(57)【要約】【課題】この発明は、稼動気筒と休止可能気筒との排気ガス温度差による排気触媒の割れ防止を行い、休止可能気筒の排気ガスが稼動気筒の排気ガスに混入することを防止し、排気ガス浄化性能の低下を防止することを目的とする。【解決手段】この発明は、稼動気筒と休止可能気筒とからなる複数の気筒を備え、全気筒稼動状態と一部気筒休止状態との何れかの状態に設定する気筒休止機構を備え、稼動気筒と休止可能気筒とから排出される排気ガスがそれぞれ通過する排気通路と、これらの排気通路を集合させる集合部と、この集合部の下流側に配置される排気触媒とを備える排気ガス浄化装置において、稼動気筒の排気通路と休止可能気筒の排気通路とを区画し、下流端が排気触媒まで延出する隔壁を集合部の内部に配置し、排気触媒を稼動気筒から排出される排気ガスが通過する部分と休止可能気筒から排出される排気ガスが通過する部分とに分割したことを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転中に常時稼動される少なくとも一つの稼動気筒と、前記内燃機関の運転中に稼動を休止され得る少なくとも一つの休止可能気筒とからなる複数の気筒を備え、前記内燃機関の運転状態に応じて前記複数の気筒を全て稼動する全気筒稼動状態と、前記休止可能気筒の稼動を休止する一部気筒休止状態との何れかの状態に設定する気筒休止機構を備え、前記稼動気筒と前記休止可能気筒とから排出される排気ガスがそれぞれ通過する排気通路と、これらの排気通路を集合させる集合部と、この集合部の下流側に配置される排気触媒とを備える排気ガス浄化装置において、前記稼動気筒の排気通路と前記休止可能気筒の排気通路とを区画し、下流端が前記排気触媒まで延出する隔壁を前記集合部の内部に配置し、前記排気触媒を前記稼動気筒から排出される排気ガスが通過する部分と前記休止可能気筒から排出される排気ガスが通過する部分とに分割したことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記排気触媒の上流側端面に排気ガス流動方向に掘り下がる凹形状の溝部を設け、前記隔壁の排気触媒側の端部を前記溝部の中まで延ばした形状としたことを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は排気ガス浄化装置に係り、特に、稼動気筒と休止可能気筒とを有する内燃機関の排気ガスを浄化する排気触媒を備えた排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、燃費対策として、複数の気筒を運転中に常時稼動される稼動気筒と運転中に稼動を休止され得る休止可能気筒とに分け、気筒休止機構により出力をそれ程必要としない運転域において休止可能気筒への燃料供給及び点火を停止することで、燃料消費量の削減を図る気筒休止システムが提案されている。
休止可能気筒への燃料供給を停止させるだけの簡易的な気筒休止システムでは、燃料供給の停止で稼動を休止した休止可能気筒から排出される空気のみの排気ガスと、気筒休止を行っていない稼動気筒から排出される排気ガスとが混合することで、排気ガスが理論空燃比より空気過剰（リーン）になるため、排気触媒である三元触媒によるＮＯＸ浄化率が低下する不具合が発生する。
このような問題に対しては、例えば排気触媒の上流側の排気通路に仕切り板を設け、休止可能気筒を休止状態としたときに、休止可能気筒から排出される空気のみからなる排気ガスが稼動気筒から排出される排気ガスに混合しないようにした排気ガス浄化装置が提案されている。
また、特開２００６−２６６１４２号公報には、円筒形状の触媒ケースの内部を排気ガスの流れ方向に延びる分割板により半月形断面の二つの室に分割し、各室に夫々半月形断面の排気触媒を収容した排気ガス浄化装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５１９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、仕切り板により休止可能気筒から排出される排気ガスが稼動気筒から排出される排気ガスに混合しないようにした排気ガス浄化装置においては、排気触媒の休止可能気筒の排気ガスが流れる部分と稼動気筒の排気ガスが流れる部分とに温度差が発生するため、セラミック製の三元触媒では割れを生じ、使用過程において触媒破損の不具合が発生する恐れがある。
また、円筒形状の触媒ケースの内部を分割板により二つの室に分割し、各室に排気触媒を収容した排気ガス浄化装置においては、鉄系の金属で分割板を形成していることから、一側の室の排気触媒と他側の室の排気触媒との間で分割板により熱が伝達されて排気触媒に温度差が発生するため、使用過程において触媒破損の不具合が発生する恐れがある。
【０００５】
この発明は、気筒休止機構を備える内燃機関において、休止可能気筒の稼動を休止する一部気筒休止状態における稼動気筒と休止可能気筒との排気ガス温度差による排気触媒の割れ防止を行うとともに、休止可能気筒の空気のみからなる排気ガスが稼動気筒の排気ガスに混入することを防止し、排気ガス浄化性能の低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、内燃機関の運転中に常時稼動される少なくとも一つの稼動気筒と、前記内燃機関の運転中に稼動を休止され得る少なくとも一つの休止可能気筒とからなる複数の気筒を備え、前記内燃機関の運転状態に応じて前記複数の気筒を全て稼動する全気筒稼動状態と、前記休止可能気筒の稼動を休止する一部気筒休止状態との何れかの状態に設定する気筒休止機構を備え、前記稼動気筒と前記休止可能気筒とから排出される排気ガスがそれぞれ通過する排気通路と、これらの排気通路を集合させる集合部と、この集合部の下流側に配置される排気触媒とを備える排気ガス浄化装置において、前記稼動気筒の排気通路と前記休止可能気筒の排気通路とを区画し、下流端が前記排気触媒まで延出する隔壁を前記集合部の内部に配置し、前記排気触媒を前記稼動気筒から排出される排気ガスが通過する部分と前記休止可能気筒から排出される排気ガスが通過する部分とに分割したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、稼動気筒の排気ガス浄化用と休止可能気筒の排気ガス浄化用とに排気触媒をあらかじめ分割し、稼動気筒の排気ガスと休止可能気筒の排気ガスとをそれぞれ独立した排気触媒に通過させたことで、休止可能気筒の稼動を休止する一部気筒休止状態において、排気ガスの温度差による排気触媒の割れを防止することができる。
この発明は、一つの排気触媒ケース内で排気触媒を分割することにより、排気ガス浄化装置の配置スペースを小さくでき、また、各気筒同士の排気ガスの干渉を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は排気ガス浄化装置の正面図である。（実施例）
【図２】図２は排気ガス浄化装置の平面図である。（実施例）
【図３】図３は排気ガス浄化装置の側面図である。（実施例）
【図４】図４は図３のＡ−Ａ線による断面図である。（実施例）
【図５】図５は図３のＢ−Ｂ線による断面図である。（実施例）
【図６】図６は図３のＣ−Ｃ線による断面図である。（実施例）
【図７】図７は図１のＤ−Ｄ線による断面図である。（実施例）
【図８】図８は排気触媒の断面図である。（実施例）
【図９】図９は図８の矢印Ｅ部分の拡大断面図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１０】
図１〜図９は、この発明の実施例を示すものである。図１〜図３において、車両に搭載された内燃機関１は、複数の第１気筒♯１〜第４気筒♯４を備えている。複数の第１気筒♯１〜第４気筒♯４は、内燃機関１の運転中に常時稼動される稼動気筒である第２気筒♯２及び第３気筒♯３と、内燃機関１の運転中に稼動を休止され得る休止可能気筒である第１気筒♯１及び第４気筒♯４とからなる。
前記内燃機関１は、気筒休止機構２を備えている。気筒休止機構２は、内燃機関１に設けた燃料噴射弁３の燃料供給及び点火プラグ４の点火を制御することで、内燃機関１の運転状態に応じて複数の第１気筒♯１〜第４気筒♯４の全てを稼動する全気筒稼動状態と、休止条件に基づき休止可能気筒である第１気筒♯１及び第４気筒♯４の稼動を休止する一部気筒休止状態との何れかの状態に設定する。気筒休止機構２は、一部気筒休止状態において、第１気筒♯１及び第４気筒♯４への燃料供給及び点火を停止することで、第１気筒♯１及び第４気筒♯４の稼動を休止する。
前記内燃機関１は、複数の第１気筒♯１〜第４気筒♯４から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置５を備えている。排気ガス浄化装置５は、内燃機関１の車両前後方向前側に排気マニホルド６を取り付けている。排気マニホルド６は、複数の第１分岐排気管７〜第４分岐排気管１０の上流側を互いに離してフランジ１１に接続し、図４に示すように第１分岐排気管７〜第４分岐排気管１０の下流側を集合して集合部１２に接続している。集合部１２の下流側には、触媒ケース１３を接続している。
排気マニホルド６は、フランジ１１を内燃機関１に取り付けることで、第１気筒♯１〜第４気筒♯４の第１排気ポート１４〜第４排気ポート１７に、第１分岐排気管７〜第４分岐排気管１０の第１排気通路１８〜第４排気通路２１の上流側をそれぞれ連通する。第１排気通路１８〜第４排気通路２１の下流側は、集合部１２の集合通路２２の上流側に集合して連通される。集合通路２２の下流側は、触媒ケース１３のケース空間２３の上流側に連通される。集合通路２２において集合された排気ガスは、触媒ケース１３のケース空間２３に配置した排気触媒２４により浄化される。排気触媒２４により浄化された排気ガスは、触媒ケース１３の下流側に接続された後部排気管の後部排気通路に導かれ、外部に排出される。
【００１１】
前記排気ガス浄化装置５は、図５・図６に示すように、前記集合部１２の内部の集合通路２２に隔壁２５を配置している。隔壁２５は、上流側隔壁部２６と下流側隔壁部２７とからなる。
前記上流側隔壁部２６は、図５に示すように、集合通路２２の中心から互いに直交するように外方向に延びる４つの第１上流側壁部分２８〜第４上流側壁部分３１を有し、断面が＋形状に形成される。上流側隔壁部２６は、第１上流側壁部分２８〜第４上流側壁部分３１の上流端を集合部１２の延長方向上流端まで延出するとともに下流端を集合部１２の延長方向中間まで延出して集合部１２内に配置することで、集合通路２２を断面において４分の１円形状の４つに分割している。
上流側隔壁部２６で４つに分割された集合通路２２には、それぞれ第１上流側集合排気管３２〜第４上流側集合排気管３５を配置している。第１上流側集合排気管３２〜第４上流側集合排気管３５の上流端は、それぞれ前記第１分岐排気管７〜第４分岐排気管１０の下流端に接続している。
これにより、上流側隔壁部２６は、集合通路２２の上流側を４つに分割し、第１排気通路１８〜第４排気通路２１がそれぞれ連通する第１上流側集合排気通路３６〜第４上流側集合排気通路３９を形成している。
【００１２】
前記下流側隔壁部２７は、図６に示すように、集合通路２２の中心を通り外方向に延びる１つの下流側壁部分４０を有し、断面が−形状に形成される。下流側隔壁部２７は、下流側壁部分４０の上流端を集合部１２の延長方向中間まで延出して第１上流側壁部分２８・第３上流側壁部分３０の下流端に接続するとともに下流端を集合部１２の延長方向下流端まで延出して集合部１２内に配置することで、集合通路２２を断面において２分の１円形状の２つに分割している。
下流側隔壁部２７で２つに分割された集合通路２２には、それぞれ第１下流側集合排気管４１・第２下流側集合排気管４２を配置している。第１下流側集合排気管４１の上流端には、前記第２上流側集合排気管３３・第３上流側集合排気管３４の下流端を集合して接続している。第２下流側集合排気管４２の上流端には、前記第１上流側集合排気管３２・第４上流側集合排気管３５の下流端を集合して接続している。
これにより、下流側隔壁部２７は、第２上流側集合排気通路３７・第３上流側集合排気通路３８が集合して連通する第１下流側集合排気通路４３を形成するとともに、第１上流側集合排気通路３６・第４上流側集合排気通路３９が集合して連通する第２下流側集合排気通路４４を形成している。第１下流側集合排気通路４３には、稼動気筒である第２気筒♯２及び第３気筒♯３から排出される排気ガスが通過する。第２下流側集合排気通路４４には、休止可能気筒である第１気筒♯１及び第４気筒♯４から排出される排気ガスが通過する。
このように、隔壁２５は、稼動気筒である第２気筒♯２及び第３気筒♯３の排気ガスが流れる第２排気通路１９及び第３排気通路２０と、休止可能気筒である第１気筒♯１及び第４気筒♯４の排気ガスが流れる第１排気通路１８及び第４排気通路２１とを、第１下流側集合排気通路４３と第２下流側集合排気通路４４とに区画している。隔壁２５は、下流端を排気触媒２４まで延出して集合部１２の内部に配置される。
【００１３】
前記排気触媒２４は、図７に示すように、分割線４５によって半円柱形状の稼動気筒用排気触媒４６と休止可能気筒用排気触媒４７とに分割されている。稼動気筒用排気触媒４６は、稼動気筒である第２気筒♯２及び第３気筒♯３から排出される排気ガスが通過する部分である。休止可能気筒用排気触媒４７は、休止可能気筒である第１気筒♯１及び第４気筒♯４から排出される排気ガスが通過する部分である。
排気触媒２４は、稼動気筒用排気触媒４６の上流端を第１下流側集合排気通路４３の下流端に合致させるとともに、休止可能気筒用排気触媒４７の上流端を第２下流側集合排気通路４４の下流端に合致させて、触媒ケース１３のケース空間２３に配置される。触媒ケース１３に配置された稼動気筒用排気触媒４６と休止可能気筒用排気触媒４７とは、外周を支持材４８により触媒ケース１３の周壁部４９に支持され、下流端をワイヤーメッシュ５０により触媒ケース１３の底部５１に支持される。
【００１４】
この排気ガス浄化装置５は、内燃機関１の第１気筒♯１〜第４気筒♯４からそれぞれ第１排気通路１８〜第４排気通路２１に排出された排気ガスを、集合通路２２において集合して排気触媒２４により浄化する。
内燃機関１の稼動気筒である第２気筒♯２及び第３気筒♯３から排出される排気ガスは、第２排気通路１９及び第３排気通路２０をそれぞれ通過し、集合部１２に配置した隔壁２５により第１下流側集合排気通路４３に集合され、排気触媒２４の分割された稼動気筒用排気触媒４６に導かれて浄化される。また、内燃機関１の休止可能気筒である第１気筒♯１及び第４気筒♯４から排出される排気ガスは、第１排気通路１８及び第４排気通路２１をそれぞれ通過し、集合部１２に配置した隔壁２５により第２下流側集合排気通路４４に集合され、排気触媒２４の分割された休止可能気筒用排気触媒４７に導かれて浄化される。
【００１５】
この排気ガス浄化装置５は、稼動気筒の排気ガス浄化用の稼動気筒用排気触媒４６と休止可能気筒の排気ガス浄化用の休止可能気筒用排気触媒４７とに排気触媒２４をあらかじめ分割し、稼動気筒の排気ガスと休止可能気筒の排気ガスとをそれぞれ独立した排気触媒である稼動気筒用排気触媒４６と休止可能気筒用排気触媒４７とに通過させている。
このため、排気ガス浄化装置５は、休止可能気筒の稼動を休止する一部気筒休止状態における、稼動気筒の排気ガスと休止可能気筒の排気ガスとの温度差に起因する排気触媒２４の割れを防止することができる。
また、この排気ガス浄化装置５は、一つの触媒ケース１３内で排気触媒２４を稼動気筒用排気触媒４６と休止可能気筒用排気触媒４７とに分割することにより、排気ガス浄化装置５の配置スペースを小さくでき、各気筒同士の排気ガスの干渉を防止することができる。
さらに、この排気ガス浄化装置５は、分割した稼動気筒用排気触媒４６と休止可能気筒用排気触媒４７との下流端をワイヤーメッシュ５０により触媒ケース１３に弾性的に支持することで、稼動気筒用排気触媒４６と休止可能気筒用排気触媒４７とが排気ガスの流れ方向でずれを発生し、破損に至るおそれを防止できる。
【００１６】
なお、上述実施例においては、集合通路２２を第１下流側集合排気通路４３と第２下流側集合排気通路４４とに区画する隔壁２５の下流端を排気触媒２４まで延出したが、図８、図９に示すように、排気触媒２４の中まで延出することもできる。
排気ガス浄化装置５は、図８に示すように、排気触媒２４の上流側端面に排気ガス流動方向に掘り下がる凹形状の溝部５２を設けている。溝部５２は、分割した稼動気筒用排気触媒４６と休止可能気筒用排気触媒４７とが接する分割線４５の位置に、排気ガス流動方向に掘り下がる凹形状に形成している。前記隔壁２５は、下流側隔壁部２７の排気触媒２４側の端部５３を溝部５２の中まで延ばした形状としている。
排気ガス浄化装置５は、分割した稼動気筒用排気触媒４６と休止可能気筒用排気触媒４７とが接する位置に形成した凹形状の溝部５２の中に隔壁２５の排気触媒２４側の端部５３を延ばしたことで、図９に示すように、第２下流側集合排気通路４４を流れる休止可能気筒の排気ガスが、溝部５２内において隔壁２５の排気触媒２４側の端部５３を回り込んで、第１下流側集合排気通路４３に入ることを防止できる。また、排気ガス浄化装置５は、第１下流側集合排気通路４３を流れる稼動気筒の排気ガスが、溝部５２内において隔壁２５の排気触媒２４側の端部５３を回り込で、第２下流側集合排気通路４４に入ることを防止できる。
これにより、排気ガス浄化装置５は、内燃機関１の休止可能気筒の稼動を休止する一部気筒休止状態において、休止可能気筒の空気のみからなる排気ガスが稼動気筒の排気ガスに混入することを防止でき、排ガス浄化性能を安定させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明は、気筒休止機構を備える内燃機関において、休止可能気筒の稼動を休止する一部気筒休止状態における稼動気筒と休止可能気筒との排気ガス温度差による排気触媒の割れ防止を行うことができるものであり、気筒休止機構を備える内燃機関を搭載した四輪車に限らず、二輪車にも応用することができる。
【符号の説明】
【００１８】
１  内燃機関
２  気筒休止機構
３  燃料噴射弁
４  点火プラグ
５  排気ガス浄化装置
６  排気マニホルド
７〜１０  第１分岐排気管〜第４分岐排気管
１２  集合部
１３  触媒ケース
１８〜２１  第１排気通路〜第４排気通路
２２  集合通路
２３  ケース空間
２４  排気触媒
２５  隔壁
２６  上流側隔壁部
２７  下流側隔壁部
３６〜３９  第１上流側集合排気通路〜第４上流側集合排気通路
４３  第１下流側集合排気通路
４４  第２下流側集合排気通路
４６  稼動気筒用排気触媒
４７  休止可能気筒用排気触媒
５０  ワイヤーメッシュ
５２  溝部
５３  端部
【図１】
2014234780.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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