JPH06501759A - 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】 内燃機関の排気装置 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の形式の多シリンダ式内燃機関の 排気装置に関する。

ドイツ連邦共和国特許第２４５２６７５号明細書から、排ガスをマニホルドを介 して外側ケーシングによって取り囲まれた内側ケーシング内に流入させる排気装 置が公知である。この場合、排ガスはまず中央で二次燃焼室に達しかつ二次燃焼 室から別個の流れとして内側ケーシングの反対側の端部に配置された２つの触媒 を介して外側ケーシング内に案内され、この外側ケーシング内で排ガス流は再び 混合されて、共通の排出部を介して大気中に放出される。

更に、ドイツ連邦共和国特許第２１１７７７１号明細書から、内燃機関のそれぞ れ１つのシリンダ列から消音器頭部内に案内された管片が消音器ｗｅ範囲内で穿 孔されて構成されている排気装置が公知である。更に、ドイツ連邦共和国特許第 ３９３０３８０号明細書から多シリンダ式内燃機関の排気装置が公知であり、こ の場合、シリンダヘッドに直接接続された排気管内に始動触媒が接続されていて 、この始動触媒はフラップによって閉鎖可能な中央通路と中央通路を取り囲む、 触媒材料を含有する環状通路とを有している。

本発明の課題は、スペースを節減した配置形式で、僅かな排気背圧を有しかつ最 良の排気浄化が得られるような、内燃機関の俳気装！を提供することにある。

前記課題は本発明によれば、請求の範囲第１項の特徴部分に記載の本発明の構成 によって解決された。本発明の別の有利な構成はその他の請求項に記載されてい る。

僅かな排気背圧は、膨張室を中央に配置することによって及びこれに関連して触 媒を完全に対称的に負荷することによって得られる。

触媒を貫流する排ガスを別個の排気部を介して排出することによって同様に対称 的な低い排気背圧が得られる。更に、膨張室を中央に配置することによって、膨 張室及び隣接する触媒を共通のケーシング内にスペースを節減し、て配置できる 。排ガスは触媒式浄化部に短い管及び導管を介して供給される。従って触媒は迅 速に最良の排ガス浄化のために必要な温度に達する。

中央でケーシング内に配ｔｌされた膨張室内に排ガスを流入させることによって 、及び、この膨張室において、横断面縮小なしに直接穿孔された大きな面の薄板 を介して主触媒を負荷する２つの別個の排ガス流に分割することによって、排ガ スは主触媒・モノリスを平行に迅速にｘｉできかつ次いで浄化された排ガスはそ れぞれ１つの別個の排気部を介して流出することができる。

僅かな排ガス背圧によって、同時に燃費を減少させて内燃機関の効率を申し分な く高めることができる。

内燃機関の長手方向に対して横方向でケーシングを配置することによって、導管 を対称的に案内できかつ主触媒を収容するために大きな構造スペースが得られる 。

大きな触媒容積によって触媒の長い耐用寿命が得られる。

触媒を取り囲む緩衝容積は緩衝作用を以って主触媒の手前に配置された膨張室と 協働し、これによって−面では音響的な利点が得られ、かつ、他面では、触媒も しくはケーシング全体を損傷せしめるような排ガス流内の圧力ピークが消滅させ られる。排気装置の大きな容積は緩衝作用を以って圧力変動に影響を及ぼす。

内燃機関の行程容積及び音響的な要求に応じて、全ての排気管を排気マニホルド に統合して膨張室内に案内するか又はそれぞれ１つのシリンダ列に固有のマニホ ルドを配属することができる。

音響的及び流れ技術的な理由がら並びに構成部材強度を考慮して、膨張室内でマ ニホルドの端部分を端部側で閉鎖しかつ排ガスを端部分局面の開口を介して流出 させると有利である。

厳しい排ガス規定を満たすために、単数又は複数の排気マニホルド内で始動触媒 を使用することができ、この始動触媒のモノリス・買置は燃焼室に近い配置に基 づき特に迅速に作業温度に達する。

この始動触媒は例えば切換え可能な触媒として、当初閉鎖される中央通路を取り 囲む環状のモノリスを有している。主触媒の作業温度に達した後で中央通路が開 放されるので、（非ガスは最早モノリスを貫流することはない。特に迅速に作用 する排ガス浄化のために内燃機関の個々のシリシダに、それぞれ排気管内に差し 嵌められた固有の始動触媒を配属することができる。

本発明の有利な構成では、ケーシングは熱交換器として二重壁状に構成されかつ 骨片を備えることができる。この管片を介して加熱される新鮮空気が供給され、 この新鮮空気は排ガス内に含まれるエネルギによって加熱されかつ次いで別の管 片を介して、例えばこのような排気装置を備えた自動車の内室内に供給される。

内燃機関の燃料・空気混合気を調整するために及び触媒の機能性を制御するため に、排気装置内に多数のラムダセンサが配置されている。この場合、混合気は触 媒の上流側に配置されたそれぞれ１つの又は２つの！ＩＩのラムダセンサによっ て調整されるのに対して、触媒制御のために触媒の下流側に配置された第２もし くは第３のラムダセンサが用いられる。

次ぎに図示の実施例につき本発明を説明する。

この場合、第１図は本発明の第１実施例を概略的に示した下方から見た図、第２ 図は本発明の第２実施例を概略的に示した下方から見た図、第３図は本発明の１ ！３実施例を概略的に示した下方から見た図、第４図は第１図ＩシーＩＶ線に沿 った断面図である。

自動車内に組み込まれた内燃機関は対向配置形式で２つのシリンダ列１．２を有 している。シリンダヘッド３，４には個々のシリンダ５から出発する排気管６が 配置されていて、この排気管はシリンダ列１．２毎統合さ、れて管片７内に案内 されている。管片７には、シリンダ列１，２の排ガスをケーシング９に供給する 排気マニホルド８が接続されている。ケーシング９は内燃機関の端部側で内燃機 関の長手方向Ｆに対して横方向に延びていてかつ楕円形横断面の面を有している （第４図参照）。中央に配置された膨張室１０内には垂直に両排気マニホルド８ の端部分１１が連通していて、この端部分は端部側でカバー１２によって閉じら れていてかつ周面１３に半径方向の開口１４を備えている。

膨張室１０の両側には円形の管区分１５が配置されていて、この管区分１５は穿 孔された端面側の薄板１６によって膨張室１０を制限していてかつ端部側でケー シング９の閉鎖カバー１７内に保持されている。管区分１５内には主触媒１８を 成す２つのモノリス１９が軸方向で間隔をおいて配置されている。従ってケーシ ング９と閉鎖カバー１７と薄板１６と管区分１５との間にそれぞれ１つの緩衝容 積Ｖが形成される。

ケーシング９の外部で両側に排ガス用の排気部２０が配置されていて、この排気 部は閉鎮カバー１７に接続された端部消音器２１及び大気に接続された終端管２ ２を有している。

本発明の第１実施例（第１図）では排気マニホルド８内に切換え可能な始動触媒 ２５が配置されていて、この始動触媒はフラップ２６によって閉鎖可能な中央通 路２７と触媒材料を有する環状通路２８とを有している。排気マニホルド８を膨 張室１０の流入部の手前で統合して案内し、１つの端部分１１のみを中央で膨張 室ｌＯ内に配置することができる（第３図参照）。

主触媒１８及び始動触媒２５の機能性を制御するために並びに内燃機関に供給さ れる燃料・空気混合気を調整するために、排ガス内の酸素含有量を検出する多数 のラムダセンサが排気装置内に配置されている。第１の２つのラムダセンサＬＬ は始動触媒２５の上流側に、かつ第２のラムダセンサＬ２は膨張室１０内に、か つ第３の２つのラムダセンサＬ３は主触媒１８の下流側に配置されている。

第２図の第２実施例では膨張室１０は壁２９によって部分室３０．３１に分割さ れていて、この部分室３０．３１内にはそれぞれ１つの端部分１１が連通してい る。この場合、それぞれの部分室３０．３１内にはラムダセンサＬ２が配置され ている。

この実施例ではケーシング９は二重壁状に熱交換器３２として構成されている。

流入部（図示せず）を介して熱交換器３２には加熱される新鮮空気が供給され、 この新鮮空気は排ガス内に含まれる熱エネルギによって加熱されかつ管片３３を 介して加熱空気として自動車の内室に供給される。

本発明の両実施例では、排気マニホルド８内の始動触媒２５の代りにシリンダ５ のそれぞれの排気管６に固有の始動触媒２５を配属することができる。

第３図に第３実施例では始動触媒２５を用いない排気装置が図示されていて、こ の場合、排気マニホルド８は膨張室１０の流入部の手前で統合されて案内されて いてかつ共通の端部分１１によって膨張室１０に連通しているが、第１図の実施 例の場合のように２つの端部分１１を配置することもできる。

第１のラムダセンサＬ１は膨張室１０内にかつそれぞれの第２のラムダセンサＬ ２は主触媒１８の下流側に配置されている。

熱交換器３２は上記全ての実施例において選択的に設けることができる。

それぞれ第１のラムダセンサＬｌは燃料・空気混合気を調整するために、かつ、 第２及び！１３のラムダセンサＬ２もしくはＬ３は触媒１８．２５を制御するた めに用いられる。

常にできるだけ迅速な調整が所望されるので、第３実施例（第３図）においてそ れぞれ１つのラムダセンサＬ１をそれぞれの管片７内に配置することができる。

第１ラムダセンサＬｌ及び第２のラムダセンサし２の間もしくは第２のラムダセ ンサＬ２及び第３のラムダセンサＬ３の間の差信号によって触媒１８．２５の機 能性が制御される。

内燃機関の運転中には排ガスは図示の矢印に沿って排気装置内で案内される。

内燃機関始動直後には排ガスは中央通路２７の閉鎮状態で環状通路２８を介して 導かれ、この場合、比較的小さな始動触媒２５が迅速に加熱されひいては早期に 既に排ガス浄化が行われる。

詳細に図示されていないが、主触媒１８の始動温度に達した場合にはフラップ２ ６によって中央通路２７が開放されるので、排ガスは抵抗の極めて僅かな進路を 進み、最早環状通路２８を貫流しないか又は僅かに環状通路２８を貫流するに過 ぎない。これによって耐用寿命が高められる。

次いで排気マニホルド８により排ガスは端部分１１を介して膨張室１０に案内さ れる。第１及び第３実施例によれば内燃機関の全てのシリンダ５の排ガスは遅（ とも膨張室１０内で混合され、次いで２つの同じ排気流Ａに分割される。この排 気ｆｉＡは主触媒１８を貫流しかつ次いでそれぞれ１つの排気部２０を介して大 気中に放出される。

本発明の第２実施例では、壁２９に基づきシリンダ列１．２の排ガス間の混合は 行われない。この場合、排ガスはそれぞれのシリンダ列１，２のために完全に別 個に案内されて処理される。

全ての実施例では緩衝容積■は薄板１６内の穴３４（第４図参照）を介して膨張 室１０の容積に連結されている。

国際調査報告 国際調査報告 １４／１Ｇ／９１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．多シリンダ式内燃機関の排気装置であって、排ガスが排気マニホルドを介し てほぼ中央でケーシングに供給され、このケーシングが供給部とは反対側の端部 に触媒を有していて、この場合、排ガス全体が触媒の下流側で大気中に放出され る形式のものにおいて、少なくとも１つの排気マニホルド（８）が端部分（１１ ）によって、中央でケーシング（９）内に配置された膨張室（１０）に連通して いて、触媒（主触媒１８）を貫流するそれぞれの排ガス流（Ａ）が別個の排気部 （２０）を介して大気中に放出されることを特徴とする、内燃機関の排気装置。 ２．２列に統合されたシリンダとシリンダから排気マニホルドに案内された排気 管とを備え、それぞれのシリンダ列（１，２）に、端部分（１１）によって膨張 室（１０）内に連通する排気マニホルド（８）が配属されている、請求項１記載 の排気装置。 ３．内燃機関の長手方向（Ｆ）に対して横方向に延びるケーシング（９）が設け られている、請求項１記載の排気装置。 ４．端部分（１１）が円筒状に形成された膨張室（１０）内に垂直に連通してい る、請求項２記載の排気装置。 ５．端部分（１１）が端部側で閉鎖されていてかつ周面（１３）に半径方向の開 口（１４）を有している、請求項１又は２記載の排気装置。 ６．それぞれの排気マニホルド（８）が触媒（始動触媒２５）を有している、請 求項１から５までのいずれか１項記載の排気装置。 ７．それぞれの始動触媒（２５）が閉鎖可能な中央通路（２７）と中央通路を取 り囲む触媒材料を含有する環状通路（２８）とを有している、請求項６記載の排 気装置。 ８．ケーシング（９）が、排ガスの熱エネルギによって新鮮空気を加熱する、管 片（３３）を備えた熱交換器（３２）として、二重壁状に構成されている、請求 項１記載の排気装置。 ９．端部分（１１）の間で膨張室（１０）内に部分室（３０，３１）を制限する 壁（２９）が配置されている、請求項２記載の排気装置。 １０．それぞれの触媒（主触媒１８，始動触媒２５）の上流側及び／又は下流側 にラムダセンサ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）が配置されている、請求項１から９までの いずれか１項記載の排気装置。 １１．それぞれの始動触媒（２５）の上流側及びそれぞれの主触媒（１８）の下 流側及び膨張室（１０）内にラムダセンサ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）が配置されてい る、請求項１から１０までのいずれか１項記載の排気装置。 １２．それぞれの排気管（６）に固有の触媒（始動触媒２５）が配属されている 、請求項１から１１までのいずれか１項記載の排気装置。