(57)【要約】【課題】冷間始動直後の排気浄化を行うバイパス触媒コンバータ１８をより上流側に配置し、早期に活性化できるようにする。【解決手段】気筒１毎に上流側メイン通路２が接続され、排気行程が連続しない気筒のもの同士が中間メイン通路３として合流し、かつ最終的に１本の下流側メイン通路７となる。下流側メイン通路７の途中にメイン触媒コンバータ８が介装される。上流側メイン通路２の集合部に、切換弁４が介装される。バイパス流路として、上流側メイン通路２の各々から、上流側バイパス通路１１が分岐しており、隣接した気筒のもの同士が中間バイパス通路１４として合流し、かつ最終的に１本の下流側バイパス通路１６となる。下流側バイパス通路１６の途中にバイパス触媒コンバータ１８が介装される。切換弁４閉時には、メイン流路が遮断される同時に、上流側メイン通路２同士が非連通状態となる。【選択図】図１
2006029116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒にそれぞれ接続された気筒毎の上流側メイン通路と、
多気筒の中で排気行程が連続しない２つの気筒の上流側メイン通路が互いに合流してなる複数の中間メイン通路と、
この複数の中間メイン通路が１本の流路に合流してなる下流側メイン通路と、
この下流側メイン通路の途中に介装されたメイン触媒コンバータと、
上記上流側メイン通路の上流側部分からそれぞれ分岐するとともに該上流側メイン通路よりも通路断面積の小さな気筒毎の上流側バイパス通路と、
この複数の上流側バイパス通路が１本の流路に合流してなり、かつ下流端が上記下流側メイン通路に上記メイン触媒コンバータ上流側の位置において接続した下流側バイパス通路と、
この下流側バイパス通路の途中に介装されたバイパス触媒コンバータと、
各気筒から排出された排気が上記上流側バイパス通路へ流れるように、一対の上流側メイン通路と中間メイン通路との合流部においてメイン流路の開閉を行う切換弁と、
を備えていることを特徴とする多気筒内燃機関の排気装置。
【請求項２】
上記切換弁の閉時に、一対の上流側メイン通路が互いに非連通状態となることを特徴とする請求項１に記載の多気筒内燃機関の排気装置。
【請求項３】
上記切換弁の閉時に、一対の上流側メイン通路が互いに連通状態となることを特徴とする請求項１に記載の多気筒内燃機関の排気装置。
【請求項４】
上記切換弁は、一対の上流側メイン通路の先端がそれぞれ接続される開口部が隣接して配置され、この一対の開口部を、揺動動作する１つの弁体が同時に開閉するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の多気筒内燃機関の排気装置。
【請求項５】
上記切換弁は、回転軸から弁体が両側へ延びたバタフライバルブからなり、一対の上流側メイン通路の先端が上記回転軸の両側に位置し、上記弁体の回転軸の両側の部分が各上流側メイン通路をそれぞれ開閉することを特徴とする請求項２に記載の多気筒内燃機関の排気装置。
【請求項６】
上記上流側バイパス通路は、複数気筒が連通することによる排気干渉が所定レベル以下となるように、その通路断面積が小さく設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の多気筒内燃機関の排気装置。
【請求項７】
多気筒の中で、隣接した位置にある２つの気筒の上流側バイパス通路が中間バイパス通路として互いに合流しており、さらに、複数の中間バイパス通路が上記下流側バイパス通路として合流していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の多気筒内燃機関の排気装置。
【請求項８】
♯１，♯４気筒の上流側メイン通路が合流してなる中間メイン通路と、♯２，♯３気筒の上流側メイン通路が合流してなる中間メイン通路と、を備え、この２本の中間メイン通路が下流側メイン通路として１本に合流している直列４気筒内燃機関に用いられる排気装置であって、
♯１，♯２気筒の上流側バイパス通路が中間バイパス通路として合流し、かつ♯３，♯４気筒の上流側バイパス通路が中間バイパス通路として合流し、この２本の中間バイパス通路が下流側バイパス通路として１本に合流していることを特徴とする請求項７に記載の多気筒内燃機関の排気装置。
【請求項９】
♯１，♯４気筒用の切換弁と♯２，♯３気筒用の切換弁とが、１つのバルブユニットとして一体に構成されていることを特徴とする請求項８に記載の多気筒内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、触媒コンバータで排気浄化を行う多気筒内燃機関の排気装置、特に、メイン触媒コンバータが活性化していない冷間始動直後に、別の触媒コンバータを備えたバイパス流路側に排気を案内するようにした形式の排気装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られているように、車両の床下などの排気系の比較的下流側にメイン触媒コンバータを配置した構成では、内燃機関の冷間始動後、触媒コンバータの温度が上昇して活性化するまでの間、十分な排気浄化作用を期待することができない。また一方、触媒コンバータを排気系の上流側つまり内燃機関側に近付けるほど、触媒の熱劣化による耐久性低下が問題となる。
【０００３】
そのため、特許文献１に開示されているように、メイン触媒コンバータを備えたメイン流路の上流側部分と並列にバイパス流路を設けるとともに、このバイパス流路に、別のバイパス触媒コンバータを介装し、両者を切り換える切換弁によって、冷間始動直後は、バイパス流路側に排気を案内するようにした排気装置が、従来から提案されている。この構成では、バイパス触媒コンバータは排気系の中でメイン触媒コンバータよりも相対的に上流側に位置しており、相対的に早期に活性化するので、より早い段階から排気浄化を開始することができる。
【特許文献１】特開平５−３２１６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の排気装置では、バイパス流路は、排気マニホルドの合流点よりも下流側においてメイン流路から分岐している。つまり、多気筒内燃機関において、各気筒の排気流路が１本の流路に合流した合流点よりも下流側の部分で、メイン流路とバイパス流路とが並列に配置された構成となっている。従って、バイパス流路に介装されたバイパス触媒コンバータは、メイン触媒コンバータよりは上流側位置となるものの、各気筒の排気ポートからの距離はかなり大きく、始動直後から直ちに排気浄化を開始することができない。
【０００５】
しかも、排気マニホルドの下流側でバイパス流路へと分岐するので、大型部品である排気マニホルド全体の熱容量によって、バイパス流路へ流入する排気の温度が低下し、それだけバイパス触媒コンバータによる排気浄化の開始が遅れてしまう。
【０００６】
特に、近時の排気マニホルドは、排気干渉の回避を考慮した設計となっており、例えば直列４気筒機関では、いわゆる「４本−２本−１本」の形式として、♯１，♯４気筒と、♯２，♯３気筒と、を集合させた上で、両者を１本に集合させる構成となるので、１本の流路となる合流点までの距離がより長くなる傾向にある。従って、バイパス触媒コンバータの位置が必然的により下流となってしまう。そして、排気マニホルドの形状の複雑化に伴い、上述した排気マニホルドの熱容量がさらに大きなものとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る多気筒内燃機関の排気装置は、メイン流路として、各気筒にそれぞれ接続された気筒毎の上流側メイン通路と、多気筒の中で排気行程が連続しない２つの気筒の上流側メイン通路が互いに合流してなる複数の中間メイン通路と、この複数の中間メイン通路が１本の流路に合流してなる下流側メイン通路と、この下流側メイン通路の途中に介装されたメイン触媒コンバータと、を備えている。また、バイパス流路として、上記上流側メイン通路の上流側部分からそれぞれ分岐するとともに該上流側メイン通路よりも通路断面積の小さな気筒毎の上流側バイパス通路と、この複数の上流側バイパス通路が１本の流路に合流してなる下流側バイパス通路と、この下流側バイパス通路の途中に介装されたバイパス触媒コンバータと、を備えている。上記下流側バイパス通路の下流端は、上記下流側メイン通路に上記メイン触媒コンバータ上流側の位置において接続している。そして、各気筒から排出された排気が上記上流側バイパス通路へ流れるように、一対の上流側メイン通路と中間メイン通路との合流部においてメイン流路の開閉を行う切換弁、を備えている。
【０００８】
本発明の排気装置においては、気筒数と同じ数の上流側バイパス通路を備えており、メイン流路の合流点よりも上流側の位置において、メイン流路つまり上流側メイン通路から分岐する。従って、メイン流路の合流点の位置に制約されずに、バイパス触媒コンバータをより上流側に配置することが可能となる。また、バイパス流路側へ分岐する点が各気筒に近い位置となるので、冷間始動直後などに、メイン流路の熱容量による冷却作用を比較的受けずにバイパス流路側に排気が流入する。
【０００９】
上記上流側バイパス通路は最終的に１本の下流側バイパス通路に合流するので、排気干渉の懸念が生じるが、上流側バイパス通路の通路断面積を十分に小さく設定することで、配管レイアウト（各気筒の排気流の集合のレイアウト）に拘わらずに、排気干渉を実用上支障のないレベルに抑制することが可能である。換言すれば、排気干渉の点に制約されずに、バイパス触媒コンバータまでの通路長を最短とする配管レイアウトとすることが可能である。
【００１０】
一つの態様では、多気筒の中で、隣接した位置にある２つの気筒の上流側バイパス通路が中間バイパス通路として互いに合流しており、さらに、複数の中間バイパス通路が上記下流側バイパス通路として合流したものとなる。この場合、複数の上流側バイパス通路をバイパス触媒コンバータ直前の１点で集合させるものよりも、バイパス触媒コンバータまでの全体の通路長（各気筒のバイパス通路の総和）が短くなり得る。
【００１１】
一方、メイン流路については、排気干渉の回避を考慮した配管レイアウトとなっている。つまり、多気筒の中で、排気行程が連続しない２つの気筒の上流側メイン通路が中間メイン通路として互いに合流しており、さらに、複数の中間メイン通路が上記下流側メイン通路として合流している。
【００１２】
具体的には、直列４気筒内燃機関の場合、望ましくは、メイン流路として、♯１，♯４気筒の上流側メイン通路が合流してなる中間メイン通路と、♯２，♯３気筒の上流側メイン通路が合流してなる中間メイン通路と、を備え、この２本の中間メイン通路が下流側メイン通路として１本に合流している。そして、バイパス流路として、♯１，♯２気筒の上流側バイパス通路が中間バイパス通路として合流し、かつ♯３，♯４気筒の上流側バイパス通路が中間バイパス通路として合流し、この２本の中間バイパス通路が下流側バイパス通路として１本に合流している。つまり、メイン流路は、排気干渉の回避を考慮した配管レイアウトとなっており、他方、バイパス流路は、排気干渉回避よりも、バイパス触媒コンバータまでの全通路長を最短とする配管レイアウトとなっている。
【００１３】
排気の流れつまり流路を切り換える手段となる切換弁は、一対の上流側メイン通路と中間メイン通路との合流部においてメイン流路側を開閉する。切換弁を閉じた状態とすれば、排気は上流側バイパス通路からバイパス触媒コンバータへと流れる。切換弁を開いた状態では、バイパス流路側は通路断面積が小さくかつバイパス触媒コンバータが介在することから、通路抵抗の差により、排気は主にメイン流路側を流れ、バイパス流路側には殆ど排気が流れない。
【００１４】
一つの態様では、上記切換弁の閉時に、一対の上流側メイン通路が互いに非連通状態となる。切換弁を閉状態としたときに各上流側メイン通路が互いに連通していると、各気筒で順次排気行程が到来することから、一つの気筒の上流側メイン通路から他の気筒の上流側メイン通路へと排気が回り込む現象が生じる。そのため、外部へ熱が逃げやすくなり、バイパス触媒コンバータの温度上昇が阻害される。切換弁の閉時に各上流側メイン通路が互いに非連通状態となるようにすることで、この回り込みの現象を完全に回避できる。
【００１５】
例えば、上記切換弁は、一対の上流側メイン通路の先端がそれぞれ接続される開口部が隣接して配置され、この一対の開口部を、揺動動作する１つの弁体が同時に開閉するように構成される。あるいは、例えば、上記切換弁は、回転軸から弁体が両側へ延びたバタフライバルブからなり、一対の上流側メイン通路の先端が上記回転軸の両側に位置し、上記弁体の回転軸の両側の部分が各上流側メイン通路をそれぞれ開閉する。
【００１６】
また、一つの態様では、上記切換弁の閉時に、一対の上流側メイン通路が、それぞれの先端において互いに連通状態となる。この場合、上記の回り込みの現象を完全に回避することはできないが、一対の上流側メイン通路は、排気行程が連続しない２つの気筒に対応するので、回り込みの現象は比較的少ない。
【００１７】
また、上記の直列４気筒内燃機関用の排気装置の場合、♯１，♯４気筒用の切換弁と♯２，♯３気筒用の切換弁とを、１つのバルブユニットとして一体に構成することが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、一般に排気マニホルドとして構成されるメイン流路の合流点の位置に制約されずに、バイパス触媒コンバータをより上流側つまり各気筒に近い位置に配置することが可能となり、しかもメイン流路を構成する排気マニホルド等の熱容量による冷却作用が低減するので、冷間始動後、早期に排気浄化作用を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明を直列４気筒内燃機関の排気装置として適用した一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１はこの排気装置の配管レイアウトを模式的に示した説明図であり、始めに、この図１に基づいて、排気装置全体の構成を説明する。
【００２１】
直列に配置された♯１気筒〜♯４気筒からなる各気筒１には、気筒毎に上流側メイン通路２が接続されている。４つの気筒の中で、排気行程が連続しない♯１気筒の上流側メイン通路２と♯４気筒の上流側メイン通路２とが１本の中間メイン通路３として合流しており、同様に排気行程が連続しない♯２気筒の上流側メイン通路２と♯３気筒の上流側メイン通路２とが１本の中間メイン通路３として合流している。ここで、各２本の上流側メイン通路２が合流する合流部には、それぞれ切換弁４が設けられている。この切換弁４は、冷間時に閉じられるものであって、閉時には、上流側メイン通路２と中間メイン通路３との間の上下の連通を遮断するとともに、２本の上流側メイン通路２の間を非連通状態とする構成となっている。一対の切換弁４は、後述するように、１つのバルブユニット５として構成されている。バルブユニット５の下流に位置する２本の中間メイン通路３は、合流点６において互いに合流し、１本の下流側メイン通路７となる。この下流側メイン通路７の途中には、メイン触媒コンバータ８が介装されている。このメイン触媒コンバータ８における触媒としては、三元触媒とＨＣトラップ触媒とを含んでいる。なお、このメイン触媒コンバータ８は、車両の床下に配置される容量の大きなものである。以上の上流側メイン通路２と中間メイン通路３と下流側メイン通路７とメイン触媒コンバータ８とによって、通常の運転時に排気が通流するメイン流路が構成される。このメイン流路は、直列４気筒内燃機関において周知の「４−２−１」の形で集合する配管レイアウトとなっており、従って、排気動的効果を利用した充填効率向上が実現される。
【００２２】
一方、バイパス流路として、上流側メイン通路２の各々から、上流側バイパス通路１１が分岐している。この上流側バイパス通路１１は、上流側メイン通路２よりも通路断面積が十分に小さなものであって、その上流端となる分岐点１２は、上流側メイン通路２のできるだけ上流側の位置に設定されている。そして、互いに隣接した位置にある♯１気筒の上流側バイパス通路１１と♯２気筒の上流側バイパス通路１１とが合流点１３において１本の中間バイパス通路１４として互いに合流しており、同様に互いに隣接した位置にある♯３気筒の上流側バイパス通路１１と♯４気筒の上流側バイパス通路１１とが合流点１３において１本の中間バイパス通路１４として互いに合流している。なお、各通路を模式的に示した図１では、各上流側バイパス通路１１が比較的長く描かれているが、実際には、可能な限り短くなっている。換言すれば、最短距離でもって中間バイパス通路１４として合流している。２本の中間バイパス通路１４は、合流点１５において１本の下流側バイパス通路１６として互いに合流している。この下流側バイパス通路１６の下流端は、下流側メイン通路７のメイン触媒コンバータ８より上流側の合流点１７において、下流側メイン通路７に合流している。そして、上記下流側バイパス通路１６の途中には、三元触媒を用いたバイパス触媒コンバータ１８が介装されている。このバイパス触媒コンバータ１８は、バイパス流路の中で、可能な限り上流側に配置されている。つまり、中間バイパス通路１４もできるだけ短くなっている。
【００２３】
なお、本発明においては、中間バイパス通路１４として集合させることなく４本の上流側バイパス通路１１をバイパス触媒コンバータ１８直前位置で１本の下流側バイパス通路１６として集合させた構成も可能であるが、分岐点１２の位置とバイパス触媒コンバータ１８の位置を一定のものとして比較した場合、４本の上流側バイパス通路１１を長く引き回すよりも、上記実施例のように上流側で２本の中間バイパス通路１４にまとめた方が、全体の通路長（各気筒のバイパス通路の総和）が短くなり、配管自体の熱容量ならびに外気に対する放熱面積が小さくなる。
【００２４】
上記バイパス触媒コンバータ１８は、その内部に、前後に分割された２つのモノリス触媒担体つまり第１触媒１８ａと第２触媒１８ｂとを備えている。そして、これらの第１触媒１８ａと第２触媒１８ｂとの間の間隙１９に、排気還流通路２０の一端が接続されている。この排気還流通路２０の他端は、図示せぬ排気還流制御弁を介して機関吸気系へと延びている。つまり、上記間隙１９が、還流排気の取り出し口となっている。上記バイパス触媒コンバータ１８は、メイン触媒コンバータ８に比べて容量が小さな小型のものであり、望ましくは、低温活性に優れた触媒が用いられる。
【００２５】
上記のように構成された排気装置においては、冷間始動後の機関温度ないしは排気温度が低い段階では、適宜なアクチュエータを介して切換弁４が閉じられ、メイン流路が遮断される。そのため、各気筒１から吐出された排気は、その全量が、分岐点１２から上流側バイパス通路１１および中間バイパス通路１４を通してバイパス触媒コンバータ１８へと流れる。バイパス触媒コンバータ１８は、排気系の上流側つまり気筒１に近い位置にあり、かつ小型のものであるので、速やかに活性化し、早期に排気浄化が開始される。また、このとき、切換弁４が閉じることで、各気筒１の上流側メイン通路２が互いに非連通状態となる。そのため、ある気筒から吐出された排気が他の気筒の上流側メイン通路２へと回り込む現象が防止され、この回り込みに伴う排気温度の低下が確実に回避される。さらに、この切換弁４の閉状態の下で排気還流を行う場合、排気還流通路２０から吸気系へ取り出される還流排気は、第１触媒１８ａを通過した後の清浄な排気つまり異物や未燃成分等が除去されたものとなっているので、排気還流制御弁や吸気系におけるデポジットの付着や汚損が防止される。
【００２６】
一方、機関の暖機が進行して、機関温度ないしは排気温度が十分に高くなったら、切換弁４が解放される。これにより、各気筒１から吐出された排気は、主に、上流側メイン通路２から中間メイン通路３および下流側メイン通路７を通り、メイン触媒コンバータ８を通過する。このときバイパス流路側は特に遮断されていないが、バイパス流路側の方がメイン流路側よりも通路断面積が小さく、かつバイパス触媒コンバータ１８が介在しているので、両者の通路抵抗の差により、排気流の大部分はメイン流路側を通り、バイパス流路側には殆ど流れない。従って、バイパス触媒コンバータ１８の熱劣化は十分に抑制される。またバイパス流路側が完全に遮断されないことから、排気流量が大となる高速高負荷時には、排気流の一部がバイパス流路側を流れることで、背圧による充填効率低下を回避することができる。
【００２７】
またメイン流路側は、前述したように、排気干渉回避を考慮した「４−２−１」の配管レイアウトとなっているので、排気動的効果による充填効率向上効果を得ることができる。ここで、バイパス流路側は、排気干渉回避を特に考慮しない形で連通・集合しているが、上流側バイパス通路１１の通路断面積を十分に小さなものとすることで、各気筒の連通による排気干渉を、実質的に無視し得るレベルにまで低減することが可能である。なお、上流側バイパス通路１１の通路断面積をある上限寸法よりも大きくすると上記の排気干渉による充填効率低下が生じ、また逆にある下限寸法よりも小さくすると、切換弁４が閉状態にある間の排気流量が過度に小さく制限されてしまい、運転可能な領域が過度に狭められる。従って、上流側バイパス通路１１の通路断面積の最適な値は、機関排気量等に応じた所定の上限寸法と下限寸法との範囲内となる。一例として、総排気量が約２０００ｃｃの内燃機関において、等価直径が５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内で、良好な結果が得られた。
【００２８】
さらに、この切換弁４の開状態の下で排気還流を行う場合、還流排気は、やはりバイパス触媒コンバータ１８から取り出される。このとき、仮に一部の排気が下流側メイン通路７から下流側バイパス通路１６を逆流するような形で排気還流通路２０へと流れることがあっても、排気還流通路２０から吸気系へ取り出される還流排気は、第２触媒１８ｂを通過した後の清浄な排気となるので、やはり排気還流制御弁や吸気系におけるデポジットの付着や汚損が防止される。なお、このように第２触媒１８ｂを逆流する際の流れの速度は比較的遅く、第２触媒１８ｂ内での滞留時間（通過時間）が長くなるので、図示するように、第２触媒１８ｂの軸方向長さを第１触媒１８ａの軸方向長さよりも短く設定することが可能である。
【００２９】
図２は、上記の排気装置をより具体的な形態として示したものであり、シリンダブロック３２とシリンダヘッド３３とを有する内燃機関３１が、車両のエンジンルーム内に所謂横置形式に搭載されており、そのシリンダヘッド３３の車両後方となる側面に、上流側メイン通路２を主に構成する排気マニホルド３４が取り付けられている。この排気マニホルド３４の出口部には、一対の切換弁４を備えたバルブユニット５が取り付けられ、その下流に、下流側メイン通路７となるフロントチューブ３５が接続されている。このフロントチューブ３５の上流側の一部は、内部で２つの通路に区画されており、つまり上記の中間メイン通路３を構成している。メイン触媒コンバータ８は、上記フロントチューブ３５の途中に設けられている。
【００３０】
バイパス流路となるバイパス触媒コンバータ１８等は、シリンダヘッド３３から車両後方へ延びるメイン流路の下側の空間に配置されている。バイパス触媒コンバータ１８は、エンジンルーム内に位置し、かつ車両走行方向に対し、フロントチューブ３５よりも前方側となるので、走行中は走行風によって効果的に冷却され、該バイパス触媒コンバータ１８の過昇温が防止される。
【００３１】
また、上流側メイン通路２に対し上流側バイパス通路１１は鋭角をなすように分岐しており、これによって、切換弁４閉時に、バイパス流路側に円滑に排気が流れる。
【００３２】
図３および図４は、上記排気マニホルド３４のより具体的な一実施例を示しており、図３は、下方から見た下面図、図４は上方から見た上面図である。これらの図に示すように、排気マニホルド３４は、上流側メイン通路２となる４本のブランチ部４１〜４４を有し、各ブランチ部４１〜４４の上流部（シリンダヘッド取付フランジ４５，４６の直後）の位置から、上流側バイパス通路１１となる小径の管が分岐している。この４本の管からなる上流側バイパス通路１１は、前述したように最短距離でもって中間バイパス通路１４として合流した上で、中央部の触媒コンバータ取付フランジ４７に接続されている。
【００３３】
図５，図６は、上記排気マニホルド３４の下流端のフランジ４８に接続されるバルブユニット５の一実施例を示している。このバルブユニット５は、ケーシング５１に、各気筒の上流側メイン通路２の先端がそれぞれ接続される４つの開口部５２〜５５が設けられており、特に、♯１気筒用の開口部５２と♯４気筒用の開口部５５とが隣接し、かつ♯２気筒用の開口部５３と♯４気筒用の開口部５４とが隣接するような形で、四角形の頂点の位置に各開口部５２〜５５が配置されている。そして、各切換弁４は、後述するアクチュエータにより回転方向に駆動されるシャフト５６と、このシャフト５６に取り付けられたアーム５７と、このアーム５７に支持された長方形状の弁体５８と、から構成されており、一方の切換弁４の弁体５８が♯１，♯４気筒用の２つの開口部５２，５５を同時に開閉し、他方の切換弁４の弁体５８が♯２，♯３気筒用の２つの開口部５３，５４を同時に開閉する。つまり各弁体５８は、シャフト５６の回転に伴ってフラップ型に揺動し、一対の上流側メイン通路２と中間メイン通路３との間を、開放もしくは遮断する。弁体５８が閉じた状態では、各開口部５２〜５５は個々に全周に亘って閉塞されるので、隣接した２つの開口部５２，５５，５３，５４が互いに連通することはない。つまり、一対の上流側メイン通路２の間が、互いに非連通状態となる。そして、このバルブユニット５の下流に接続されるフロントチューブ３５の内部を２本の中間メイン通路３に仕切るように、２つの切換弁４の間に、仕切壁５９が設けられている。この仕切壁５９は、♯１，♯４気筒用の開口部５２，５５と、♯２，♯３気筒用の開口部５３，５４と、を区画している。従って、一対の切換弁４が同時に開いている状態において、♯１，♯４気筒の排気と♯２，♯３気筒の排気とは、互いに干渉することなく、下流の中間メイン通路３にそれぞれ流入する。なお、図５では、説明のために一方の弁体５８が開状態に、他方の弁体５８が閉状態に図示されているが、２本のシャフト５６はリンク機構により連係しており、単一のアクチュエータによって２つの弁体５８が同時に開閉される構成となっている。
【００３４】
図７は、２つの切換弁４を連係するリンク機構の構成を示したものであり、２本のシャフト５６にそれぞれ約９０°異なる方向でリンクプレート６１が取り付けられているとともに、四節リンクを構成するように、両リンクプレート６１がロッド６２によって互いに連係している。そして、一方のシャフト５６に第２のリンクプレート６３が取り付けられており、該第２のリンクプレート６３が、負圧式や電磁式のアクチュエータ６４にロッド６５を介して連係している。従って、アクチュエータ６４によりロッド６５が進退すると、２つの切換弁４の弁体５８が、互いに対称に開閉動作する。
【００３５】
次に、図８は、バルブユニット５の第２の実施例を示している。このバルブユニット５は、各切換弁４として、回転軸７１に板状の弁体７２が取り付けられたバタフライバルブ７０を用いたものであり、特に、上記弁体７２は、回転軸７１から両側へそれぞれ延びているとともに、それぞれの部分７２ａ，７２ｂが、回転軸７１の中心から僅かにオフセットした形で回転軸７１に取り付けられている。そして、♯１気筒の上流側メイン通路２と♯４気筒の上流側メイン通路２との間、ならびに、♯２気筒の上流側メイン通路２と♯３気筒の上流側メイン通路２との間、を仕切る隔壁７３が、それぞれ上記回転軸７１にほぼ接する位置まで延びている。なお、ケーシング５１には、前述の実施例と同様に、開口部５２〜５５が設けられており、かつ内部を２本の中間メイン通路３に仕切るように、仕切壁５９が設けられている。
【００３６】
この実施例では、図示するようにバタフライバルブ７０が閉位置にあると、弁体７２の先端縁がそれぞれシール部７４に接し、上流側メイン通路２と中間メイン通路３との間が遮断される。同時に、２つの上流側メイン通路２が互いに非連通状態となる。また、回転軸７１が図示の状態から約９０°回転すると、弁体７２が隔壁７３と平行な開位置となり、上流側メイン通路２と中間メイン通路３との間が連通する。換言すれば、回転軸７１から両側へ延びた弁体７２のそれぞれの部分７２ａ，７２ｂが、各気筒の上流側メイン通路２先端をそれぞれ開閉している。
【００３７】
なお、図８では、図示の都合上、４つの開口部５２〜５５を一列に展開して描いているが、実際には、前述した実施例と同じく、四角形の頂点の位置に各開口部５２〜５５が配置されている。従って、２つのバタフライバルブ７０の回転軸７１は、実質的に１本のシャフトとして構成することが可能である。
【００３８】
次に、図９は、バルブユニット５の第３の実施例を示している。この実施例は、図８の第２の実施例を簡素化した構成であって、前述した隔壁７３を備えていない。また、これに伴い、弁体７２が回転軸７１の中心に沿って取り付けられている。従って、この実施例では、切換弁４が図示の閉位置にあるときに、隣接する♯１，♯４気筒用の開口部５２，５５が互いに連通し、同様に、♯２，♯３気筒用の開口部５３，５４が互いに連通する。
【００３９】
次に、図１０は、バルブユニット５の第４の実施例を示している。この実施例は、２つの切換弁４の機能を、単一のバタフライバルブ８０によって得るようにしたものであって、仕切壁５９を中間で横切るように回転軸８１が設けられ、かつこれに、弁体８２が取り付けられている。弁体８２の回転軸８１から両側へ延びた各部分８２ａ，８２ｂは、仕切壁５９と干渉しないように、回転軸８１の中心に対しオフセットした形に設けられている。
【００４０】
従って、この実施例では、図示するようにバタフライバルブ８０が閉位置にあると、弁体８２の先端縁がそれぞれシール部８４に接し、上流側メイン通路２と中間メイン通路３との間が遮断される。このとき、仕切壁５９を挟んだ各々の側で、２つの上流側メイン通路２は互いに連通状態となる。また、回転軸８１が図示の状態から約９０°回転すると、弁体８２が仕切壁５９と平行な開位置となり、上流側メイン通路２と中間メイン通路３との間が連通する。
【００４１】
次に、図１１は、バルブユニット５の第５の実施例を示している。この実施例は、各切換弁４を、板状の弁体９１が開口部５２〜５５の開口面に沿ってスライドするゲートバルブ９０として構成したものであって、一方のゲートバルブ９０が♯１，♯４気筒用の開口部５２，５５を開閉し、他方のゲートバルブ９０が♯２，♯３気筒用の開口部５３，５４を開閉している。
【００４２】
以上、この発明を直列４気筒内燃機関に適用した一実施例を説明したが、この発明は、直列４気筒以外の直列多気筒内燃機関あるいはＶ型多気筒内燃機関等の種々の形式の内燃機関の排気装置として適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明に係る排気装置の一実施例を示す構成説明図。
【図２】より具体的に示した排気装置の側面図。
【図３】排気マニホルドの具体的な実施例を示す下面図。
【図４】同じく上面図。
【図５】バルブユニット付近の断面図。
【図６】バルブユニットの正面図。
【図７】２つの切換弁を連係するリンク機構の構成説明図。
【図８】バルブユニットの第２の実施例を示す断面図。
【図９】バルブユニットの第３の実施例を示す断面図。
【図１０】バルブユニットの第４の実施例を示す断面図。
【図１１】バルブユニットの第５の実施例を示す断面図。
【符号の説明】
【００４４】
２…上流側メイン通路
３…中間メイン通路
４…切換弁
７…下流側メイン通路
８…メイン触媒コンバータ
１１…上流側バイパス通路
１４…中間バイパス通路
１６…下流側バイパス通路
１８…バイパス触媒コンバータ  
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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