JPH0932544A

JPH0932544A - 排気通路構造

Info

Publication number: JPH0932544A
Application number: JP18453195A
Authority: JP
Inventors: Kinichi Iwachidou; 均一岩知道
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-07-20
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 1997-02-04

Abstract

(57)【要約】【課題】２次エアシステムによるエンジンに用いて好
適な排気通路構造に関し、排気通路内の排ガスの燃焼を
良くし、２次エア供給の効果を十分発揮させる。【解決手段】多気筒エンジンの複数の排気ポートに接
続されるシリンダヘッド接続部１５を有する集合型排気
通路部１４をそなえ、シリンダヘッド接続部１５の奥行
きの長さＳを、集合型排気通路部１４内で多量の排ガス
燃焼が行なわれるような長さに設定するように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気通
路構造、特に排気通路に２次エアを供給するエンジンに
用いて好適な排気通路構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、排ガス低減のために行なわれ
ている２次エアシステムは、エンジンの始動直後に２次
エアを排気マニホールドに投入することにより、排気ガ
ス中のＣＯ，ＨＣ等の未燃焼分の酸化を促し、触媒が活
性化するまでの時間を短縮するようにしているもので
る。

【０００３】図１４は従来における一般的な２次エアシ
ステムの全体構成図であるが、この図１４において、１
はエンジン、２は吸気通路、３は排気通路であり、パイ
ロット通路５に設けられたソレノイドバルブ４により、
カットオフバルブ６を制御することによって、２次エア
ポンプ７を通じて吸入されたエアを、カットオフバルブ
６及びチェックバルブ８を経て、排気通路３における複
数の排気マニホールド９のそれぞれに投入するよう構成
されている。

【０００４】また、排気通路３にはフロント触媒１０お
よびメイン触媒１１が設けられ、且つ両触媒１０，１１
の上流側にはそれぞれＯ₂センサ１２，１３が設けられ
ている。このような構成により、電子制御ユニットにて
ソレノイドバルブ４を介してカットオフバルブ６を制御
して、排気マニホールド９に２次エアを供給し、排ガス
中の未燃成分（ＣＯ，ＨＣ）の酸化を促して、フロント
触媒１０の触媒が活性化するまでの時間を短縮した後、
ある程度の時間を経過して２次エアの供給を停止するよ
うにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の分岐された排気マニホールドのそれぞれに２
次エアを投入するものでは、排気通路内での排ガス中の
未燃成分の酸化が、なお十分に行なわれないことがあっ
て、２次エア供給の効果が十分に期待できないという課
題がある。

【０００６】本発明は、このような課題に鑑み創案たれ
たもので、複数の隣接するシリンダヘッド側接続部の奥
行きの長さを、排気通路内で多量の一酸化炭素が燃焼し
うる長さに設定することにより、２次エア供給の効果を
十分発揮し、排気ガス中の未燃成分の酸化を促すように
した排気通路構造を提供することを目的としている。ま
た、本発明は、シリンダヘッド側接続部の奥行きの長さ
を５０ｍｍ程度或いはそれ以下に設定し、排気ポートか
らの排気ガスを速やかに集合型排気通路部に送ることに
より、２次エア供給の効果を最も良く発揮するようにし
た排気通路構造を提供することを目的としている。

【０００７】また、本発明は、シリンダヘッドに形成さ
れる複数の排気ポートに対し単一シリンダヘッド接続部
を接続し、複数の排気ポートからの排気ガスを速やかに
集合型排気通路部に送るようにすることにより、２次エ
ア供給の効果を十分発揮するようにした排気通路構造を
提供することを目的としている。さらに、本発明は、シ
リンダヘッド側接続部と集合型排気通路部とマフラ側接
続部とからなる排気通路部材が、板金部材をモナカ合わ
せして構成されることにより、この排気通路構造を簡易
且つ安価に提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項１記載の排気通路構造は、多気筒
エンジンのシリンダヘッドに形成された複数の隣接する
排気ポートに接続される複数のシリンダヘッド側接続部
と、マフラに接続されるマフラ側接続部と、該複数のシ
リンダヘッド側接続部と該マフラ側接続部を連通する集
合型排気通路部とをそなえ、相互に隣接する該複数のシ
リンダヘッド側接続部の奥行きの長さが、多量の一酸化
炭素の燃焼が可能な範囲内の長さに設定されていること
を特徴としている。

【０００９】また、本発明の請求項２記載の排気通路構
造は、該複数のシリンダヘッド側接続部の奥行きが、５
０ｍｍ程度或いはそれ以下の長さに設定されていること
を特徴としている。また、本発明の請求項３記載の排気
通路構造は、多気筒エンジンのシリンダヘッドに形成さ
れた複数の隣接する排気ポートに接続される単一シリン
ダヘッド側接続部と、マフラに接続されるマフラ側接続
部と、該単一シリンダヘッド側接続部と該マフラ側接続
部を連通する集合型排気通路部とをそなえて構成されて
いることを特徴としている。

【００１０】さらに、本発明の請求項４記載の排気通路
構造は、該シリンダヘッド側接続部と該マフラ側接続部
と該集合型排気通路部とからなる排気通路部材が、板金
部材をモナカ合わせにすることにより構成されているこ
とを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明すると、図１〜図９は本発明の排気
通路構造の実施形態を示すもので、図１は本発明による
排気通路部材の斜視図、図２は図１を矢印ＩＩ方向から
見た平面図、図３は図１を矢印ＩＩＩ方向から見た正面
図、図４は図１を矢印ＩＶ方向から見た側視図、図５は
本発明の一実施形態としての排気通路構造と２次エアシ
ステムとを組み合わせた例を示す全体構成図、図６は本
発明の他の実施形態を示す排気通路部材の斜視図、図７
は図６を矢印ＶＩＩ方向から見た平面図、図８は他の実
施形態による排気通路部材をシリンダヘッドに取り付け
た図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視による断面図、図９
は本発明の他の実施形態としての排気通路構造と２次エ
アシステムとを組み合わせた例を示す全体構成図であ
り、また図１０〜１３は本発明と従来例の実験データを
示すもので、図１０（ａ），（ｂ）は本発明と従来例に
よる排ガス量を比較した曲線グラフ、図１１（ａ），
（ｂ）は本発明と従来例による排ガス量を比較した棒グ
ラフ、図１２，１３は本発明と従来例による排気通路部
材内の排ガス燃焼度の比較図であり、図１〜９中、図１
４と同じ符号はほぼ同一部分を示している。

【００１２】さて、図１〜図４に示す排気通路部材９
は、４気筒エンジンに接続されて排気通路３の一部を構
成するもので、この排気通路部材９は、胴体部分を形成
する集合型排気通路部１４と、シリンダヘッドの排気ポ
ートに接続される４つの開口を有するシリンダヘッド側
接続部１５と、マフラ側につながる排気通路に接続され
る１つの開口を有するマフラ側接続部１６とから構成さ
れている。

【００１３】そして、４つの開口を有するシリンダヘッ
ド側接続部１５は、ほぼ三角形状をなす集合型排気通路
部１４の前縁から突き出した筒状に形成されており、こ
の突き出し部の長さ、すなわちシリンダヘッド側接続部
１５の奥行きの長さが、集合型排気通路部１４内で、排
ガス中の一酸化炭素が最も多く燃焼される範囲内の長さ
に設定されている。

【００１４】そこで、この長さを設定した具体的根拠に
ついては後述するとして、このシリンダヘッド側接続部
１５の奥行きの長さＳを、５０ｍｍ程度或いはそれ以下
の短さに設定するのが好ましい。さらに、シリンダヘッ
ド側接続部１５と集合型排気通路部１４とマフラ側接続
部１６から成る排気通路部材９は、複数の板金部材９
ａ，９ｂをモナカ合わせ（もなか菓子の外殻が２つの外
殻部分を合わせて作られるように、複数の部材を両側か
ら合体して形成される状態）して、たとえば溶接などで
固定することにより構成されている。

【００１５】なお、図１，４中の１７は、モナカ合わせ
による排気通路部材９の接合線を示しており、また、１
８は排気通路部材９のシリンダヘッド側への取付部材、
１９は同じくマフラ側への取付部材を示している。な
お、このような構成の排気通路部材９における各シリン
ダヘッド側接続部１５には、図５に示すように、カット
オフバルブ６を制御することによって、２次エアポンプ
７を通じて吸入されたエアが、カットオフバルブ６及び
チェックバルブを経てそれぞれに投入されるようになっ
ている。なお、カットオフバルブ６の開閉制御は、図１
４を用いて説明した要領で行なわれる。即ち、パイロッ
ト通路５に設けられたソレノイドバルブ４により、カッ
トオフバルブ６を制御することによって、２次エアポン
プ７を通じて吸入されたエアが、ソレノイドバルブ４及
びチェックバルブ８を経て、排気通路３側（各シリンダ
ヘッド側接続部１５）に投入されるのである。

【００１６】つぎに、上記したシリンダヘッド側接続部
１５の奥行きの長さを５０ｍｍ程度或いはそれ以下に設
定した根拠を、図１０（ａ），（ｂ）に基づいて説明す
る。まず、このデータを作成するに当たって用いた資料
について説明すると、資料Ａは、図１２，１３のＡに示
すように、シリンダヘッド側接続部１５と集合型排気通
路部１４を有する本発明による集合型の排気マニホール
ド（以下必要に応じ集合型エキマニという）であり、資
料Ｂは、図１２のＢに示すように、分岐管がマフラ側接
続部傍まで延在して集合される現生産型の排気マニホー
ルド（以下必要に応じ生産型エキマニという）であり、
資料Ｃは、図１３のＣに示すように、シリンダヘッド側
接続部の各接続口の間から内方に向けて放射状の隔壁を
設けた排気マニホールド（以下必要に応じ隔壁付エキマ
ニという）である。

【００１７】すなわち、図１０（ａ）において、ＮＭＨ
Ｃ（メタンを除くＨＣ）の検出量が、本発明によるシリ
ンダヘッド側接続部１５の奥行きが５０ｍｍ以下の集合
型エキマニＡでは０．０４g/mileであるのに対して、隔
壁付エキマニＣおよび生産型エキマニＢでは０．０８g/
mile程度である。また、図１０（ｂ）において、ＣＯの
検出量が、本発明によるシリンダヘッド側接続部１５の
奥行きが５０ｍｍ以下の集合型エキマニＡでは０．０４
g/mile以下であるのに対して、隔壁付エキマニＣおよび
生産型エキマニＢでは０．０６〜０．０８g/mile程度で
ある。

【００１８】そして、上記の結果を棒グラフで表すと、
図１１（ａ），（ｂ）に示すように、ＮＭＨＣとＣＯの
検出値は、本発明の集合型エキマニＡによるものが、生
産型エキマニＢによるものの半分以下である。なお、図
１２，１３は排気マニホールドの形状の違いによる触媒
活性化の促進効果を比較したもので、集合型エキマニＡ
は生産エキマニＢに比べて始動直後の排気マニホールド
出口の温度が約２００°Ｃ高くなり、排気マニホールド
内部で多量のＣＯが燃焼していることが分かる。

【００１９】しかし、集合型エキマニＡのポート出口に
隔壁を設けた隔壁付エキマニＣでは温度上昇は得られ
ず、排気と２次エアとの混合状態が排気マニホールド内
での燃焼に大きく影響していることが分かる。このよう
なことから、２次エア投入システムにおいては、シリン
ダヘッド側接続部１５の奥行きの長さＳを５０ｍｍ以下
の短さに設定することにより、図１１（ａ），（ｂ）に
も示すように、極めて大きな排ガス低減効果を得ること
ができた。

【００２０】以上説明したように、本排気通路構造は、
排気通路部材９を集合型排気通路部１４を有する集合型
とすることにより、各部の干渉によりＨＣ，ＣＯの酸化
が促進されるもので、これによって２次エア供給の効果
を十分に発揮し、排気ガス中の未燃成分の酸化を促進し
得る効果がある。さらに、この排気通路部材９を、２つ
の板金部材９ａ，９ｂをモナカ合わせにすることにより
構成しているので、製作が容易で製品を安価に提供し得
る効果がある。

【００２１】つぎに、本発明の他の実施形態について説
明すると、図６〜８において、シリンダヘッド２０の一
部には、隣接する複数の排気ポート２１，・・が形成さ
れている。そして、排気通路部材９は、集合型排気通路
部１４の一方側が、上記４つの排気ポート２１，・・全
部を包含する１つの大きな開口を有するシリンダヘッド
側取付部材１５′として形成され、他方側は前述した実
施形態と同様に１つの小さな開口を有するマフラ側接続
部１６として形成されている。

【００２２】したがって、この排気通路部材９をシリン
ダヘッド２０に取り付けると、図７に示すように、排気
ポート２１から排出される排気ガスは集合型排気通路部
１４′内に直接入り、集合型エキマニＡが形成されたと
同じ形態となる。なお、このような構成の排気通路部材
９におけるシリンダヘッド側接続部１５′には、図９に
示すように、カットオフバルブ６を制御することによっ
て、２次エアポンプ７を通じて吸入されたエアが、カッ
トオフバルブ６及びチェックバルブを経てそれぞれに投
入されるようになっている。なお、カットオフバルブ６
の開閉制御については、図１４を用いて説明した要領で
行なわれる。即ち、パイロット通路５に設けられたソレ
ノイドバルブ４により、カットオフバルブ６を制御する
ことによって、２次エアポンプ７を通じて吸入されたエ
アが、ソレノイドバルブ４及びチェックバルブ８を経
て、排気通路３側（シリンダヘッド側接続部１５′）に
投入されるのである。

【００２３】このような構成により、集合型排気通路１
４′内でのＨＣ，ＣＯの酸化が促進され、２次エア供給
の効果を十分発揮し得る効果がある。さらに、この排気
通路部材９を、２つの板金部材９ａ，９ｂをモナカ合わ
せにすることにより構成しているので、製作が容易で製
品を安価に提供し得る効果がある。

【００２４】なお、上述した実施形態では、排気通路部
材と２次エアシステムの組み合わせの説明をしたが、何
らこれらに限定されることなく、本発明は２次エアシス
テムと組み合わせない場合でも、ＨＣ，ＣＯの低減の効
果を得ることは言うまでもない。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の排気通路構造によれば、多気筒エンジンのシリン
ダヘッドに形成された複数の隣接する排気ポートに接続
される複数のシリンダヘッド側接続部と、マフラに接続
されるマフラ側接続部と、該複数のシリンダヘッド側接
続部と該マフラ側接続部を連通する集合型排気通路部と
をそなえ、相互に隣接する該複数のシリンダヘッド側接
続部の奥行きの長さが、多量の一酸化炭素の燃焼が可能
な範囲内の長さに設定されているので、排ガス中の未燃
成分の酸化を促し、２次エア供給の効果を十分発揮し得
る利点がある。

【００２６】また、本発明の請求項２記載の排気通路構
造はよれば、該複数のシリンダヘッド側接続部の奥行き
が、５０ｍｍ程度或いはそれ以下の長さに設定されてい
るので、２次エア供給の効果を最も良く発揮し得る利点
がある。また、本発明の請求項３記載の排気通路構造に
よれば、多気筒エンジンのシリンダヘッドに形成された
複数の隣接する排気ポートに接続される単一シリンダヘ
ッド側接続部と、マフラに接続されるマフラ側接続部
と、該単一シリンダヘッド側接続部と該マフラ側接続部
を連通する集合型排気通路部とをそなえて構成されてい
るので、複数の排気ポートからの排気ガスを速やかに集
合型排気通路部に送ることにより、２次エア供給の効果
を十分発揮し得る利点がある。

【００２７】さらに、本発明の請求項４記載の排気通路
構造によれば、該シリンダヘッド側接続部と該マフラ側
接続部と該集合型排気通路部とからなる排気通路部材
が、板金部材をモナカ合わせにすることにより構成され
ているので、排気通路部材の製作を容易且つ安価に提供
し得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による排気通路部材の斜視
図である。

【図２】図１を矢印ＩＩ方向から見た平面図である。

【図３】図１を矢印ＩＩＩ方向から見た正面図である。

【図４】図１を矢印ＩＶ方向から見た側視図である。

【図５】本発明の一実施形態としての排気通路構造と２
次エアシステムとを組み合わせた例を示す全体構成図で
ある。

【図６】本発明の他の実施形態を示す排気通路部材の斜
視図である。

【図７】図６を矢印ＶＩＩ方向から見た平面図である。

【図８】他の実施形態による排気通路部材をシリンダヘ
ッドに取り付けた、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視に
よる断面図である。

【図９】本発明の他の実施形態としての排気通路構造と
２次エアシステムとを組み合わせた例を示す全体構成図
である。

【図１０】（ａ），（ｂ）は本発明と従来例による排ガ
ス量を比較した曲線グラフである。

【図１１】（ａ），（ｂ）は本発明と従来例による排ガ
ス量を比較した棒グラフである。

【図１２】本発明と従来例による排気通路部内の排ガス
燃焼度の比較図である。

【図１３】本発明と従来例による排気通路部内の排ガス
燃焼度の比較図である。

【図１４】一般的な２次エアシステムの全体構成図であ
る。

【符号の説明】

１エンジン２吸気通路３排気通路４ソレノイドバルブ５パイロット通路６カットオフバルプ７２次エアポンプ８チェックバルブ９排気通路部材９ａ，９ｂ分割板金部材１０フロント触媒１１メイン触媒１２，１３Ｏ₂センサ１４，１４′ 集合型排気通路部１５，１５′ シリンダヘッド側接続部１６マフラ側接続部１７接合線１８シリンダヘッド側取付部材１９マフラ側取付部材２０シリンダヘッド２１排気ポートＳシリンダヘッド側接続部の奥行き

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多気筒エンジンのシリンダヘッドに形成
された複数の隣接する排気ポートに接続される複数のシ
リンダヘッド側接続部と、マフラに接続されるマフラ側接続部と、該複数のシリンダヘッド側接続部と該マフラ側接続部を
連通する集合型排気通路部とをそなえ、相互に隣接する該複数のシリンダヘッド側接続部の奥行
きの長さが、多量の一酸化炭素の燃焼が可能な範囲内の
長さに設定されていることを特徴とする、排気通路構
造。
【請求項２】該複数のシリンダヘッド側接続部の奥行
きが、５０ｍｍ程度或いはそれ以下の長さに設定されて
いることを特徴とする、請求項１記載の排気通路構造。
【請求項３】多気筒エンジンのシリンダヘッドに形成
された複数の隣接する排気ポートに接続される単一シリ
ンダヘッド側接続部と、マフラに接続されるマフラ側接続部と、該単一シリンダヘッド側接続部と該マフラ側接続部を連
通する集合型排気通路部とをそなえて構成されているこ
とを特徴とする、排気通路構造。
【請求項４】該シリンダヘッド側接続部と該マフラ側
接続部と該集合型排気通路部とからなる排気通路部材
が、板金部材をモナカ合わせにすることにより構成され
ていることを特徴とする、請求項１又は請求項３記載の
排気通路構造。