JP6361676B2

JP6361676B2 - 多気筒エンジンの排気構造

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Publication number: JP6361676B2
Application number: JP2016047854A
Authority: JP
Inventors: 拓倉増; 亮太城谷; 智宣西田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2018-07-25
Anticipated expiration: 2036-03-11
Also published as: US10280825B2; JP2017160881A; US20170260891A1; DE102017002288A1

Description

本発明は、多気筒エンジンの排気構造に関する技術分野に属する。

従来より、４つの気筒を有する多気筒エンジンの該４つの気筒のそれぞれに連通する４つの排気分岐管部と、上記４つの気筒を、排気行程が互いに連続しない２つの気筒からなる２組の気筒群に分けて、該各組の気筒群毎に当該気筒群の２つの気筒に連通する排気分岐管部同士を集合させてなる２つの中間集合管部と、該２つの中間集合管部同士を集合させてなる最終集合管部と、該最終集合管部の排気下流側の端部に接続された排気浄化装置とを備えた、多気筒エンジンの排気構造が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−１１６２０３号公報

上記従来例のように、排気分岐管部と最終集合管部との間に中間集合管部を備えた排気構造では、中間集合管部を設けないで４つの排気分岐管部全てを集合させて最終集合管部とする場合に比べて、エンジンから排気浄化装置までの長さが長くなる。このため、排気分岐管部、中間集合管部及び最終集合管部の表面からの放熱により、排気浄化装置に到達する排気ガスの温度が低くなる傾向にある。

特に、エンジンを、４つの気筒全てを作動させる全筒運転と、上記２組の気筒群のうちの一方の組の気筒群における２つの気筒を休止させる減筒運転とを切り換え可能に構成した場合、エンジンの減筒運転時においては、作動させる気筒である作動気筒からの排気ガスの熱を排気浄化装置に良好に伝えるようにしないと、エンジンの冷間時に排気浄化装置の温度を触媒活性化温度にまで早期に上昇させることが困難になるとともに、排気浄化装置の温度が触媒活性化温度以上になった後であっても、減筒運転の継続により触媒活性化温度よりも低下する可能性がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気分岐管部と最終集合管部との間に中間集合管部を備えた、多気筒エンジンの排気構造において、該エンジンの減筒運転時に、作動させる気筒である作動気筒からの排気ガスの熱を排気浄化装置に良好に伝えることができるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、４つの気筒を有する多気筒エンジンの該４つの気筒のそれぞれに連通するように該エンジンの一側面に取り付けられる４つの排気分岐管部と、上記４つの気筒を、排気行程が互いに連続しない２つの気筒からなる２組の気筒群に分けて、該各組の気筒群毎に当該気筒群の２つの気筒に連通する排気分岐管部同士を集合させてなる２つの中間集合管部と、該２つの中間集合管部同士を集合させてなる最終集合管部と、該最終集合管部の排気下流側の端部に接続された排気浄化装置とを備えた、多気筒エンジンの排気構造を対象として、上記エンジンは、上記４つの気筒全てを作動させる全筒運転と、上記２組の気筒群のうちの一方の組の気筒群における２つの気筒を休止させる減筒運転とを切り換え可能に構成され、上記エンジンの上記減筒運転時に作動させる気筒である作動気筒に連通する排気分岐管部の長さが、上記減筒運転時に休止させる気筒である休止気筒に連通する排気分岐管部の長さに比べて短くされているとともに、上記作動気筒に連通する排気分岐管部同士が集合する集合部が、上記休止気筒に連通する排気分岐管部同士が集合する集合部よりも、上記エンジンにおける上記４つの排気分岐管部が取り付けられる側面に対して近い側に位置しており、上記休止気筒に連通する排気分岐管部は、上記作動気筒に連通する排気分岐管部よりも下側のスペースを通るように配設され、上記排気浄化装置は、上記休止気筒に連通する排気分岐管部の下側に位置している、という構成とした。

上記の構成により、作動気筒に連通する排気分岐管部の長さが、休止気筒に連通する排気分岐管部の長さに比べて短いので、エンジンの減筒運転時に、作動気筒からの排気ガスの熱を排気浄化装置に良好に伝えることができる。すなわち、作動気筒に連通する排気分岐管部では、１つの作動気筒分の排気ガスしか流れないので、２つの作動気筒分の排気ガスが流れる中間集合管部に比べて、排気ガスが流れる時間間隔が長くなり、それだけ冷え易くて、排気分岐管部の表面からの放熱も多くなる。そこで、作動気筒に連通する排気分岐管部の長さを短くすることで、該排気分岐管部の表面からの放熱を出来る限り抑制することができ、この結果、作動気筒からの排気ガスの熱を排気浄化装置に良好に伝えることができるようになる。したがって、エンジンの減筒運転時において、エンジンの冷間時に排気浄化装置の温度を触媒活性化温度にまで早期に上昇させることができるとともに、排気浄化装置の温度が触媒活性化温度以上になった後には、触媒活性化温度以上の温度を維持することができるようになる。

また、休止気筒に連通する排気分岐管部が、作動気筒に連通する排気分岐管部よりも下側のスペースを通るように配設され、排気浄化装置が、休止気筒に連通する排気分岐管部の下側に位置していることにより、エンジンの減筒運転時に、休止して冷える傾向にある休止気筒に連通する排気分岐管部が、排気浄化装置内の触媒の反応熱によって温度が維持され、この結果、減筒運転から全筒運転に切り換わった直後でも、休止気筒からの排気ガスの熱を排気浄化装置に良好に伝えることができるようになる。

上記エンジンの排気構造において、上記エンジンは、直列４気筒エンジンであり、上記エンジンの気筒列方向の一方の端の気筒から順に、１番気筒、２番気筒、３番気筒及び４番気筒として、１番気筒及び４番気筒が、上記休止気筒とされ、２番気筒及び３番気筒が、上記作動気筒とされている、ことが好ましい。

このことにより、気筒列方向の中間部に位置する２番気筒及び３番気筒の方が、気筒列方向の両端にそれぞれ位置する１番気筒及び４番気筒に比べて、気筒内の温度が高温に維持され、この結果、エンジンの減筒運転時において、作動気筒からのより高温の排気ガスの熱を排気浄化装置に良好に伝えることができるようになる。また、気筒列方向において互いに隣接する２番気筒及び３番気筒にそれぞれ連通する排気分岐管部同士を出来る限り短くして集合させることができる。

以上説明したように、本発明のエンジンの排気構造によると、エンジンの減筒運転時に作動させる気筒である作動気筒に連通する排気分岐管部の長さを、減筒運転時に休止させる気筒である休止気筒に連通する排気分岐管部の長さに比べて短くするとともに、上記作動気筒に連通する排気分岐管部同士が集合する集合部を、上記休止気筒に連通する排気分岐管部同士が集合する集合部よりも、上記エンジンにおける４つの排気分岐管部が取り付けられる側面に対して近い側に位置させ、休止気筒に連通する排気分岐管部を、作動気筒に連通する排気分岐管部よりも下側のスペースを通るように配設し、排気浄化装置を、休止気筒に連通する排気分岐管部の下側に位置させるようにしたことにより、エンジンの減筒運転時に、作動気筒からの排気ガスの熱を排気浄化装置に良好に伝えることができ、この結果、エンジンの減筒運転時において、エンジンの冷間時に排気浄化装置の温度を触媒活性化温度にまで早期に上昇させることができるとともに、排気浄化装置の温度が触媒活性化温度以上になった後には、触媒活性化温度以上の温度を維持することができるようになる。また、エンジンの減筒運転時に、休止して冷える傾向にある休止気筒に連通する排気分岐管部が、排気浄化装置内の触媒の反応熱によって温度が維持され、この結果、減筒運転から全筒運転に切り換わった直後でも、休止気筒からの排気ガスの熱を排気浄化装置に良好に伝えることができるようになる。

本発明の実施形態に係る排気構造が適用された、多気筒エンジンの排気装置を、該エンジンを含むパワープラントと共に示す平面図である。上記排気装置及びパワープラントを車両左側から見た側面図である。上記排気装置の排気上流側部位及び下流側排気管の一部を示す、車両後側から見た図である。上記排気装置の排気上流側部位及び下流側排気管の一部を示す、車両前側寄りの車両左側かつ下側から見た斜視図である。図１のIV−IV線断面図である。参考形態を示す、多気筒エンジンの排気装置の平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態）
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る排気構造が適用された、多気筒エンジン１（以下、単にエンジン１という）の排気装置５０を示す。エンジン１は、４つの気筒２を列状に有する直列４気筒エンジンであって、車両の前部のエンジンルームに気筒列方向が車幅方向（図１の左右方向）を向くように横置きに配置される。すなわち、エンジン１は横置きエンジンである。このエンジン１は、上側に向かって車両後側に傾斜（スラント）して配置されている。以下、エンジン１及び排気装置５０は、車両に搭載された状態にあるとして説明する。

エンジン１の気筒列方向一側（本実施形態では、車両左側（図１の左側））には、変速機１１が結合されており、これらエンジン１と変速機１１とでパワープラント１２を構成している。この変速機１１は、図示を省略する入力軸及び出力軸が車幅方向に延びる横置きタイプのものであって、上記入力軸は、エンジン１の車幅方向に延びるクランクシャフトと連結され、上記出力軸は、変速機１１の車両後側に配置された差動装置１４と連結されている。また、図示は省略するが、この差動装置１４からは、左右の前輪とそれぞれ連結される左右の前輪駆動軸が車幅方向の両側にそれぞれ延びている。上記車両は、左右の前輪がエンジン１により駆動されるＦＦ車である。尚、上記車両が４輪駆動車であってもよい。

エンジン１の車両前側には、該エンジン１の各気筒２内に吸気を導入するための吸気マニホールド４が配設されている。この吸気マニホールド４は、エンジン１の４つの気筒２にそれぞれ対応する４つの吸気分岐管部４ａ〜４ｄを有し、これら吸気分岐管部４ａ〜４ｄが、気筒列方向（車幅方向）に延びるサージタンク５を取り囲むように湾曲形成されている。各気筒２に対応する吸気分岐管部４ａ〜４ｄは、エンジン１の車両前側の側面に開口する、各気筒２の吸気ポート（図示せず）の開口にそれぞれ接続されることで、各気筒２とそれぞれ連通する。

一方、エンジン１の車両後側には、エンジン１の各気筒２内の排気ガスを排出するための上記排気装置５０が配設されている。以下、この排気装置５０の詳細について、図１〜図５を参照して詳細に説明する。

排気装置５０は、排気マニホールド３１、エンジン１の排気浄化装置としての直キャタリスト４０及び下流側排気管５１で構成され、排気上流側から、この順に並んでいる。排気マニホールド３１及び直キャタリスト４０は、排気装置５０の排気上流側部位４８に相当し、上記エンジンルーム内に収容されている。

排気マニホールド３１は、エンジン１の４つの気筒２にそれぞれ連通する４つの排気分岐管部３２と、該４つの排気分岐管部３２の２つずつを互いに集合させてなる２つの中間集合管部３３と、該２つの中間集合管部３３同士を集合させてなる単一の最終集合管部３４とを含む。この最終集合管部３４の排気下流側の端部に、直キャタリスト４０が接続されている。

以下、４つの気筒２を、変速機１１とは反対側（エンジン１についての前側（車両右側））から変速機１１側（エンジン１についての後側（車両左側））へ向かって順に、１番気筒２ａ、２番気筒２ｂ、３番気筒２ｃ及び４番気筒２ｄという（これらを区別しない場合には、単に気筒２という場合もある）。また、１番気筒２ａ〜４番気筒２ｄにそれぞれ連通する排気分岐管部３２を、それぞれ第１〜第４排気分岐管部３２ａ〜３２ｄという（これらを区別しない場合には、単に排気分岐管部３２という場合もある）。

第１〜第４排気分岐管部３２ａ〜３２ｄの排気上流側の端部には、該第１〜第４排気分岐管部３２ａ〜３２ｄをエンジン１の車両後側の側面に取り付けるための、全排気分岐管部３２ａ〜３２ｄに共通の車幅方向に延びる１つのフランジ部３６が設けられており、このフランジ部３６をエンジン１の車両後側の側面に取り付けることで、第１〜第４排気分岐管部３２ａ〜３２ｄが、１番気筒２ａ〜４番気筒２ｄとそれぞれ連通する。すなわち、第１〜第４排気分岐管部３２ａ〜３２ｄは、エンジン１の車両後側の側面に開口する、各気筒２の排気ポート（図示せず）の開口にそれぞれ接続されることで、各気筒２とそれぞれ連通する。

フランジ部３６は、ボルト等の締結部材によりエンジン１の車両後側の側面に締結される複数（本実施形態では、５つ）の締結部３７を有している。これら締結部３７は、ボルト等の締結部材が挿通される締結部材挿通孔で構成されている。以下、これら５つの締結部３７を、車両右側から順に、第１〜第５締結部３７ａ〜３７ｅという（これらを区別しない場合には、単に締結部３７という場合もある）。

第１締結部３７ａは、フランジ部３６において１番気筒２ａの車幅方向外側（車両右側）に対応する位置に位置し、第２締結部３７ｂは、フランジ部３６において１番気筒２ａと２番気筒２ｂとの間に対応する位置に位置し、第３締結部３７ｃは、フランジ部３６において２番気筒２ｂと３番気筒２ｃとの間に対応する位置に位置し、第４締結部３７ｄは、フランジ部３６において３番気筒２ｃと４番気筒２ｄとの間に対応する位置に位置し、第５締結部３７ｅは、フランジ部３６において４番気筒２ｄの車幅方向外側（車両左側）に対応する位置に位置する。これら第１〜第５締結部３７ａ〜３７ｅは、車幅方向（気筒列方向）に延びる締結部列が高さ方向に間隔をあけて２つ並ぶように配列されており、第２及び第４締結部３７ｂ，３７ｄが含まれる上側の締結部列は、フランジ部３６の上端近傍の第１の高さ位置に位置し、第１、第３及び第５締結部３７ａ，３７ｃ，３７ｅが含まれる下側の締結部列は、フランジ部３６の下端近傍の第２の高さ位置に位置する。そして、第１〜第５締結部３７ａ〜３７ｅは、上側の締結部列の締結部３７が、下側の締結部列の相隣る締結部３７間に対応する部分に存するように千鳥状に配置されている。

上記中間集合管部３３は、全気筒２を排気行程（爆発行程）が互いに連続しない２つの気筒２からなる２組の気筒群に分けかつ該各組の気筒群毎に当該気筒群の２つの気筒２に連通する排気分岐管部３２同士を集合させてなるものである。本実施形態では、排気行程が、１番気筒２ａ、３番気筒２ｃ、４番気筒２ｄ及び２番気筒２ｂの順に行われるので、１番気筒２ａ及び４番気筒２ｄからなる気筒群と、２番気筒２ｂ及び３番気筒２ｃからなる気筒群とに分けられており、１番気筒２ａ及び４番気筒２ｄにそれぞれ連通する第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄ同士を集合させてなる中間集合管部３３と、２番気筒２ｂ及び３番気筒２ｃにそれぞれ連通する第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃ同士を集合させてなる中間集合管部３３とが設けられることになる。以下、第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄ同士を集合させてなる中間集合管部３３を、第１中間集合管部３３ａといい、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃ同士を集合させてなる中間集合管部３３を、第２中間集合管部３３ｂという（これらを区別しない場合には、単に中間集合管部３３という場合もある）。

第１〜第４排気分岐管部３２ａ〜３２ｄは、エンジン１の車両後側の側面（厳密には、フランジ部３６）から基本的に車両後側へ延びている。具体的には、第１排気分岐管部３２ａは、平面視で、上記側面から車両後側へ延びた後、車両後側へ向かって車両左側へ斜めに延び、第４排気分岐管部３２ｄは、平面視で、上記側面から車両後側へ延びた後、車両後側へ向かって車両右側へ斜めに延びており、車幅方向において第３締結部３７ｃと略同じ位置で、第１排気分岐管部３２ａと第４排気分岐管部３２ｄとが集合して第１中間集合管部３３ａとなる。また、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃは、平面視で、エンジン１の車両後側の側面から車両後側へ延びた後、車両後側へ向かって車幅方向の互いに近付く側に傾斜して、車幅方向において第３締結部３７ｃと略同じ位置で集合して第２中間集合管部３３ｂとなる。

第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃは、略水平に車両後側に延びて集合する。一方、第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄは、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃよりも下側のスペースを通るように配設されている。すなわち、第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄは、車両後側に向かって下側に傾斜している。特に第１排気分岐管部３２ａは、その上流側部分が急激に下側に下降しており、これにより、特に図３に示すように、第１排気分岐管部３２ａと第２排気分岐管部３２ｂとの間に大きな上下スペースが形成されるようにして、第３締結部３７ｃへの締結工具のアクセスを容易にしている。第４排気分岐管部３２ｄは、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃと略同じ高さ位置に位置する第１中間集合管部３３ａの下側を通って第１排気分岐管部３２ａと集合する。こうして第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄの集合部（第１中間集合管部３３ａの排気上流側の端部）は、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃの集合部（第２中間集合管部３３ｂの排気上流側の端部）よりも下側の高さ位置に位置することになる。

第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃの長さは、第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄの長さに比べて短くされている。これにより、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃの集合部は、第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄの集合部よりも車両前側に位置している。

第１及び第２中間集合管部３３ａ，３３ｂは、平面視で第１及び第２中間集合管部３３ａ，３３ｂの排気下流側が車幅方向一側（本実施形態では、車両左側、つまり車幅方向の変速機１１側）へ向かうように湾曲して、互いに集合することで最終集合管部３４となる。すなわち、第１中間集合管部３３ａは、その排気上流側の端部から車両左側に湾曲して車両左側に延び、第２中間集合管部３３ｂは、その排気上流側の端部から第１中間集合管部３３ａの上側を通りながら後側に向かって下側に傾斜した後に車両左側に湾曲して車両左側に延びる。そして、第１及び第２中間集合管部３３ａ，３３ｂ同士が、車幅方向において４番気筒２ｄと略同じ位置で集合して最終集合管部３４となる。

最終集合管部３４は、平面視で最終集合管部３４の排気下流側が車両前側へ向かうように湾曲して、直キャタリスト４０に接続される。この最終集合管部３４の排気下流側の部分は、車両前側に向かって車両右側へ湾曲しており、最終集合管部３４は、その中間部が両端部に対して直キャタリスト４０とは反対側（車両左側）に凸となる湾曲形状をなしている。

直キャタリスト４０は、平面視で、ケース４１内のガス流路が略車幅方向に延びるように、エンジン１の車両後側に配置されている。これにより、ケース４１は、エンジン１の車両後側の側面に略沿って延びている。尚、本実施形態では、厳密には、ケース４１（ガス流路）は、車両左側に向かって車両後側に僅かに傾斜している。これは、ケース４１における後述の上流側部材４１ｂに対するガス進入角度を出来る限り９０°に近付けるためである。また、図５に示すように、ケース４１（ガス流路）は、車両右側（図５では、左側）に向かって下側に傾斜している。直キャタリスト４０（ケース４１）は、２つのブラケット４０ａを介して、不図示の固定部材に固定されている。

また、直キャタリスト４０は、図５に示すように、略円筒形状のケース４１内のガス流路に触媒４２が配設されてなる。ケース４１は、触媒４２が配設された筒状（本実施形態では、円筒状）の触媒配設部４１ａと、この触媒配設部４１ａの排気上流側及び下流側の開口を覆う上流側部材４１ｂ及び下流側部材４１ｃとを有している。上記触媒４２は、三元触媒であって、特にエンジン１の冷間時にＨＣ及びＣＯの浄化を図るものであり、このために、直キャタリスト４０を排気装置５０の排気上流側部位４８に設けている。

ケース４１の上流側部材４１ｂには、最終集合管部３４が接続されて連通する連通孔４１ｄ（図５参照）が形成され、下流側部材４１ｃには、下流側排気管５１が接続されて連通する連通孔４１ｅ（図５参照）が形成されている。

下流側排気管５１は、直キャタリスト４０におけるケース４１の下流側部材４１ｃに接続されている。この下流側排気管５１は、直キャタリスト４０との接続部（下流側排気管５１の排気上流側の端部）から、不図示のダッシュパネルの下端部の車幅方向中央部に形成されたトンネル開口部へ向かうように配設されている。すなわち、平面視で、下流側排気管５１は、その排気上流側の端部から車両後側に向かって車両左側へ傾斜して延びた後、上記トンネル開口部の手前から車両後側へ延びて、その後に、フロアパネルに形成されたトンネル部内に入る。

下流側排気管５１は、その長さ方向に複数に分割されてなる複数の分割管５２で構成されている。尚、図１〜図４では、エンジンルーム内に位置する最上流部の分割管５２のみを示し、その他の分割管５２の記載は省略している。

下流側排気管５１における最上流部の分割管５２の排気下流側には、フレキシブルジョイント５３が接続されている。このフレキシブルジョイント５３は、エンジン１の振動及びエンジン１の振動に伴う排気上流側部位４８の振動を吸収して、該振動をフレキシブルジョイント５３よりも排気下流側の部分へ伝達しないようにするものである。フレキシブルジョイント５３の排気下流側に、不図示の別の分割管が接続されることになる。尚、フレキシブルジョイント５３の数は１つに限らず、複数のフレキシブルジョイント５３を下流側排気管５１の長さ方向に互いに間隔をあけて直列に配設してもよい。

エンジン１は、４つの気筒２全てを作動させる全筒運転と、上記２組の気筒群のうちの一方の組の気筒群における２つの気筒を休止させる減筒運転とを切り換え可能に構成されている。本実施形態では、１番気筒２ａ及び４番気筒２ｄが、エンジン１の上記減筒運転時に休止させる気筒である休止気筒とされ、２番気筒２ｂ及び３番気筒２ｃが、上記減筒運転時に作動させる気筒である作動気筒とされている。

本実施形態では、エンジン１の１番気筒２ａ及び４番気筒２ｄにおいて、燃料噴射弁からの燃料噴射の停止と混合気への点火のための点火プラグへの通電の停止とを行うとともに、吸気バルブ及び排気バルブの開閉動作を停止させることによって、上記減筒運転を実現する。吸気バルブ及び排気バルブの開閉停止は、図示は省略するが、既に知られた弁停止機構によって実現することができる。このような弁停止機構は、例えば、回転カムとバルブとの間に揺動可能に介装されたロッカアームの揺動中心部に設けられて該ロッカアームを支持する支持部材（ラッシュアジャスタ）に設けたり、ロッカアームに設けたりすることができる。

ラッシュアジャスタに設けた弁停止機構では、ラッシュアジャスタの上部が下部に対して相対移動可能に構成され、弁停止機構の非作動時においては、その相対移動が規制されることによって、ラッシュアジャスタの上部がロッカアームの揺動の支点となり、回転カムにより、ロッカアームに設けられたローラが下方に押圧されることでロッカアームが揺動して、ロッカアームがバルブを下方に押圧して開弁する。一方、弁停止機構の作動時においては、ラッシュアジャスタの上部が下部に対して相対移動するため、回転カムが上記ローラを下方に押圧すると、バルブの頂部がロッカアームの揺動の支点となり、バルブは閉弁されたまま、ロッカアームによってラッシュアジャスタの上部が下方に押圧される。

また、ロッカアームに設けた弁停止機構では、上記ローラがロッカアームに対して押圧の方向に相対移動可能にされ、弁停止機構の非作動時には相対移動が規制されるようにする。弁停止機構の作動時においては、上記ローラがロッカアームに対して相対移動するため、回転カムによってローラが押圧されたとき、ローラがロッカアームに対して相対移動し、これによりロッカアームは揺動しなくなる。

本実施形態では、エンジン１の運転領域が所定の運転領域にあるときに上記減筒運転を行い、他の運転領域にあるときには、上記全筒運転を行う。ここでは、上記所定の運転領域は、エンジン１の負荷が所定負荷以下の領域（低負荷領域及び中負荷領域に相当する領域）である。尚、エンジン１の冷却水の温度（エンジン水温）が第１所定温度以下の極冷間時には、エンジン１の運転領域が所定の運転領域にあっても上記全筒運転を行うが、エンジン水温が上記第１所定温度よりも高ければ、エンジン１の冷間時及び温間時に関係なく、エンジン１の運転領域が上記所定の運転領域にあれば、上記減筒運転を行う。

エンジン１の減筒運転時においては、上記作動気筒からの排気ガスの熱を直キャタリスト４０に良好に伝えるようにしないと、エンジン１の冷間時に直キャタリスト４０の温度を触媒活性化温度にまで早期に上昇させることが困難になるとともに、直キャタリスト４０の温度が触媒活性化温度以上になった後であっても、減筒運転の継続により触媒活性化温度よりも低下する可能性がある。

しかし、本実施形態では、上記のように、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃ（つまり、上記作動気筒（２番及び３番気筒２ｂ，２ｃ）に連通する排気分岐管部）の長さが、第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄ（つまり、上記休止気筒（１番及び４番気筒２ａ，２ｄ）に連通する排気分岐管部）の長さに比べて短くされているので、エンジン１の減筒運転時に、上記作動気筒（２番及び３番気筒２ｂ，２ｃ）からの排気ガスの熱を直キャタリスト４０に良好に伝えることができる。すなわち、上記作動気筒に連通する排気分岐管部（第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃ）では、１つの作動気筒分の排気ガスしか流れないので、２つの作動気筒分の排気ガスが流れる第２中間集合管部３３ｂに比べて、排気ガスが流れる時間間隔が長くなり、それだけ冷え易くて、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ、３２ｃの表面からの放熱も多くなる。そこで、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ、３２ｃの長さを短くすることで、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ、３２ｃの表面からの放熱を出来る限り抑制することができ、この結果、上記作動気筒からの排気ガスの熱を直キャタリスト４０に良好に伝えることができるようになる。したがって、エンジン１の減筒運転時において、エンジン１の冷間時に直キャタリスト４０の温度を触媒活性化温度にまで早期に上昇させることができるとともに、直キャタリスト４０の温度が触媒活性化温度以上になった後には、触媒活性化温度以上の温度を維持することができるようになる。

また、本実施形態では、１番気筒２ａ及び４番気筒２ｄが上記休止気筒とされ、２番気筒２ｂ及び３番気筒２ｃが上記作動気筒とされているので、気筒列方向の中間部に位置する２番気筒２ｂ及び３番気筒２ｃの方が、気筒列方向の両端にそれぞれ位置する１番気筒２ａ及び４番気筒２ｄに比べて、気筒内の温度が高温に維持され、エンジン１の減筒運転時において、作動気筒（２番気筒２ｂ及び３番気筒２ｃ）からのより高温の排気ガスの熱を直キャタリスト４０に良好に伝えることができるようになる。また、気筒列方向において互いに隣接する２番気筒２ｂ及び３番気筒２ｃにそれぞれ連通する第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃ同士を出来る限り短くして集合させることができる。

さらに、本実施形態では、上記休止気筒に連通する排気分岐管部（第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄ）が、上記作動気筒に連通する排気分岐管部（第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃ）よりも下側のスペースを通るように配設され、直キャタリスト４０が、第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄの下側に位置しているので、エンジン１の減筒運転時に、休止して冷える傾向にある休止気筒に連通する第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄが、直キャタリスト４０内の触媒４２の反応熱によって温度が維持され、この結果、減筒運転から全筒運転に切り換わった直後でも、休止気筒からの排気ガスの熱を直キャタリスト４０に良好に伝えることができるようになる。

（参考形態）
図６は、参考形態を示し、第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄと第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃとの上下の位置関係を、上記実施形態とは異ならせたものである。

すなわち、本参考形態では、第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄは、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃよりも上側のスペースを通るように配設されている。そして、第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄの集合部（第１中間集合管部３３ａの排気上流側の端部）は、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃの集合部（第２中間集合管部３３ｂの排気上流側の端部）よりも上側の高さ位置に位置する。

第１中間集合管部３３ａは、その排気上流側の端部から車両左側に湾曲して車両左側に延び、第２中間集合管部３３ｂは、その排気上流側の端部から第１排気分岐管部３２ａの下側を通りながら僅かに車両右側に曲がった後に車両左側に湾曲して、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃの集合部の下側を通りながら車両左側に延びる。第２中間集合管部３３ｂは、第１中間集合管部３３ａよりも下側に位置する。そして、第１及び第２中間集合管部３３ａ，３３ｂ同士が、車幅方向において４番気筒２ｄと略同じ位置で、上下方向に集合して最終集合管部３４となる。

本参考形態においても、上記実施形態と同様に、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃの長さは、第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄの長さに比べて短くされている。また、１番気筒２ａ及び４番気筒２ｄが上記休止気筒とされ、２番気筒２ｂ及び３番気筒２ｃが上記作動気筒とされている。

したがって、本参考形態においても、上記実施形態と同様に、エンジン１の減筒運転時において、エンジン１の冷間時に直キャタリスト４０の温度を触媒活性化温度にまで早期に上昇させることができるとともに、直キャタリスト４０の温度が触媒活性化温度以上になった後には、触媒活性化温度以上の温度を維持することができるようになる。

また、本参考形態では、上記休止気筒に連通する排気分岐管部（第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄ）が、上記作動気筒に連通する排気分岐管部（第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃ）よりも上側のスペースを通るように配設され、直キャタリスト４０が、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃの下側に位置しているので、エンジン１の減筒運転時に、直キャタリスト４０の温度を、上記作動気筒からの排気ガスの熱に加えて、作動気筒に連通する第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃの表面からの放熱によっても上昇させることができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、上記実施形態では、１番気筒２ａ及び４番気筒２ｄを上記休止気筒とし、２番気筒２ｂ及び３番気筒２ｃを上記作動気筒としたが、１番気筒２ａ及び４番気筒２ｄを上記作動気筒とし、２番気筒２ｂ及び３番気筒２ｃを上記休止気筒としてもよい。この場合、第１及び第４排気分岐管部３２ａ，３２ｄの長さを、第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃの長さに比べて短くするようにすればよい。但し、１番気筒２ａ及び４番気筒２ｄは気筒列方向の両端にそれぞれ位置する気筒であるので、上記実施形態の第２及び第３排気分岐管部３２ｂ，３２ｃのようには短くすることができない。

また、上記実施形態では、エンジン１の減筒運転時に休止させる休止気筒において、燃料噴射弁からの燃料噴射の停止、及び、混合気への点火のための点火プラグへの通電の停止に加えて、弁停止機構により吸気バルブ及び排気バルブの開閉動作を停止させるようにしたが、休止気筒において、燃料噴射弁からの燃料噴射を停止させ、かつ、混合気への点火のための点火プラグへの通電を停止させるだけであってもよい。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、４つの気筒を有する多気筒エンジンの該４つの気筒のそれぞれに連通する４つの排気分岐管部と、上記４つの気筒を、排気行程が互いに連続しない２つの気筒からなる２組の気筒群に分けて、該各組の気筒群毎に当該気筒群の２つの気筒に連通する排気分岐管部同士を集合させてなる２つの中間集合管部と、該２つの中間集合管部同士を集合させてなる最終集合管部と、該最終集合管部の排気下流側の端部に接続された排気浄化装置とを備えた、多気筒エンジンの排気構造において、該エンジンが、上記４つの気筒全てを作動させる全筒運転と、上記２組の気筒群のうちの一方の組の気筒群における２つの気筒を休止させる減筒運転とを切り換え可能に構成されている場合に有用である。

１多気筒エンジン
２気筒
２ａ１番気筒（休止気筒）
２ｂ２番気筒（作動気筒）
２ｃ３番気筒（作動気筒）
２ｄ４番気筒（休止気筒）
３２排気分岐部
３２ａ第１排気分岐管部（休止気筒に連通する排気分岐管部）
３２ｂ第２排気分岐管部（作動気筒に連通する排気分岐管部）
３２ｃ第３排気分岐管部（作動気筒に連通する排気分岐管部）
３２ｄ第４排気分岐管部（休止気筒に連通する排気分岐管部）
３３中間集合管部
３４最終集合管部
４０直キャタリスト（排気浄化装置）

Claims

４つの気筒を有する多気筒エンジンの該４つの気筒のそれぞれに連通するように該エンジンの一側面に取り付けられる４つの排気分岐管部と、上記４つの気筒を、排気行程が互いに連続しない２つの気筒からなる２組の気筒群に分けて、該各組の気筒群毎に当該気筒群の２つの気筒に連通する排気分岐管部同士を集合させてなる２つの中間集合管部と、該２つの中間集合管部同士を集合させてなる最終集合管部と、該最終集合管部の排気下流側の端部に接続された排気浄化装置とを備えた、多気筒エンジンの排気構造であって、
上記エンジンは、上記４つの気筒全てを作動させる全筒運転と、上記２組の気筒群のうちの一方の組の気筒群における２つの気筒を休止させる減筒運転とを切り換え可能に構成され、
上記エンジンの上記減筒運転時に作動させる気筒である作動気筒に連通する排気分岐管部の長さが、上記減筒運転時に休止させる気筒である休止気筒に連通する排気分岐管部の長さに比べて短くされているとともに、
上記作動気筒に連通する排気分岐管部同士が集合する集合部が、上記休止気筒に連通する排気分岐管部同士が集合する集合部よりも、上記エンジンにおける上記４つの排気分岐管部が取り付けられる側面に対して近い側に位置しており、
上記休止気筒に連通する排気分岐管部は、上記作動気筒に連通する排気分岐管部よりも下側のスペースを通るように配設され、
上記排気浄化装置は、上記休止気筒に連通する排気分岐管部の下側に位置していることを特徴とする多気筒エンジンの排気構造。
請求項１記載の多気筒エンジンの排気構造において、
上記エンジンは、直列４気筒エンジンであり、
上記エンジンの気筒列方向の一方の端の気筒から順に、１番気筒、２番気筒、３番気筒及び４番気筒として、１番気筒及び４番気筒が、上記休止気筒とされ、２番気筒及び３番気筒が、上記作動気筒とされていることを特徴とする多気筒エンジンの排気構造。