例えば、インジェクタなどの燃料供給装置(図示せず)による燃料供給及び点火栓46による着火が行われ、後シリンダブロック52Rでは、燃料供給及び点火栓46による着火が停止されるものの、スロットル弁58bについては、ポンピングによるエンジン駆動ロスを低減するために、図4に示すように、前シリンダブロック52Fのスロットル弁58bと同期して開閉制御される。従って、部分気筒運転時には、後シリンダブロック52Rを通過した空気は燃焼されずに排気装置60に排出される。
排気装置60は、図1及び図5に示すように、前シリンダブロック52Fの稼動気筒群に接続される稼動側排気管61と、後シリンダブロック52Rの休止気筒群に接続される休止側排気管62と、稼動側排気管61及び休止側排気管62の下流端に接続される集合部63と、集合部63の下流端に接続されるマフラー64と、稼動側排気管61に配置される副触媒65と、集合部63に配置される主触媒66と、を備える。そして、集合部63は、エンジン50のクランクケース51の下方に配置されている。
稼動側排気管61は、前シリンダブロック52Fの各稼動気筒に接続される2本の上流側排気管61aと、2本の上流側排気管61aの下流端に接続され、2本の上流側排気管61aと別体で構成される稼動側集合部61bと、を備える。そして、この稼動側集合部61bに副触媒65が配置されている。
休止側排気管62は、後シリンダブロック52Rの各休止気筒に接続される2本の上流側排気管62aと、2本の上流側排気管62aの下流端に接続され、2本の上流側排気管62aと別体で構成される休止側集合部62bと、を備える。
副触媒65は、図5に示すように、その内部を通過する気体を流路方向に相互に独立区分するように形成される触媒本体65aと、触媒本体65aの外周面を覆い外郭を構成する外筒部材65bと、を備え、断面円形状に形成されている。
主触媒66は、図6及び図7に示すように、広義のハニカム構造(図7にて一部分のみ図示)により区画された貫通路を全体にわたって無数に集合させて、その内部を通過する気体を流路方向に相互に独立区分するように形成される触媒本体66aと、触媒本体66aの外周面を覆い外郭を構成する外筒部材66bと、を備え、稼動側排気管61及び休止側排気管62の下流端の配列方向(車幅方向)に跨るように断面扁平形状(断面長円形状)に形成されている。従って、集合部63も主触媒66に合わせて断面扁平形状(断面長円形状)に形成されている。
そして、本実施形態では、図7に示すように、休止側排気管62の休止側集合部62bの下流端が主触媒66側に延設され、休止側集合部62bの下流端が主触媒66の上流端に当接されている。このため、休止側排気管62の排気ガスは、主触媒66における休止側集合部62bの下流端が当接している部分を通過し、稼動側排気管61の排気ガスは、主触媒66における休止側集合部62bの下流端が当接していない部分を通過する。従って、稼動側排気管61及び休止側排気管62が互いに独立した状態で主触媒66に接続されていると言える。
なお、本実施形態では、休止側排気管62の休止側集合部62bの下流端が主触媒66の上流端に当接されているが、これに限定されず、稼動側排気管61の稼動側集合部61bの下流端、又は、稼動側集合部61b及び休止側集合部62bの下流端が主触媒66の上流端に当接されていてもよい。
以上説明したように、本実施形態の排気装置60によれば、主触媒66が、その内部を通過する気体を流路方向に相互に独立区分するように形成され、稼動側排気管61及び休止側排気管62が互いに独立した状態で主触媒66に接続されるため、主触媒66の上流側で副触媒65を通過した稼動気筒群の排気ガスと休止気筒群から流れる新気が混合されない。このため、副触媒65を通過した稼動気筒群の排気ガスを主触媒66で浄化することができるので、集合部63におけるNOの生成を抑制することができる。従って、触媒の数を増やすことなく、排気装置60の排気ガスの浄化性能を確保することができる。
また、本実施形態の排気装置60によれば、主触媒66が、稼動側排気管61及び休止側排気管62の下流端の配列方向に跨るように断面扁平形状に形成されるため、稼動側排気管61及び休止側排気管62からの排気ガスの全量を主触媒66に導入することができる。これにより、主触媒66の容量を増やすことで、排気装置60の排気ガスの浄化性能を確保することができる。
また、本実施形態の排気装置60によれば、休止側排気管62の下流端が、主触媒66の上流端に当接するため、休止側排気管62を利用して排気ガスを区画することができる。
また、本実施形態の排気装置60によれば、2本の上流側排気管61aの稼動側集合部61bに副触媒65が配置されるため、気筒数に合わせて副触媒を設ける必要がない。これにより、副触媒の数の増加を抑制することができる。
また、本実施形態の排気装置60によれば、稼動側集合部61bが、2本の上流側排気管61aと別体で構成されるため、副触媒65を追加する場合において、配置位置や寸法の設計を容易に行うことができる。
また、本実施形態の排気装置60によれば、集合部63がエンジン50のクランクケース51の下方に配置されるため、断面扁平形状の主触媒66を用いることにより、集合部63の高さ寸法を抑えて、自動二輪車10の最低地上高を確保することができる。また、稼動気筒群が前シリンダブロック52Fに搭載されるため、後シリンダブロック52Rに接続される休止側排気管62と比較して稼動側排気管61の曲がりが少ない分、副触媒65の稼動側排気管61への配置を容易に行うことができる。
(第2実施形態)
次に、図8を参照して、本発明に係る可変気筒エンジンの排気装置の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
本実施形態では、図8に示すように、休止側排気管62の休止側集合部62bの下流端の代わりに、副触媒65の外筒部材65bの下流端が主触媒66側に延設され、外筒部材65bの下流端が主触媒66の上流端に当接されている。このため、稼動側排気管61の排気ガスは、主触媒66における外筒部材65bの下流端が当接している部分を通過し、休止側排気管62の排気ガスは、主触媒66における外筒部材65bの下流端が当接していない部分を通過する。従って、稼動側排気管61及び休止側排気管62が互いに独立した状態で主触媒66に接続されていると言える。
以上説明したように、本実施形態の排気装置60によれば、副触媒65の外筒部材65bの下流端が、主触媒66の上流端に当接するため、排気管の形状に関わらず、副触媒65を利用して稼動側排気管61の排気ガスと休止側排気管62の排気ガスを区画することができる。また、部品点数を削減することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
次に、図9を参照して、本発明に係る可変気筒エンジンの排気装置の第3実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
本実施形態では、図9に示すように、集合部63の内部に、稼動側排気管61が接続される部分と休止側排気管62が接続される部分を左右に区画する仕切壁63aが形成され、この仕切壁63aの下流端が主触媒66の上流端に当接されている。このため、稼動側排気管61の排気ガスは、主触媒66における仕切壁63aよりも稼動側排気管61側の部分を通過し、休止側排気管62の排気ガスは、主触媒66における仕切壁63aよりも休止側排気管62側の部分を通過する。従って、稼動側排気管61及び休止側排気管62が互いに独立した状態で主触媒66に接続されていると言える。
以上説明したように、本実施形態の排気装置60によれば、集合部63に、稼動側排気管61が接続される部分と休止側排気管62が接続される部分を区画する仕切壁63aが設けられ、仕切壁63aの下流端が主触媒66の上流端に当接するため、従来からの排気管の形状を変更することなく、仕切壁63aにより稼動側排気管61の排気ガスと休止側排気管62の排気ガスを区画することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第1実施形態と同様である。
なお、本発明は上記各実施形態に例示したものに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適宜変更可能である。
10 自動二輪車
50 エンジン(可変気筒エンジン)
52F 前シリンダブロック
52R 後シリンダブロック
60 排気装置
61 稼動側排気管
61a 上流側排気管
61b 稼動側集合部
62 休止側排気管
63 集合部
63a 仕切壁
65 副触媒
65b 外筒部材
66 主触媒

Claims (6)

  1. 常時稼動する稼動気筒群と特定の条件下で燃料供給を停止する休止気筒群とを有する可変気筒エンジン(50)と、
    前記稼動気筒群に接続される稼動側排気管(61)と、
    前記休止気筒群に接続される休止側排気管(62)と、
    前記稼動側排気管及び前記休止側排気管の下流端に接続される全体集合部(63)と、
    前記稼動側排気管に配置される副触媒(65)と、
    前記全体集合部に配置される主触媒(66)と、を備える、自動二輪車に搭載される可変気筒エンジンの排気装置(60)において、
    前記主触媒は、その内部を通過する気体を流路方向に相互に独立区分するように形成され、
    前記稼動側排気管及び前記休止側排気管が互いに独立した状態で前記主触媒に接続され、
    前記主触媒(66)が、前記稼動側排気管(61)及び前記休止側排気管(62)の下流端の配列方向に跨るように断面扁平形状に形成され、前記主触媒(66)の断面扁平方向を車両左右向きに、かつ、前記主触媒(66)の軸方向を車両前後方向に向けて配置され、
    前記可変気筒エンジン(50)は、V字状に配置される車両前後方向における前シリンダブロック(52F)及び後シリンダブロック(52R)を有し、
    前記稼動気筒群が前記前シリンダブロックに搭載され、
    前記主触媒と同形状に形成された前記全体集合部(63)が前記可変気筒エンジンの下方に配置されることを特徴とする可変気筒エンジンの排気装置。
  2. 前記稼動側排気管(61)及び前記休止側排気管(62)の少なくとも一方の下流端が、前記主触媒(66)の上流端に当接することを特徴とする請求項1に記載の可変気筒エンジンの排気装置。
  3. 前記副触媒(65)は、その外郭を構成する外筒部材(65b)を備え、
    前記外筒部材の下流端が、前記主触媒(66)の上流端に当接することを特徴とする請求項1に記載の可変気筒エンジンの排気装置。
  4. 前記全体集合部(63)に、前記稼動側排気管(61)が接続される部分と前記休止側排気管(62)が接続される部分を区画する仕切壁(63a)が設けられ、
    前記仕切壁の下流端が、前記主触媒(66)の上流端に当接することを特徴とする請求項1に記載の可変気筒エンジンの排気装置。
  5. 前記稼動側排気管(61)は、前記稼動気筒群の各気筒に接続される複数の上流側排気管(61a,61a)と、前記複数の上流側排気管の下流端に接続される稼動側集合部(61b)と、を備え、
    前記稼動側集合部に前記副触媒(65)が配置されることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の可変気筒エンジンの排気装置。
  6. 前記稼動集合部(61b)が、前記複数の上流側排気管(61a,61a)と別体で構成されることを特徴とする請求項に記載の可変気筒エンジンの排気装置。
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