JPS6320809Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の排気浄化装置に関するもの
である。

現今の排気浄化装置においては、排気通路途中
における熱損失によつて触媒コンバータの暖機性
が低下されることを避けるために、排気マニホル
ドの直下に触媒コンバータを配設した触媒コンバ
ータ付排気マニホルドが用いられる傾向にある。
この触媒コンバータ付排気マニホルドは、通常、
排気マニホルドの中央部に、通路断面積の拡大さ
れた拡張室を有しており、この拡張室に左右から
排気マニホルドのポートが開口している。そして
中央の拡張室に通常酸素センサが配置されて、左
右の排気ポートから拡張室を通つて触媒コンバー
タへと流れる排気ガスの酸素濃度を検出するよう
になつている。

しかしながら、従来の触媒コンバータ付排気マ
ニホルドを備えた排気浄化装置においては、拡張
室を設けてガスの拡散をはかつても、排出ガスの
流速分布を均一にすることが難しかつたため触媒
を最大限に無駄なく利用することが難しかつた
他、拡張室の容積が大きいため排出ガスの流れに
乱れが生じて排気抵抗となつていた。

また、拡張室付排気マニホルドを備えた排気浄
化装置においては、酸素センサの振動による耐久
性の観点から素子部を余り長くすることができ
ず、排出ガスの主流中迄十分にその素子部を延設
することができないので、拡張室に取付けられる
酸素センサの排出ガス中の酸素濃度感知性は悪
く、充分な空燃比のフイードバツク制御ができな
かつた。

本考案は、従来の排気浄化装置における問題を
解消するために、排気マニホルドの構造に改良を
加えることにより、触媒入口における排出ガスの
流速を均一にし、触媒を効率よく活用させて触媒
容量の縮小化等を可能にするとともに、拡張室内
における排出ガスの乱れを減少させ、出力性能を
向上させることを目的とする。

また、本考案は左右の両排気ポートから拡張室
内に流入する排出ガスが酸素センサの素子部に均
等かつ充分に当るようにし、空燃比制御性ひいて
は排気浄化制御性の向上をはかることも別の目的
とするものである。

この目的を達成するために、本考案の排気浄化
装置においては、斜め左右から排気ポートが開口
される排気マニホルド中央部の拡張室は、そのシ
リンダヘツドと反対側の上壁面が拡張室容積を縮
小する方向に凹化され、絞り込まれて形成されて
いる。そして、望ましくは酸素センサは、絞り込
み部にかつ両排気ポートから等距離の位置に取付
けられており、その素子部は両排気ポート中心線
の交点付近でその下流側に向かつて延設されてい
る。また、望ましくは左右の両ポートの拡張室へ
の開口部は、触媒コンバータのシリンダヘツドマ
ニホルド取付面に平行な中心線よりもシリンダヘ
ツド側で結合しており、両排気ポートの中心線の
なす角度は180度よりも小に、そして極力小さく
設定されている。

このような排気浄化装置においては、拡張室上
壁面の絞り込みにより触媒入口における排出ガス
の流速の均一性が得られ、したがつて触媒全体の
有効利用がはかられる他、拡張室内における排出
ガスの乱れが少なくなり、エンジンの出力性能の
向上がはかられる。また、酸素センサの配設位置
を上記のように設定することにより、両排気ポー
トからの排出ガスの酸素センサへのあたりが均一
化されかつ十分にガス当りするようになり、空燃
比制御性の向上がはかられる。さらに両排気ポー
トの拡張室への結合位置をシリンダヘツド側にず
らすことにより、触媒入口における排出ガスの流
速分布の均一化が促進され、触媒の有効利用が助
長され、所期の目的が達成される。

以下に、本考案の排気浄化装置の望ましい実施
例を図面を参照しながら説明する。

第１図ないし第３図は本考案の第１実施例に係
る排気浄化装置を示している。図中１は排気マニ
ホルドで、左右に排気ポート２、３を有しており
中央部に拡張室４を有している。排気ポート２は
＃１、＃２気筒に連なるポート５、６を有し、排
気ポート３は＃３、＃４気筒に連なるポート７、
８を有している。排気ポート２、３は拡張室４に
左右斜めから開口しており、拡張室４で両排気ポ
ート２、３は合流している。拡張室４の左右方向
中央には酸素センサ９が取付けられており、その
素子部９ａは拡張室４内に突入している。拡張室
４の直下には触媒コンバータ１０が接続されてい
る。

上記の構造において、拡張室４の上壁面のうち
シリンダヘツドと反対側の壁面１１は、とくに第
３図に見られるように外側に向かつて凹状に絞り
込まれており、この絞り込み部１１に酸素センサ
９が取付けられている。この場合酸素センサ９
は、両排気ポート２、３の拡張室への開口部１
２、１３から等距離の位置に配設されている。ま
た、酸素センサ９の素子部９ａは、両排気ポート
２、３の中心線１４、１５の交点１６近傍に配設
されており、交点１６より下流側すなわち上下方
向に見て下側に配設されている。

上記のように拡張室４の上壁面を絞り込むこと
により、上壁面に沿つてシリンダヘツドと反対側
に流れがちになつていた排出ガスの流れがシリン
ダヘツド側に寄せられ、したがつて排出ガスの偏
流が是正されて触媒入口における排出ガスの流速
が均一化される。このため、触媒の全横断面に均
一に排出ガスが流れ、触媒を効率よく、最大限に
無駄なく活用することができる。これは触媒容量
の縮小が可能であることを意味し、触媒コンバー
タの車輌への搭載上の自由度の増加、コストおよ
び重量の低減もはかられ得る。

また、拡張室４の上壁面の絞り込みによつて拡
張室４内の容積が減らされ、それだけ排出ガスの
乱れも少なくなるので、エンジンの出力性能が向
上される。

また、拡張室４上面を絞り込むことにより、酸
素センサ９の検出部９ａを拡張室４中心部まで突
出することが可能となり、酸素センサへのガスあ
たりが良好になり、空燃比制御性も向上される。

さらに、酸素センサ９を両排気ポート２、３か
ら等距離に配設することにより、両排気ポート
２、３からのガスが均等に酸素センサ９に当り、
何れか特定の気筒の排出ガスの影響を強く受ける
こともなくなり、それだけ排気浄化制御の精度、
質が向上される。

また、酸素センサ９はシリンダヘツドと反対側
の壁面から両排気ポート２、３の中心線１４、１
５の交点１６近傍にわたつて延びているので、慣
性力によつてそれぞれのポート中心線１４、１５
により外周側に偏よつた排出ガスの主流が酸素セ
ンサ９の素子部９ａに全長にわたつて効果的にあ
たり、ガス当りが良好になる。

また、酸素センサ９の素子部９ａは両排気ポー
トの中心線１４、１５の交点１６より下方に設け
られているので、拡張室４内に入つた排出ガスは
直進せず下方に曲がり、この曲がつた排出ガスの
主流に当る位置に素子部９ａが位置することにな
つて、ガス当りがさらに良好となる。この良好化
されたガス当りによつて、時々刻々変動する排出
ガス中のの酸素濃度を適確に検知でき、空燃比制
御、ひいては排気浄化制御の応答性が良くなる。

第４図は本考案の第２実施例に係る排気浄化装
置を示している。本実施例では、両排気ポート
２、３の長さが左右で異なつている。この場合
は、＃１、＃２気筒５、６に連なる排気ポート２
の中心線１４と＃３、＃４気筒７、８に連なる排
気ポート３の中心線１５とがなす角θを２等分す
る面上に、酸素センサ９の中心線１７が配設され
ている。また、酸素センサ９は第３図において２
点鎖線で示したように検出部９ａを下方に下げる
ように配設されている。その他の構成は第１実施
例に準じる。

このように構成された第２実施例においても、
両排気ポート２、３の拡張室４への開口部からの
酸素センサ９までの距離は等しくなつているの
で、両排気ポートからの排出ガスの酸素センサ素
子部９ａへの当りは均等化されており、第１実施
例と同様の作用が得られる。また、排気ポート２
が短いため、下方に向かう排出ガスの傾向が強ま
るが、酸素センサ素子部９ａが下方に向けて傾斜
されているので、ガスあたりは充分に良好であ
る。

第５図ないし第７図は本考案の第３実施例に係
る排気浄化装置を示している。本実施例では、両
排気ポート２、３の拡張室４との結合位置が触媒
コンバータ１０のシリンダヘツドマニホルド取付
面１８に平行に中心線１９よりもシリンダヘツド
側に偏位されている。さらに、拡張室４上壁面の
絞り部１１は第１実施例に比べてより絞り込まれ
ている。また、両排気ポート２、３の中心線１
４、１５のなす角度、すなわち第５図の角度α、
第６図の角度βは、180度よりもできる限り小さ
な角度に設定されており、対向流として互いに正
面から衝突することが防止されている。その他の
構成は第１実施例に準じる。

このように構成された第３実施例においては、
拡張室４の上面の大きな絞り込みによつて、触媒
入口における流れの均一化が促進され、触媒コン
バータの全体的有効利用が助長される。また、両
排気ポートのなす角度α、βを小さくしたことに
より、流れの衝突が抑制され、出力性能が向上さ
れる他、流速分布の均一化も得られることにな
る。

以上の通りであるから、本考案の排気浄化装置
によるときは、触媒入口における流速の均一化を
通して、触媒の有効利用、出力性能の向上をはか
ることができる他、酸素センサのガスあたりの改
良を通して空燃比制御性能、排気浄化性能の向上
をはかることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例に係る排気浄化装
置の一部を断面にして示した平面図、第２図は第
１図の装置の正面図、第３図は第１図の装置の側
面図、第４図は本考案の第２実施例に係る排気浄
化装置の一部を断面にして示した平面図、第５図
は本考案の第３実施例に係る排気浄化装置の平面
図、第６図は第５図の装置の正面図、第７図は第
５図の装置の側面図、である。 １……排気マニホルド、２，３……排気ポー
ト、４……拡張室、９……酸素センサ、９ａ……
酸素センサ素子部、１０……触媒コンバータ、１
１……絞り込み部、１４、１５……排気ポート
２，３の中心線、１６……排気ポート中心線の交
点。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 排気マニホルドの中央部に拡張室を設けて該
   拡張室に斜め左右から排気ポートを開口させか
   つ拡張室内部に酸素センサを配設した排気浄化
   装置において、前記拡張室を、球の上半分から
   成るほぼ半球形がシリンダヘツドと反対側の上
   壁面にてシリンダヘツドに近づくように凹状に
   絞り込まれた形状に形成し、この凹状に絞り込
   まれた壁に前記酸素センサをその素子部が拡張
   室の内部に向つて左右ポートの中心線の交点付
   近まで延びるように取付けたことを特徴とする
   排気浄化装置。 (2) 前記酸素センサを拡張室内で両排気ポートか
   ら等距離の位置に配設した実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の排気浄化装置。 (3) 前記酸素センサの素子部を拡張室内で両排気
   ポート中心線の交点の下流側に配設した実用新
   案登録請求の範囲第１項ないし第２項の何れか
   １項記載の排気浄化装置。 (4) 前記排気ポートと前記拡張室との結合位置を
   拡張室の直下に結合される触媒コンバータのシ
   リンダヘツドへの排気マニホルド取付面に平行
   な中心線よりもシリンダヘツド側に偏位させた
   実用新案登録請求の範囲第１項ないし第３項の
   何れか１項記載の排気浄化装置。 (5) 前記拡張室に左右から開口する一対の排気ポ
   ートの中心線の互いになす角度を180度よりも
   小とした実用新案登録請求の範囲第１項ないし
   第４項の何れか１項記載の排気浄化装置。