JPH02207135A - 内燃機関の排気装置 - Google Patents
内燃機関の排気装置Info
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- JPH02207135A JPH02207135A JP1027601A JP2760189A JPH02207135A JP H02207135 A JPH02207135 A JP H02207135A JP 1027601 A JP1027601 A JP 1027601A JP 2760189 A JP2760189 A JP 2760189A JP H02207135 A JPH02207135 A JP H02207135A
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- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
- F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
- F01N13/107—More than one exhaust manifold or exhaust collector
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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-
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- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/36—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an exhaust flap
-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、内燃機関の排気装置に関する。
〈従来の技術〉
従来の内燃機関の排気装置としては、例えば第１０図に
示すようなものがある。
示すようなものがある。
この図に示したものは、−船釣な４気筒自然給気エンジ
ンにおける排気装置であり、シリンダヘッド１の気筒＃
１と＃４に連通する排気通路ａ。
ンにおける排気装置であり、シリンダヘッド１の気筒＃
１と＃４に連通する排気通路ａ。
ｂが集合する排気通路２ａと気筒＃２と＃３に連通する
排気通路ｃ、 ｄが集合する排気通路２ｂからなるデ
ュアル部２を形成し、該デュアル部２の両排気通路２ａ
、２ｂが合流部３を経由して触媒若しくはマフラー４を
介装した単一の排気通路８に集合するように構成される
。
排気通路ｃ、 ｄが集合する排気通路２ｂからなるデ
ュアル部２を形成し、該デュアル部２の両排気通路２ａ
、２ｂが合流部３を経由して触媒若しくはマフラー４を
介装した単一の排気通路８に集合するように構成される
。
又、パルスコンバータを適用した排気装置として、従来
、第１１図及び第１２図に示すようなものがある〔内燃
機関講義上巻（昭和５４年 株式会社養賢堂発行 第４
５６頁）及び実開昭６３−７９４３９号公報等参照）。
、第１１図及び第１２図に示すようなものがある〔内燃
機関講義上巻（昭和５４年 株式会社養賢堂発行 第４
５６頁）及び実開昭６３−７９４３９号公報等参照）。
第１１図に示したものは、パルスコンバータをターボ過
給式エンジンに適用した例を示し、第１２図に示したも
のは、４気筒自然給気エンジンに適用した例を示してい
る。
給式エンジンに適用した例を示し、第１２図に示したも
のは、４気筒自然給気エンジンに適用した例を示してい
る。
これらの図において、デュアル部２の再排気通路２ａ、
２ｂの合流部３の上流側には圧力を速度に変換するエゼ
クタ部５１が、該合流部３の下流側には速度を再び圧力
に変換するデュフユーザ部５３が、夫々形成されており
、これらエゼクタ部５１とデュフユーザ部５３とにより
パルスコンバータ５が構成される（第１３図参照）。
２ｂの合流部３の上流側には圧力を速度に変換するエゼ
クタ部５１が、該合流部３の下流側には速度を再び圧力
に変換するデュフユーザ部５３が、夫々形成されており
、これらエゼクタ部５１とデュフユーザ部５３とにより
パルスコンバータ５が構成される（第１３図参照）。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、以上のような従来の排気装置にあっては
、以下に説明する問題点を有していた。
、以下に説明する問題点を有していた。
まず、第１４図のグラフは、第１０図及び第１２図に示
した排気装置による性能曲線の一例を示している。
した排気装置による性能曲線の一例を示している。
このグラフから明らかなように、中低速域では、パルス
コンバータ付の排気装置の方が軸トルクが大きい。
コンバータ付の排気装置の方が軸トルクが大きい。
これは、前記エゼクタ部５１によって排気の圧力が速度
に変換されるため、デュアル部２の一方の排気管から他
方の排気管への排気の吹き返しがなく、排気干渉がなく
なることと、排気のブローダウンのタイミングにおいて
、エゼクタ部５１によって形成される噴流が、所謂エゼ
クタ効果によって他の気筒の排気を吸い出すことで、充
填効率が高まるためと、である。
に変換されるため、デュアル部２の一方の排気管から他
方の排気管への排気の吹き返しがなく、排気干渉がなく
なることと、排気のブローダウンのタイミングにおいて
、エゼクタ部５１によって形成される噴流が、所謂エゼ
クタ効果によって他の気筒の排気を吸い出すことで、充
填効率が高まるためと、である。
一方、高速回転時には、排気流量が大きいため、パルス
コンバータ付の排気装置では、第１３図に示すエゼクタ
部５１の出口５２において流れがチョーク状態となり、
背圧の上昇と充填効率の低下を招く。
コンバータ付の排気装置では、第１３図に示すエゼクタ
部５１の出口５２において流れがチョーク状態となり、
背圧の上昇と充填効率の低下を招く。
従って、高速回転時にはパルスコンバータのない排気装
置の方が軸トルクが大きくなる。
置の方が軸トルクが大きくなる。
以上の説明から明らかなように、従来のパルスコンバー
タ付の排気装置では、中低速トルクと高速トルクのトレ
ードオフを避けることはできないという問題点がある。
タ付の排気装置では、中低速トルクと高速トルクのトレ
ードオフを避けることはできないという問題点がある。
一方、第１０図に示したパルスコンバータのない排気装
置にあっても、合流部３の圧力損失は存在し、高回転時
の出力低下が発生する場合がある。
置にあっても、合流部３の圧力損失は存在し、高回転時
の出力低下が発生する場合がある。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、機
関高速回転時のデュアル部の再排気通路の合流部の圧力
損失を低減すると共に、トルクのワイドレンジ化等を図
ることを目的とする。
関高速回転時のデュアル部の再排気通路の合流部の圧力
損失を低減すると共に、トルクのワイドレンジ化等を図
ることを目的とする。
く課題を解決するだめの手段〉
このため、本発明の内燃機関の排気装置は、各気筒に連
通ずる排気通路が夫々集合する複数の排気通路からなる
デュアル部を形成し、該デュアル部の排気通路が合流部
を経由して単一の排気通路に集合するように構成された
内燃機関の排気装置において、一端部が前記デュアル部
の排気通路に連通し、他端部が前記合流部の下流に連通
される連通路を設け、該連通路の前記デュアル部の排気
通路との連通部の開閉を行う開閉手段と、機関運転状態
を検出する手段と、該手段から出力される検出信号に基
づいて前記開閉手段の開閉動作を制御する制御手段と、
を設けた構成とする。
通ずる排気通路が夫々集合する複数の排気通路からなる
デュアル部を形成し、該デュアル部の排気通路が合流部
を経由して単一の排気通路に集合するように構成された
内燃機関の排気装置において、一端部が前記デュアル部
の排気通路に連通し、他端部が前記合流部の下流に連通
される連通路を設け、該連通路の前記デュアル部の排気
通路との連通部の開閉を行う開閉手段と、機関運転状態
を検出する手段と、該手段から出力される検出信号に基
づいて前記開閉手段の開閉動作を制御する制御手段と、
を設けた構成とする。
〈作用〉
かかる構成において、機関運転状態検出手段によって例
えば機関の中低速域が検出されると、制御手段からの指
令に基づいて、開閉手段が連通部を閉状態とするように
動作される。又、機関の高速域が検出されると、開閉手
段が連通部を開状態とするように動作される。開閉手段
が閉状態となることによって、連通路のデュアル部側排
気通路との連通部が閉塞され、排気は該デュアル部側排
気通路のみを通って排出される。
えば機関の中低速域が検出されると、制御手段からの指
令に基づいて、開閉手段が連通部を閉状態とするように
動作される。又、機関の高速域が検出されると、開閉手
段が連通部を開状態とするように動作される。開閉手段
が閉状態となることによって、連通路のデュアル部側排
気通路との連通部が閉塞され、排気は該デュアル部側排
気通路のみを通って排出される。
開閉弁が開状態となることによって、前記連通部が開放
され、排気はデュアル部側排気通路と連通路の両方を通
って排出される。
され、排気はデュアル部側排気通路と連通路の両方を通
って排出される。
このように、排気がデュアル部側排気通路と連通路の両
方を通って排出される結果、合流部でのチョーク現象は
現れない。
方を通って排出される結果、合流部でのチョーク現象は
現れない。
従って、高速回転域での軸トルクの低下は生じないこと
になる。
になる。
〈実施例〉
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
尚、以下に示す図において、従来例の図と同一要素のも
のには同一符号を付して説明を簡単にする。
のには同一符号を付して説明を簡単にする。
第１図はパルスコンバータを４気筒自然給気工ンジンに
適用した排気装置の実施例を示している。
適用した排気装置の実施例を示している。
図において、デュアル部２の再排気通路２ａ。
２ｂが合流部３を経由して単一の排気通路８に集合する
ように構成され、合流部３の上流側のエゼクタ部５１と
下流側のデュフユーザ部５３とによりパルスコンバータ
５が構成される点は従来と同様である。
ように構成され、合流部３の上流側のエゼクタ部５１と
下流側のデュフユーザ部５３とによりパルスコンバータ
５が構成される点は従来と同様である。
そして、従来と異なる点は次のようである。
即ち、一端部が前記排気通路２ａ、２ｂに連通し、他端
部が前記合流部３の下流に連通される連通路６が設けら
れる。この連通路６の再排気通路２ａ、２ｂとの連通部
には開閉手段としての開閉弁７が介装され、同じく開閉
手段として、この開閉弁７の駆動用アクチュエータ１１
が設けられる。
部が前記合流部３の下流に連通される連通路６が設けら
れる。この連通路６の再排気通路２ａ、２ｂとの連通部
には開閉手段としての開閉弁７が介装され、同じく開閉
手段として、この開閉弁７の駆動用アクチュエータ１１
が設けられる。
又、機関運転状態を検出する手段としてのスロットル開
度センサ１２と機関速度センサ１３とが設けられ、これ
ら各センサ１２，１３から出力される検出信号に基づい
て前記アクチュエータ１１を開閉動作を制御する制御手
段を内蔵したコントロールユニット１０が設けられてい
る。
度センサ１２と機関速度センサ１３とが設けられ、これ
ら各センサ１２，１３から出力される検出信号に基づい
て前記アクチュエータ１１を開閉動作を制御する制御手
段を内蔵したコントロールユニット１０が設けられてい
る。
次に、かかる構成の作用について説明する。
スロットル開度センサ１２と機関速度センサ１３によっ
て機関の中低速域が検出されると、コントロールユニッ
ト１０から出力される信号に基づいて、アクチュエータ
１１が開閉弁７を閉状態とするように動作される。又、
機関の高速域が検出されると、アクチュエータ１１が開
閉弁７を開状態とするように動作される。
て機関の中低速域が検出されると、コントロールユニッ
ト１０から出力される信号に基づいて、アクチュエータ
１１が開閉弁７を閉状態とするように動作される。又、
機関の高速域が検出されると、アクチュエータ１１が開
閉弁７を開状態とするように動作される。
開閉弁７が閉状態となることによって、前記連通路６の
排気通路２ａ、２ｂとの連通部が閉塞され、第２図（ａ
）に示すように、排気は従来と同様に排気通路２ａ、２
ｂのみを通って即ち、パルスコンバータ５を通って排出
される。
排気通路２ａ、２ｂとの連通部が閉塞され、第２図（ａ
）に示すように、排気は従来と同様に排気通路２ａ、２
ｂのみを通って即ち、パルスコンバータ５を通って排出
される。
開閉弁７が開状態となることによって、前記連通６の再
排気通路２ａ、２ｂとの連通部が開放され、第２図ｂ）
に示すように、排気はパルスコンバータ５と連通路６の
両方を通って排出される。
排気通路２ａ、２ｂとの連通部が開放され、第２図ｂ）
に示すように、排気はパルスコンバータ５と連通路６の
両方を通って排出される。
このように、排気がパルスコンバータ５と連通路６の両
方を通って排出される結果、第１３図に示したエゼクタ
部５１の出口５２でのチョーク現象は現れない。
方を通って排出される結果、第１３図に示したエゼクタ
部５１の出口５２でのチョーク現象は現れない。
従って、高速回転域での軸トルクの低下は生じないこと
になる。
になる。
かかる構成の排気装置による性能曲線を第３図のグラフ
に示す。
に示す。
このグラフにおいて、実線は連通部を閉塞した時、点線
は開放した時、−点鎖線は開閉の切り換えを行った時で
ある。
は開放した時、−点鎖線は開閉の切り換えを行った時で
ある。
第°４図には、他の実施例を示す。
この実施例は、連通路６の排気通路２ａ、２ｂとの連通
部を、第１図の実施例の場合よりも下流側に設定したも
のである。
部を、第１図の実施例の場合よりも下流側に設定したも
のである。
面、第５図及び第６図は、第１図及び第４図の実施例に
おいて、連通路６の排気通路２ａ、２ｂとの連通部を開
放した時の状態を分かり易くした概略的な図である。
おいて、連通路６の排気通路２ａ、２ｂとの連通部を開
放した時の状態を分かり易くした概略的な図である。
ところで、一般に４気筒機関における排気管を集合或い
は連通させた部位は、略圧力の固定点としての作用を奏
し、排気管の大気開放端と同様に排気圧力波の反射点と
なる。
は連通させた部位は、略圧力の固定点としての作用を奏
し、排気管の大気開放端と同様に排気圧力波の反射点と
なる。
従って、排気弁から連通路６の排気通路２ａ。
２ｂとの連通部までの距離が大きい程（第４図及び第６
図のもの）、軸トルク特性は低速寄りに（第７図グラフ
中点線図示）、排気弁から上記の連通部までの距離が小
さい程（第１図及び第５図のもの）、軸トルク特性は高
速寄りに（第７図グラフウニ点鎖線図示）なる。
図のもの）、軸トルク特性は低速寄りに（第７図グラフ
中点線図示）、排気弁から上記の連通部までの距離が小
さい程（第１図及び第５図のもの）、軸トルク特性は高
速寄りに（第７図グラフウニ点鎖線図示）なる。
これを排気ボート内の圧力脈動で示すと、第８図に示す
ようになる。
ようになる。
このグラフにおいて、排気弁から連通部までの距ｉｆが
４００〜８０ ＯＮ！ｉの範囲において、バルブオーバ
ラップ時に排気ボート内圧力が低くなり、良好な掃気効
果が得られていることになる。
４００〜８０ ＯＮ！ｉの範囲において、バルブオーバ
ラップ時に排気ボート内圧力が低くなり、良好な掃気効
果が得られていることになる。
よって、前記２が４００〜８００＋＋ｕａの範囲におい
て、高速回転時の軸トルク向上効果が大きい。
て、高速回転時の軸トルク向上効果が大きい。
以上により、前記２の値を最適に選択することにより、
パルスコンバータの効果であるところの大きな中低速ト
ルクを維持しつつ、パルスコンバータの欠点であるとこ
ろの高速トルクの低下を防止でき、更に、パルスコンバ
ータが無い排気装置における高速トルクよりも大きな高
速トルクを得ることが可能となる。
パルスコンバータの効果であるところの大きな中低速ト
ルクを維持しつつ、パルスコンバータの欠点であるとこ
ろの高速トルクの低下を防止でき、更に、パルスコンバ
ータが無い排気装置における高速トルクよりも大きな高
速トルクを得ることが可能となる。
尚、前記ｌが４００ｍｍ付近であれば、第１図の実施例
のように、連通路６と排気通路２ａ、２ｂの連通部と開
閉弁７の機構をエキゾーストマニホールド内に組み込む
ことが可能となり、製造上の低コスト化が可能となる。
のように、連通路６と排気通路２ａ、２ｂの連通部と開
閉弁７の機構をエキゾーストマニホールド内に組み込む
ことが可能となり、製造上の低コスト化が可能となる。
以上説明した実施例においては、デュアル部側排気通路
２ａ、２ｂの合流部３にパルスコンバータ５を設けたも
のについて述べたが、第９図に示すように、合流部３に
パルスコンバータを設けないものにも、連通路６と開閉
弁７を設けた本発明の構成を適用することができ、排圧
の低下と排気圧力反射点の可変調節によって、機関トル
クのワイドレンジ化を図ることが可能である。
２ａ、２ｂの合流部３にパルスコンバータ５を設けたも
のについて述べたが、第９図に示すように、合流部３に
パルスコンバータを設けないものにも、連通路６と開閉
弁７を設けた本発明の構成を適用することができ、排圧
の低下と排気圧力反射点の可変調節によって、機関トル
クのワイドレンジ化を図ることが可能である。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気装置
によれば、一端部がデュアル部側の排気通路に連通し、
他端部が前記排気通路の合流部の下流に連通される連通
路を設け、該連通路のデュアル部側の排気通路との連通
部を機関運転状態に基づいて開閉する構成としたから、
機関高速回転域の合流部の圧力損失の低減を図れると共
に、排気圧力波の反射点位置の調整によってトルクのワ
イドレンジ化を図れる。
によれば、一端部がデュアル部側の排気通路に連通し、
他端部が前記排気通路の合流部の下流に連通される連通
路を設け、該連通路のデュアル部側の排気通路との連通
部を機関運転状態に基づいて開閉する構成としたから、
機関高速回転域の合流部の圧力損失の低減を図れると共
に、排気圧力波の反射点位置の調整によってトルクのワ
イドレンジ化を図れる。
第１図は本発明に係る内燃機関の排気装置の一実施例を
示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、第２図（
ａ）、 （ｂ）は夫々同上実施例の排気流れ状態を示す
平面図、第３図は同上実施例の軸トルク特性を示すグラ
フ、第４図は他の実施例を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は正面図、第５図及び第６図は夫々第１図及び第
４図の実施例の排気通路を概略的に示した平面図、第７
図は第１図及び第４図の実施例の軸トルク特性を比較し
て示すグラフ、第８図は排気ボート内の圧力脈動を示す
グラフ、第９図は更に他の実施例を示す図で、（ａ）は
平面図、Φ）は正面図、第１０図〜第１２図は夫々従来
の排気装置の構成を示す平面図、第１３図は第１２図の
部分拡大図、第１４図は従来装置の軸トルク特性を比較
して示すグラフである。 ２・・・デュアル部 ２ａ、２ｂ・・・排気通路３・
・・合流部 ６・・・連通路 ７・・・開閉弁８・
・・排気道ｉＷ ｌ Ｏ・・・コントロールユニッ
ト１１・・・アクチュエータ １２・・・スロットル
開度センサ １３・・・機関速度センサ 特許出願人 日産自動車株式会社代 理 人
弁理士 笹 島 冨二雄第３図 第８図 第９図（ａ） 第９図（ｂ） 第１０図 第１１図 第１３図 第１４図 機関成成
示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、第２図（
ａ）、 （ｂ）は夫々同上実施例の排気流れ状態を示す
平面図、第３図は同上実施例の軸トルク特性を示すグラ
フ、第４図は他の実施例を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は正面図、第５図及び第６図は夫々第１図及び第
４図の実施例の排気通路を概略的に示した平面図、第７
図は第１図及び第４図の実施例の軸トルク特性を比較し
て示すグラフ、第８図は排気ボート内の圧力脈動を示す
グラフ、第９図は更に他の実施例を示す図で、（ａ）は
平面図、Φ）は正面図、第１０図〜第１２図は夫々従来
の排気装置の構成を示す平面図、第１３図は第１２図の
部分拡大図、第１４図は従来装置の軸トルク特性を比較
して示すグラフである。 ２・・・デュアル部 ２ａ、２ｂ・・・排気通路３・
・・合流部 ６・・・連通路 ７・・・開閉弁８・
・・排気道ｉＷ ｌ Ｏ・・・コントロールユニッ
ト１１・・・アクチュエータ １２・・・スロットル
開度センサ １３・・・機関速度センサ 特許出願人 日産自動車株式会社代 理 人
弁理士 笹 島 冨二雄第３図 第８図 第９図（ａ） 第９図（ｂ） 第１０図 第１１図 第１３図 第１４図 機関成成
Claims (1)
- 各気筒に連通する排気通路が夫々集合する複数の排気通
路からなるデュアル部を形成し、該デュアル部の排気通
路が合流部を経由して単一の排気通路に集合するように
構成された内燃機関の排気装置において、一端部が前記
デュアル部の排気通路に連通し、他端部が前記合流部の
下流に連通される連通路を設け、該連通路の前記デュア
ル部の排気通路との連通部の開閉を行う開閉手段と、機
関運転状態を検出する手段と、該手段から出力される検
出信号に基づいて前記開閉手段の開閉動作を制御する制
御手段と、を設けたことを特徴とする内燃機関の排気装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1027601A JPH07111136B2 (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | 内燃機関の排気装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1027601A JPH07111136B2 (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | 内燃機関の排気装置 |
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| JPH02207135A true JPH02207135A (ja) | 1990-08-16 |
| JPH07111136B2 JPH07111136B2 (ja) | 1995-11-29 |
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Family Applications (1)
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- 1990-02-08 US US07/476,792 patent/US5072583A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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