JPH09500434A - 一次配管付き排気コレクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ピストン形多シリンダ内燃エンジンから共通流路に向かう排気ガスを集めるための一次配管（１０〜１４）付き排気コレクタである。排気システムを軽量化した熱損を軽減するためにコレクタの外周壁（１８）を少なくとも主要部分まで前記一次配管（１０〜１４）により形成している。

Description

【発明の詳細な説明】 一次配管付き排気コレクタ 技術分野 本発明は、ピストン形多シリンダ内燃エンジンより共通流路へ排気ガスを集め る一次配管付き排ガスコレクタに関する。 先行技術 内燃エンジンの排ガスを浄化するシステムにおいて最も重要な構成品は、スリ ー・ウェイ・カタリチック・コンバータである。このコンバータは窒素酸化物、 炭化水素及び一酸化炭素を、窒素、水及び二酸化炭素に変換する。但し、この変 換は触媒がその使用温度（略３００℃）に達するまでは開始されない。触媒コン バータが迅速にスタート出来るように、通常出来るだけエンジンの近くに配置す るが、その際、高すぎる温度またはガスの流速により損傷をうけないように配慮 しなければならない。これは、エンジンの排気孔と排気管コレクタとの間の排気 管長が相対的に短くなることを意味する。 触媒コンバータの作動条件を考慮すると、エンジンの出力比を適切な範囲の出 力と回転数に適応出来るように、一次の減圧波を活用する目的で、排気管の長さ を最適化するのは不可能である。一次配管を所望の長さにすると、触媒コンバー タが作動温度に達するまでに、受け 入れ難いほどの時間が掛かることになる。このように時間が掛かる主な原因は、 管が肉厚で、加熱される面がコールドスタート期間、加熱されなければならない からである。 内燃エンジンの触媒による浄化を広い動作範囲で最適に機能させるために、触 媒コンバータが、特に涼しい気候時に、適切な時間内で完全に使用温度に達しエ ンジンが歪み無く稼働するような種々の付加装置が試験されている。 その結果、２台の触媒コンバータをタンデムに使用することによりコールドス タート時の排気ガスの排出を低減出来ることが知られている。２台の触媒コンバ ータの中の１台は、比較的に小型で迅速に加熱出来る。排気ガスが規定の使用温 度に達したら、もう１台の主触媒コンバータに切り替える。始動触媒コンバータ と主触媒コンバータを備えた各種システムが、例えば、ＵＳ ３４４,８１７、 ＵＳ ４,４４４,０１２およびＵＳ ４,８１７,３８５に記載されている。 ＳＥ ９１０１１２５−４には、触媒コンバータと排気サイレンサを低ひずみ 用サイズにしたシステムが記載されている。高性能範囲に移行する際に生じる高 い排気抵抗が検出されると、触媒コンバータを通る通路が弁作用により開路し、 排気システムは高性能範囲に適応する。 しかしながら、上記の解決法は、主触媒コンバータや制御モードの切替えバル ブを用いるために、価格の増大と排気ガス浄化システム中の機能障害を惹起する 危険性がある。 発明の目的 従って、本発明の目的は、ガスの動的動作を利用出来る十分な長さを有し、コ レクタシステムがかさばったり、材料を余分に使用することなく、また重量増や 触媒コンバータを使用温度まで加熱する時間を引延ばしたりすることのない、複 数の一次配管付き排気コレクタを供給することである。 解決法 本発明によれば、上記目的は、複数の一次配管によりコレクタの少なくとも主 要部に至るまで外周壁を形成することにより達成される。このように複数の一次 配管をコレクタと一体にすることにより、前記一次配管がガスの運動に有利な長 さを持ち得、複雑な方法によることなく、コレクタシステムに接続された触媒コ ンバータが使用温度に達するまでに要する時間を短縮することが出来る。 本発明の好ましい実施例によれば、前記コレクタが、前記一次配管を主として 接線方向に接続した長楕円形のシリンダ室を形成する。 この設計によれば、排気ガスは接線方向に向けてコレクタ内に進入して軸方向 の流れに変わり、より均等な排気ガス流になって前記コレクタに接続した単体（ モノリス）触媒に向かうので、前記単体触媒をより効果的に使用できる。 前記一次配管は、前記コレクタの周りにつるまき状または螺旋状の いずれかに巻くことが出来る。前記管の長さは、前記コレクタの周りの少なくと もおよそ一回転の距離に当たることが望ましい。 本発明の好ましい実施例の場合、複数の一次配管を、互いに接しながら共通の 壁部により境界が定められるように密着させて一回転近く巻きつけている。この 設計により、周囲への熱放射がさらに低減される。 前記一次配管は、０.５メートルから２.０メートルの長さを持つことが出来、 その直径は、排気弁と入口弁の間に重なりが生じた場合に、エンジンの回転速度 範囲内で、各々の排気弁に後方反射の負圧波を与えるような直径とすることが望 ましい。 前記コレクタは少なくとも一つの触媒セルに接続することが望ましい。 前記一次配管が角断面を有する場合、完全に隔壁の役割を果たすことが出来る 。 図面の説明 下記の添付図を参照し、本発明の一実施態様につき詳述する。 第１図は、本発明による一次配管付き排気コレクタを示す上面概略図である。 第２図は、第１図の排気コレクタの下面図である。 第３図は、第１図の線II−IIについての断面図である。 好ましい実施態様 図示の排気コレクタは、５本の一次配管１０〜１４を有しており、各管は図示 していない内燃エンジンに共通の集合フランジ１５により接続出来る。より多い または少ない本数の一次配管を有する他形式の装置も勿論考えられる。 前記一次配管は出来る限り短い距離を延伸して中心に位置する管１２と合流す る。前記一次配管は、管１１と１３が管１２と一緒になり、管１０と１４が管１ １と１３と各々一緒になる点から、平行して延伸しコレクタ１６に入る。このコ レクタは長楕円形をしており前記管の長さ方向と交差して延伸し触媒コンバータ １７に入る。該コンバータには後続の排気サイレンサを取り付けるフランジを備 えている。 第２図及び第３図から明らかなように、前記一次配管は前記コレクタ１６に入 るまでに少なくとも１回、該コレクタの周りに螺旋状に巻きつける。従って、前 記一次配管の直径方向の内隔壁１８は協働して前記コレクタの外周壁を形成する ことが出来る。前記一次配管と前記コレクタをこのように一体化することにより 、これらの構成品の製作材料が節減される。コールドスタート時に加熱する材料 が少ないので、触媒コンバータ１７は迅速に使用温度に到達することが出来る。 さらに、前記コレクタの外周壁が比較的冷たい周囲気体と接触しないため、熱放 射が低減される。 本発明の好ましい実施例によれば、前記一次配管は１つの方形断面を有してい る。これは、前記一次配管を互いに接して延伸し共通の壁部で区切ることが出来 、前記コレクタシステム用材料と重量を一層軽 減出来ることを示唆している。 前記一次配管は前記コレクタの周りを螺旋状またはつるまき状に巻き付けるこ とが可能である。 本発明は、上述の実施態様に限定されるものではなく、特許請求範囲の範囲に おいて種々の変更が考えられる。本発明による前記装置は、自家用車、トラック 、バス、オートバイ、更にはモータボートに用いると有利である。前記一次配管 と前記コレクタを一体化することにより触媒コンバータを有さない排気システム にも使用できる有利さが得られる。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９４年１２月５日 【補正内容】 補正された特許請求の範囲 １．ピストン形多シリンダ内燃エンジンから共通流路への排気ガスを集めるため の一次配管（１０〜１４）付き排気コレクタにおいて、前記コレクタの外周壁（ １８）を少なくとも主要部分に至るまで前記一次配管（１０〜１４）の内側壁部 により形成していることを特徴とする排気コレクタ。 ２．前記コレクタ（１６）が前記一次配管（１０〜１４）を主として接線方向に 接続する長楕円形の円筒室を形成していることを特徴とする請求項１に記載の排 気コレクタ。 ３．前記一次配管（１０〜１４）を前記コレクタ（１６）の周りに螺旋状に巻い たことを特徴とする請求項２に記載の排気コレクタ。 ４．前記一次配管（１０〜１４）を前記コレクタ（１６）の周りにつるまき状に 巻いたことを特徴とする請求項２に記載の排気コレクタ。 ５．前記一次配管（１０〜１４）を前記コレクタ（１６）の周りを少なくとも略 １回転巻きつけたことを特徴とする請求項３または４に記載の排気コレクタ。 ６．前記一次配管（１０〜１４）を互いに接して共通の壁部材（１９）により境 界を定められるように共に密着巻きしたことを特徴とする請求項５に記載の排気 コレクタ。 ７．前記一次配管（１０〜１４）が０.５メートルから２.０メートルの範囲の長 さを持ち、前記エンジンの回転数範囲において、排気弁と入口弁の間で重なりが 生じた時に、各々の排気弁に後方反射の負圧波を供給できる直径を有することを 特徴とする請求項１乃至６のいずれ かに記載の排気コレクタ。 ８．少なくとも１つの触媒セルに接続したことを特徴とする請求項１に記載の排 気コレクタ。 ９．前記一次配管（１０〜１４）が方形断面を有することを特徴とする請求項１ に記載の排気コレクタ。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１０月２７日 【補正内容】 補正された明細書 発明の目的 従って、本発明の目的は、ガスの動的動作を利用出来る十分な長さを有し、コ レクタシステムがかさばったり、材料を余分に使用することなく、また重量増や 触媒コンバータを使用温度まで加熱する時間を引延ばしたりすることのない、複 数の一次配管付き排気コレクタを供給することである。 解決法 本発明によれば、この目的は、複数の一次配管をコレクタの周りに接線方向に 巻きつけ、前記コレクタの少なくとも主要部に近接する前記一次配管の壁面で前 記コレクタの周りに外周壁を形成することにより達成される。このように複数の 一次配管をコレクタと一体にすることにより、前記一次配管がガスの運動に有利 な長さを持ち得、複雑な方法によることなく、コレクタシステムに接続された触 媒コンバータが使用温度に達するまでに要する時間を短縮することが出来る。 本発明の好ましい実施例によれば、前記コレクタが、前記一次配管を主として 接線方向に接続した長楕円形のシリンダ室を形成する。 この設計によれば、排気ガスは接線方向に向けてコレクタ内に進入して軸方向 の流れに変わり、より均等な排気ガス流になって前記コレクタに接続した単体（ モノリス）触媒に向かうので、前記単体触媒をより効果的に使用できる。 前記一次配管は、前記コレクタの周りにつるまき状または螺旋状の 補正された特許請求の範囲 １．ピストン形の多シリンダ内燃エンジンから共通流路に向かう排気ガスを集め るための一次配管（１０〜１４）付き排気コレクタにおいて、前記一次配管（１ ０〜１４）を前記コレクタの周りに接線方向に巻きつけ、前記コレクタ（１６） に隣接する前記一次配管の壁面が少なくとも主要部分に至るまでの前記コレクタ の外周壁（１８）を形成していることを特徴とする排気コレクタ。 ２．前記コレクタ（１６）が前記一次配管（１０〜１４）を主として接線方向に 接続する長楕円形の円筒室を形成していることを特徴とする請求項１に記載の排 気コレクタ。 ３．前記一次配管（１０〜１４）を前記コレクタ（１６）の周りに螺旋状に巻い たことを特徴とする請求項２に記載の排気コレクタ。 ４．前記一次配管（１０〜１４）を前記コレクタ（１６）の周りにつるまき状に 巻いたことを特徴とする請求項２に記載の排気コレクタ。 ５．前記一次配管（１０〜１４）を前記コレクタ（１６）の周りを少なくとも略 １回転巻きつけたことを特徴とする請求項３または４に記載の排気コレクタ。 ６．前記一次配管（１０〜１４）を互いに接して共通の壁部材（１９）により境 界を定められるように共に密着巻きしたことを特徴とする請求項５に記載の排気 コレクタ。 ７．前記一次配管（１０〜１４）が０.５メートルから２.０メートルの範囲の長 さを持ち、前記エンジンの回転数範囲において、排気弁と入口弁の間で重なりが 生じた時に、各々の排気弁に後方反射の負圧波 を供給できる直径を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の 排気コレクタ。 ８．少なくとも１つの触媒セルに接続したことを特徴とする請求項１に記載の排 気コレクタ。 ９．前記一次配管（１０〜１４）が方形断面を有することを特徴とする請求項１ に記載の排気コレクタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ピストン形の多シリンダ内燃エンジンから共通流路に向かう排気ガスを集め るための一次配管（１０〜１４）付き排気コレクタにおいて、前記コレクタの外 周壁（１８）が少なくとも主要部分まで前記一次配管（１０〜１４）により形成 されていることを特徴とする排気コレクタ。 ２．前記コレクタ（１６）が前記一次配管（１０〜１４）を主として接線方向に 接続する長楕円形の円筒室を形成していることを特徴とする請求項１に記載の排 気コレクタ。 ３．前記一次配管（１０〜１４）を前記コレクタ（１６）の周りに螺旋状に巻い たことを特徴とする請求項２に記載の排気コレクタ。 ４．前記一次配管（１０〜１４）を前記コレクタ（１６）の周りにつるまき状に 巻いたことを特徴とする請求項２に記載の排気コレクタ。 ５．前記一次配管（１０〜１４）を前記コレクタ（１６）の周りを少なくとも略 １回転巻きつけたことを特徴とする請求項３または４に記載の排気コレクタ。 ６．前記一次配管（１０〜１４）を互いに接して共通の壁部材（１９）により境 界を定められるように共に密着巻きしたことを特徴とする請求項５に記載の排気 コレクタ。 ７．前記一次配管（１０〜１４）が０.５メートルから２.０メートルの範囲の長 さを持ち、前記エンジンの回転数範囲において、排気弁と入口弁の間で重なりが 生じた時に、各々の排気弁に後方反射の負圧波を供給できる直径を有することを 特徴とする請求項１乃至６のいずれ かに記載の排気コレクタ。 ８．少なくとも１つの触媒セルに接続したことを特徴とする請求項１に記載の排 気コレクタ。 ９．前記一次配管（１０〜１４）が方形断面を有することを特徴とする請求項１ に記載の排気コレクタ。