JPH0357813A - 内燃機関の排気装置 - Google Patents

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。

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係り、詳しくは、車両
用等の多気筒エンジンにおける各気筒の排気管を集合す
る部分までの長さを可変して排気効率を高める排気装置
に関する。

（従来の技術） 一般に、４サイクルエンジン等の内燃機関にあっては、
燃焼室内に吸入される混合気の体積と内燃機関の行程体
積との比、すなわち体積効率がエンジンの出力特性に大
きく影響すること、また、該体積効率が排気管の長さを
初めとする排気系の構戒とエンジンの回転数に影響され
ることが知られている。

そのために排気を制御する装置が開発されており、従来
のこの種の内燃機関の排気制御装置としては、例えば特
開昭６２−４１９２５号公報に記載のものがある。この
装置では、各気筒の排気管を集合する部分とマフラ間に
集合短管を設け、その両側に集合短管を迂回する長管を
設け、．機関回転数に応して長管と短管を切り換えるこ
とにより、各回転時の排気脈動に対応させて機関全運転
範囲で排気効率を高めるように意図している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の内燃機関の排気装置に
あっては、排気管集合部に可動機構を設けることにより
、排気脈動を変化させ、トルク特性を変えるものである
が、長管と短管を切り換える可変機構が大きくなるとと
もに、実際上は耐久性が不十分で実現が困難であるとい
う問題点があった。

（発明の目的） そこで本発明は、排気管集合部にロータを設けて管長を
変えることにより、コンパクトな機構で耐久性を向上さ
せつつ、高い排気効率を実現できる内燃機関の排気装置
を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明による内燃機関の排気装置は上記目的達戒のため
、複数の各気筒に接続される排気管を集合する集合部に
ロータを設け、該ロータは、周方向の一部に開口する排
気通路が形成され、回転することにより該排気通路の開
口位置が移動して前記排気管との間の連通位置が変化し
て排気管長を可変可能な構造であり、口＝夕を回転駆動
する駆動手段と、エンジンの運転状態に応じて駆動手段
の作動を制御する制御手段と、を設けている。

（作用） 本発明では、排気管集合部にロータが設けられ、このロ
ータはエンジンの運転状態（例えば回転数）に応じて回
転し、運転状態に従って管長が変化する。

したがって、管長の変化により排気脈動が変化し、全運
転域に亘って高い排気効率が得られ、かつロータの機構
はコンパクトで耐久性もある。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜５図は本発明に係る内燃機関の排気装置の一実施
例を示す図である。第■図において、１は車両用の直列
４気筒エンジンのシリンダヘッドであり、シリンダヘッ
ド１の各気筒には排気マニホールド２の各ブランチ２ａ
〜２ｄが接続されている。ブランチ２ａ，２ｄは下流側
で１つにまとめられてハウジング３に連結され、一方ブ
ランチ２ｂ，２Ｃも同様に下流側で１つにまとめられて
ハウジング４に連結され、さらにハウジング３、４は内
部のロータ６を介して排気通路が１つにまとめられ（第
２図参照）下流側のハウジング５に連通している。ハウ
ジング３〜５は排気管の集合部７に相当する。

集合部７には第２図に示すように前記ロータ６が収納さ
れており、第２図は第１図のＣ−Ｃ断面の斜視図で、図
中右側が排気の上流側に対応している。第３図は第１図
のＣ−Ｃ断面図である。ロータ６にはハウジング３〜５
に沿って排気通路としての３つの開口部６ａ〜６ｃが周
方向の一部に開口するようにそれぞれ形成されており、
ロータ６が回転することにより、開口部６ａ〜６ｃの位
置が変化してハウジング３〜５の内部通路３１〜５１と
の間の連通位置がそれぞれ変わって排気管長が可変な構
造となっている。ロータ６の端部にはギャ８が形成され
ており、ギャ８はステップモータ９のギャ９ａに噛合し
ている。ステンプモータ（駆動手段）９はコントロール
ユニット１０からの駆動信号Ｓに基づいてロータ６を駆
動し回転させる。コントロールユニソト１０にはエンジ
ンの運転状態を検出するセンサとして、例えばエンジン
回転数Ｎを検出している回転数センサ１１からの信号が
入力されており、コントロールユニット（制御手段）１
０はエンジン回転数Ｎに応して排気管長を制御する制御
値を演算し前記駆動信号Ｓをステップモーク９に出力す
る。

以上の構或において、シリンダヘッド１における各気筒
からの排気は第２図に排出経路を矢印で示すように、排
気マニホールド２の各ブランチ２ａ〜２ｄからハウジン
グ３、４の内部通路３１，４１を通り、ロータ６の開口
部５ａ，５ｂを通った後に開口部６Ｃにまとめられてハ
ウジング５の内部通路５ｉに抜けて下流側に排出される
。

ここで、エンジン回転数Ｎが低いときはコントロールユ
ニソ１・１０からステンプモータ９に駆動信号Ｓが出力
されてロータ６が排気管長を長くする方向に回転する。

この状態は第４図（ｂ）のように示され、特に第４図（
ａ）は第ｌ図のＡ−Ａ断面図、第４図（ｂ）は第１図の
Ｂ−Ｂ断面図を示している。この場合、第４図（ａ）に
示すようにロータ６の回転によりその壁面とハウジング
３の内壁とで構或される排気通路が実質上長くなり、開
口部６ａは排気がロータ６の壁面に沿って所定距離だけ
流れた所に位置するようになる。そして、排気は矢印で
示すように流れて開口部６ａからロータ６の奥側へ進み
、第４図（ｂ）に示すように開口部６ｃを通過してハウ
ジング５側に抜ける。

一方、エンジン回転数が高くなると、ロータ６が排気管
長を短くする方向に回転し、この状態は第５図（ａ）（
ｂ）のように示され、第５図（ａ）は第１図のＡ−Ａ断
面図、第５図（ｂ）は第１図のＢ−Ｂ断面図である。こ
の場合は第５図（ａ）に示すようにロータ６の回転によ
りその壁面とハウジング３の内壁とで構或される排気通
路が実質上短くなり、開口部６ａはハウジング３の丙部
通路３１と直ちに連通ずる位置に移動する。したがって
、排気は矢印で示すように流れて開口部６ａからロータ
６の奥側へ進み、第５図（ｂ）に示すように開口部６Ｃ
を通過してハウジング５側に抜ける。

このように、エンジン回転数に応して排気管長が連続的
に変化し、これにより排気脈動が最適に変わる。そのた
め、全回転域に亘って高い排気効率を得て、トルクが向
上する。

この場合に本実施例では、排気管長の可変機構にロータ
６およびステンプモータ９を用いており、従来に比して
極めてコンパクトな機構とすることができる。また、ロ
ータ６は回転させるのみでよく、ステップモータ９の部
分には排気が触れることもないから、耐久性を向上させ
ることができ、十分に実用に供するこ４ができる。

第６図は本発明に係る内燃機関の排気装置の他の実施例
を示す図であり、第１図のＡ−ＡＩ面に対応する部分の
他の形態を示している。第６図において、３０はハウジ
ング、３０ｉはハウジング３０の内部通路であり、ハウ
ジング３０の壁面は図中Ｅの部分でロータ６に対して排
気通路を絞るような形状に形成され、集合部７において
、いわゆるエゼクタとしての機能が発揮されるように構
或されている。したがって、ロータ６の回転により排気
管長が長くなると同時に集合部７の排気通路が絞られる
ため、これがエゼクタとして作用し、排気流速が高めら
れて排出効率が良くなり、前記実施例以上に低回転域で
のトルクを向上させることができる。

なお、本発明は上記実施例のような４気筒直列エンジン
に限らず、他のタイプのエンジンにも適用できるのは勿
論である。

（効果冫 本発明によれば、全運転域に亘って高い排気効率を得る
ことができるとともに、かかる効果を実現する機構をコ
ンパクトなものとすることができ、しかも耐久性を向上
させて十分に実用に供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明に係る内燃機関の排気装置の一実施
例を示す図であり、第１図はその排気系の構或図、第２
図は第１図のＣ−Ｃ断面の斜視図、第３図は第１図のＣ
−Ｃ断面図、第４図（ａ）は第１図のＡ−Ａ断面で低回
転時の作用を説明する図、第４図（ｂ）は第１図のＢ−
Ｂ断面で低回転時の作用を説明する図、第５図（ａ）は
第１図のＡ−Ａ断面で高回転時の作用を説明する図、第
５図（ｂ）は第１図のＢ−Ｂ断面で高回転時の作用を説
明する図、第６図は本発明に係る内燃機関の排気装置の
他の実施例を示す集合部の断面図である。 １・・・・・・シリンダヘッド、 ２・・・・・・排気マニホールド、 ２ａ〜２ｄ・・・・・・ブランチ、 ３〜５、３０・・・・・・ハウジング、３１〜５ｉ、３
０ｉ・・・・・・内部！路、６・・・・・・ロータ、 ７・・・・・・集合部、 ８・・・・・・ギヤ、 ９・・・・・・ステンブモーク（駆動手段）、１０・・
・・・・コントロールユニソト（　制？ＩＩ　手段）１
１・・・・・・回転数センサ。 第 ｌ 図 １１　：　ｌ！！１転数センサ 第 ３ 図 第 ６ 図 ３０ｉ：円邪通路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の各気筒に接続される排気管を集合する集合部にロ
   ータを設け、 該ロータは、周方向の一部に開口する排気通路が形成さ
   れ、回転することにより該排気通路の開口位置が移動し
   て前記排気管との間の連通位置が変化して排気管長を可
   変可能な構造であり、ロータを回転駆動する駆動手段と
   、 エンジンの運転状態に応じて駆動手段の作動を制御する
   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。