(57)【要約】【課題】燃費の悪化を抑制しつつ、触媒の温度を早期に活性化温度以上に上昇させること。【解決手段】第１触媒７１及び第２触媒７２をバンク間１８に配置した。バンク間１８は、左バンク２１及び右バンク３１からの熱がこもり易いため、第１触媒７１及び第２触媒７２は、バンク間１８にこもった熱によって温度が低下し難くなり保温性が向上する。これにより、第１触媒７１及び第２触媒７２の温度を活性化温度以上に上昇させるために、燃料噴射量を増大することにより排気ガスの温度を上昇させる必要が無いため、燃費が悪化すること無く、第１触媒７１及び第２触媒７２の温度を活性化温度以上に上昇させ易くなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｖ型に配置される第１バンク及び第２バンクのうち前記第１バンクに接続される第１バンク用排気管と、
前記第２バンクに接続される第２バンク用排気管と、
前記第１バンク用排気管及び前記第２バンク用排気管をそれぞれ流れる排気ガスの流れ方向の下流側で前記第１バンク用排気管と前記第２バンク用排気管とが合流する合流部に接続される１本の合流排気管と、
前記合流排気管に設けられる触媒と、を備えた内燃機関の排気装置であって、
前記触媒は、前記第１バンクと前記第２バンクとの間であるバンク間に配置されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項２】
前記第１バンク及び前記第２バンクは、複数の気筒を有しており、
前記第１バンク及び前記第２バンク各々の前記複数の気筒の配列方向は一致しており、
前記合流排気管には、前記触媒が複数設けられており、
前記複数の触媒のケースはそれぞれ筒状であるとともに、前記ケースの長手方向が前記ケースの軸方向であり、
前記複数の触媒は、各々のケースの軸方向が前記配列方向に一致し、且つ前記配列方向に対して直交する方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
【請求項３】
前記合流排気管には、前記触媒が二つ設けられており、
前記二つの触媒を接続する接続排気管が前記バンク間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１バンク及び第２バンクを有するＶ型の内燃機関の排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されているようなＶ型の内燃機関は、左右にそれぞれ配置される第１バンク及び第２バンクを有している。第１バンクには第１バンク用排気管が接続されるとともに、第２バンクには第２バンク用排気管が接続されている。第１バンク用排気管及び第２バンク用排気管は、排気ガスの流れ方向の下流側で互いに合流している。そして、第１バンク用排気管と第２バンク用排気管との合流部には、一本の合流排気管が接続されている。合流排気管には触媒が設けられている。合流排気管内を流れる排気ガスは、触媒により浄化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７５９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、触媒は、活性化温度以上に温度が上昇することで、排気ガスの浄化能力を発揮するため、例えば、排気ガスの温度が低いときには、触媒の温度が活性化温度以上に上昇していないことがあり、触媒による排気ガスの浄化が十分に行われない虞がある。排気ガスの温度を上昇させるためには、燃料噴射量を増大させる必要があるため、燃費が悪化してしまう。
【０００５】
また、触媒は、配置スペースを確保し易い場所である車両の床下に配置されることがある。触媒が車両の床下に配置されると、触媒は内燃機関から離間した状態で配置されることになるため、内燃機関から排気系を流れる間に排気ガスの熱が奪われて、排気ガスの温度が低下し易く、触媒の温度が活性化温度以上に上昇するまでの時間が長くなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、燃費の悪化を抑制しつつ、触媒の温度を早期に活性化温度以上に上昇させることができる内燃機関の排気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する内燃機関の排気装置は、Ｖ型に配置される第１バンク及び第２バンクのうち前記第１バンクに接続される第１バンク用排気管と、前記第２バンクに接続される第２バンク用排気管と、前記第１バンク用排気管及び前記第２バンク用排気管をそれぞれ流れる排気ガスの流れ方向の下流側で前記第１バンク用排気管と前記第２バンク用排気管とが合流する合流部に接続される１本の合流排気管と、前記合流排気管に設けられる触媒と、を備えた内燃機関の排気装置であって、前記触媒は、前記第１バンクと前記第２バンクとの間であるバンク間に配置されている。
【０００８】
これによれば、バンク間は、第１バンク及び第２バンクからの熱がこもり易いため、バンク間に配置された触媒は、バンク間にこもった熱によって温度が低下し難くなり保温性が向上する。これにより、触媒の温度を活性化温度以上に上昇させるために、燃料噴射量を増大することにより排気ガスの温度を上昇させる必要が無いため、燃費の悪化を抑制しつつ、触媒の温度を早期に活性化温度以上に上昇させることができる。
【０００９】
上記内燃機関の排気装置において、前記第１バンク及び前記第２バンクは、複数の気筒を有しており、前記第１バンク及び前記第２バンク各々の前記複数の気筒の配列方向は一致しており、前記合流排気管には、前記触媒が複数設けられており、前記複数の触媒のケースはそれぞれ筒状であるとともに、前記ケースの長手方向が前記ケースの軸方向であり、前記複数の触媒は、各々のケースの軸方向が前記配列方向に一致し、且つ前記配列方向に対して直交する方向に並んで配置されているとよい。
【００１０】
これによれば、複数の触媒のケースの長手方向に延びる外面同士が、複数の触媒の並設方向で隣り合うため、例えば、複数の触媒のケースの短手方向に延びる外面同士が、複数の触媒の並設方向で隣り合う場合に比べて、隣り合う触媒のケース同士の熱伝達面積が確保し易くなる。したがって、複数の触媒の温度が低下し難くなり保温性が向上する。
【００１１】
上記内燃機関の排気装置において、前記合流排気管には、前記触媒が二つ設けられており、前記二つの触媒を接続する接続排気管が前記バンク間に配置されているとよい。
これによれば、接続排気管内を流れる排気ガスの温度が、バンク間にこもった熱によって温度が低下し難くなり保温性が向上するため、二つの触媒のうち、接続排気管よりも下流側に配置される触媒の温度を活性化温度以上に上昇させ易くすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、燃費の悪化を抑制しつつ、触媒の温度を早期に活性化温度以上に上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態における内燃機関の排気装置の概略図。
【図２】内燃機関の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、内燃機関の排気装置を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。本実施形態の内燃機関は車両に搭載されている。
図１及び図２に示すように、内燃機関１０は、シリンダブロック１１を備えている。図２に示すように、シリンダブロック１１は、本体部２０と、第１バンクとしての左バンク２１及び第２バンクとしての右バンク３１と、を有する。なお、左バンク２１は、左バンク２１用の左シリンダヘッド２２を含み、右バンク３１は、右バンク３１用の右シリンダヘッド３２を含む。左バンク２１及び右バンク３１は、本体部２０に対してそれぞれ分岐して延びてＶ型に配置されている。本体部２０内には、クランクシャフト１２が収容されている。
【００１５】
図１に示すように、左バンク２１は４つの気筒２３を有している。右バンク３１は４つの気筒３３を有している。よって、左バンク２１及び右バンク３１は、複数の気筒を有している。本実施形態の内燃機関１０は、Ｖ型の８気筒ディーゼルエンジンである。左バンク２１及び右バンク３１各々の４つの気筒２３，３３の配列方向Ｘ１は一致している。
【００１６】
図２に示すように、左バンク２１の各気筒２３内には、各気筒２３内を往復動可能なピストン２４がそれぞれ収納されている。各ピストン２４は、コネクティングロッド２５を介してクランクシャフト１２に連結されている。そして、コネクティングロッド２５により各ピストン２４の往復運動がクランクシャフト１２の回転運動に変換される。
【００１７】
また、右バンク３１の各気筒３３内には、各気筒３３内を往復動可能なピストン３４がそれぞれ収納されている。各ピストン３４は、コネクティングロッド３５を介してクランクシャフト１２に連結されている。そして、コネクティングロッド３５により各ピストン３４の往復運動がクランクシャフト１２の回転運動に変換される。
【００１８】
シリンダブロック１１の本体部２０には、オイルパン１５が取り付けられている。オイルパン１５は、本体部２０に対して左バンク２１及び右バンク３１とは反対側の端面（下面）に取り付けられている。オイルパン１５内には、エンジンオイルが貯留されている。
【００１９】
左バンク２１は、本体部２０から延びるとともに右バンク３１側に位置する左バンク傾斜面２１ａを有している。左バンク傾斜面２１ａは、左バンク２１を形成するシリンダブロック１１の部位の傾斜面２１１と、傾斜面２１１に連続する左シリンダヘッド２２の面２２ａとを含む。
【００２０】
右バンク３１は、本体部２０から延びるとともに左バンク２１側に位置する右バンク傾斜面３１ａを有している。右バンク傾斜面３１ａは、右バンク３１を形成するシリンダブロック１１の部位の傾斜面３１１と、傾斜面３１１に連続する右シリンダヘッド３２の面３２ａとを含む。
【００２１】
本体部２０は、左バンク傾斜面２１ａと右バンク傾斜面３１ａとを繋ぐ谷面２０ａを有している。そして、左バンク傾斜面２１ａにおける谷面２０ａとは反対側の縁部と右バンク傾斜面３１ａにおける谷面２０ａとは反対側の縁部とを繋ぐ仮想直線Ｌ１、左バンク傾斜面２１ａ、右バンク傾斜面３１ａ、及び谷面２０ａによって囲まれる空間は、左バンク２１と右バンク３１との間であるバンク間１８になっている。
【００２２】
図１に示すように、排気装置４０は、左バンク２１に接続される第１バンク用排気管としての左バンク用排気管４１と、右バンク３１に接続される第２バンク用排気管としての右バンク用排気管５１と、を備えている。左バンク用排気管４１は、左バンク２１の各気筒２３内からの排気ガスを１本の排気管に集めるために使用されるエキゾーストマニホールドである。右バンク用排気管５１は、右バンク３１の各気筒３３内からの排気ガスを１本の排気管に集めるために使用されるエキゾーストマニホールドである。また、排気装置４０は、左バンク用排気管４１及び右バンク用排気管５１をそれぞれ流れる排気ガスの流れ方向の下流側で左バンク用排気管４１と右バンク用排気管５１とが合流する合流部６０を有している。そして、排気装置４０は、合流部６０に接続される１本の合流排気管６１を備えている。
【００２３】
合流排気管６１には、ターボチャージャを構成するタービン６２が設置されている。なお、図１では、吸気通路に設けられるターボチャージャを構成するコンプレッサの図示を省略している。そして、合流排気管６１内を流れる排気ガスの排気圧によってタービン６２が回転し、タービン６２の回転に伴ってコンプレッサが駆動することにより、吸気通路を流れる新気が圧縮されて内燃機関１０への過給が行われる。
【００２４】
また、排気装置４０は、合流排気管６１に設けられる触媒としての第１触媒７１及び第２触媒７２を備えている。よって、合流排気管６１には、触媒が複数設けられ、本実施形態において、合流排気管６１には、触媒が二つ設けられている。第１触媒７１及び第２触媒７２は、合流排気管６１においてタービン６２よりも下流側に設けられている。第１触媒７１は、合流排気管６１において第２触媒７２よりも上流側に設けられている。第１触媒７１及び第２触媒７２は合流排気管６１に対して直列に設置されている。第１触媒７１は、例えば、排気ガス中の燃料未燃成分を酸化して浄化する酸化触媒である。第２触媒７２は、排気ガス中の窒素酸化物を浄化するＮＯｘ浄化触媒と排気ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦとが一体となったＳＣＲＦ触媒である。
【００２５】
合流排気管６１は、第１排気管６１ａ、第２排気管６１ｂ、及び第３排気管６１ｃを有している。第１排気管６１ａは、タービン６２と第１触媒７１とを接続している。第２排気管６１ｂは、第１触媒７１と第２触媒７２とを接続する接続排気管である。第３排気管６１ｃは、第２触媒７２に接続されるとともに第２触媒７２を通過した排気ガスが流れる。第２触媒７２は、第２排気管６１ｂよりも下流側に配置されている。
【００２６】
図２に示すように、第１触媒７１のケース７１ａは、円筒状である。ケース７１ａの長手方向はケース７１ａの軸方向である。第２触媒７２のケース７２ａは、円筒状である。ケース７２ａの長手方向はケース７２ａの軸方向である。第１触媒７１及び第２触媒７２は、バンク間１８に配置されている。本実施形態において、第１触媒７１及び第２触媒７２は、第１触媒７１の大部分、及び第２触媒７２の大部分が、バンク間１８に位置するように、内燃機関１０に対して配置されている。第１触媒７１及び第２触媒７２は、各々のケース７１ａ，７２ａが、図示しない取付部材を介してシリンダブロック１１に取り付けられている。
【００２７】
図１に示すように、第１触媒７１及び第２触媒７２は、各々のケース７１ａ，７２ａの軸方向が配列方向Ｘ１に一致し、且つ配列方向Ｘ１に対して直交する方向に互いに並んで配置されている。第１触媒７１のケース７１ａの長手方向に延びる外面７１ｂと、第２触媒７２のケース７２ａの長手方向に延びる外面７２ｂとは、第１触媒７１及び第２触媒７２の並設方向で隣り合っている。
【００２８】
第１触媒７１のケース７１ａの長手方向の一端には第１排気管６１ａが接続されるとともに、第１触媒７１のケース７１ａの長手方向の他端には第２排気管６１ｂが接続されている。第２触媒７２のケース７２ａの長手方向の一端には第３排気管６１ｃが接続されるとともに、第２触媒７２のケース７２ａの長手方向の他端には第２排気管６１ｂが接続されている。第２排気管６１ｂは、バンク間１８に配置されており、バンク間１８で折り返されている。
【００２９】
次に、本実施形態の作用について説明する。
ところで、第１触媒７１及び第２触媒７２は、活性化温度以上に温度が上昇することで、排気ガスの浄化能力を発揮するため、例えば、排気ガスの温度が低いときには、第１触媒７１及び第２触媒７２の温度が活性化温度以上に上昇していないことがあり、第１触媒７１及び第２触媒７２による排気ガスの浄化が十分に行われない虞がある。
【００３０】
バンク間１８は、左バンク２１及び右バンク３１からの熱がこもり易いため、バンク間１８に配置された第１触媒７１及び第２触媒７２は、バンク間１８にこもった熱によって温度が低下し難くなり保温性が向上する。これにより、第１触媒７１及び第２触媒７２の温度が早期に活性化温度以上に上昇する。
【００３１】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）第１触媒７１及び第２触媒７２をバンク間１８に配置した。これによれば、バンク間１８は、左バンク２１及び右バンク３１からの熱がこもり易いため、第１触媒７１及び第２触媒７２は、バンク間１８にこもった熱によって温度が低下し難くなり保温性が向上する。これにより、第１触媒７１及び第２触媒７２の温度を活性化温度以上に上昇させるために、燃料噴射量を増大することにより排気ガスの温度を上昇させる必要が無いため、燃費の悪化を抑制しつつ、第１触媒７１及び第２触媒７２の温度を早期に活性化温度以上に上昇させることができる。
【００３２】
（２）第１触媒７１及び第２触媒７２は、各々のケース７１ａ，７２ａの軸方向が配列方向Ｘ１に一致し、且つ配列方向Ｘ１に対して直交する方向に並んで配置されている。これによれば、各々のケース７１ａ，７２ａの外面７１ｂ，７２ｂ同士が、第１触媒７１及び第２触媒７２の並設方向で隣り合う。よって、例えば、各々のケース７１ａ，７２ａの短手方向に延びる外面同士が、第１触媒７１及び第２触媒７２の並設方向で隣り合う場合に比べて、隣り合う第１触媒７１及び第２触媒７２のケース７１ａ，７２ａ同士の熱伝達面積が確保し易くなる。したがって、第１触媒７１及び第２触媒７２の温度が低下し難くなり保温性が向上する。
【００３３】
（３）第２排気管６１ｂがバンク間１８に配置されている。これによれば、第２排気管６１ｂ内を流れる排気ガスの温度が、バンク間１８にこもった熱によって温度が低下し難くなり保温性が向上するため、第２触媒７２の温度を活性化温度以上に上昇させ易くすることができる。
【００３４】
（４）バンク間１８を第１触媒７１及び第２触媒７２の配置スペースとして有効利用している。このため、第１触媒７１及び第２触媒７２の配置スペースを別途用意する必要が無い。
【００３５】
（５）第１触媒７１及び第２触媒７２を内燃機関１０に近い位置に配置することができるため、排気ガスの温度が低下し難く、第１触媒７１及び第２触媒７２の温度が活性化温度以上に上昇するまでの時間を短くすることができる。
【００３６】
（６）例えば、第１触媒７１及び第２触媒７２を、エンジンルームよりも後側の車両の乗員スペースの床下に配置すると、第１触媒７１及び第２触媒７２が内燃機関１０から離間して、第１触媒７１及び第２触媒７２が冷え易くなる。しかし、本実施形態では、第１触媒７１及び第２触媒７２を内燃機関１０に近い位置に配置することができるため、第１触媒７１及び第２触媒７２が冷え難い。
【００３７】
（７）第２触媒７２に所定量のＰＭが溜まると、排気温を高温としてその排気熱でＰＭを燃やしてフィルタを再生する、所謂、ＰＭ再生が行われる。このとき、本実施形態によれば、バンク間１８にこもった熱によって第２触媒７２の温度が低下し難いため、ＰＭ再生時の放熱が抑制され、ＰＭ再生に要する時間を短くすることができる。
【００３８】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態において、第１触媒７１及び第２触媒７２は、各々のケース７１ａ，７２ａの軸方向が配列方向Ｘ１に一致し、且つ配列方向Ｘ１に並んで配置されていてもよい。この場合、第２排気管６１ｂは、バンク間１８で折り返されておらず、配列方向Ｘ１に延びている。
【００３９】
○  実施形態において、第１触媒７１及び第２触媒７２は、各々のケース７１ａ，７２ａの軸方向が配列方向Ｘ１に対して直交する方向に一致し、且つ配列方向Ｘ１に並んで配置されていてもよい。
【００４０】
○  実施形態において、第１触媒７１及び第２触媒７２は、各々のケース７１ａ，７２ａの軸方向が配列方向Ｘ１に対して直交する方向に一致し、且つ配列方向Ｘ１に対して直交する方向に並んで配置されていてもよい。
【００４１】
○  実施形態において、第１触媒７１と第２触媒７２とを接続する第２排気管６１ｂが無く、第１触媒７１のケース７１ａ内と第２触媒７２のケース７２ａ内とが直接連通している構成であってもよい。
【００４２】
○  実施形態において、第１触媒７１及び第２触媒７２は、第１触媒７１の全部、及び第２触媒７２の全部が、バンク間１８に位置するように、内燃機関１０に対して配置されていてもよい。要は、第１触媒７１及び第２触媒７２は、第１触媒７１の少なくとも一部、及び第２触媒７２の少なくとも一部が、バンク間１８に位置するように、内燃機関１０に対して配置されていればよい。
【００４３】
○  実施形態において、左バンク２１の気筒２３の数、及び右バンク３１の気筒３３の数は特に限定されるものではない。
○  実施形態において、触媒の数は特に限定されるものではない。
【００４４】
○  実施形態において、触媒の種類は適宜変更してもよい。
○  実施形態において、内燃機関１０はディーゼルエンジン以外でもよく、例えばガソリンエンジンでもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０…内燃機関、１８…バンク間、２１…第１バンクとしての左バンク、２３，３３…気筒、３１…第２バンクとしての右バンク、４０…排気装置、４１…第１バンク用排気管としての左バンク用排気管、５１…第２バンク用排気管としての右バンク用排気管、６０…合流部、６１…合流排気管、６１ｂ…接続排気管である第２排気管、７１…触媒としての第１触媒、７１ａ，７２ａ…ケース、７２…触媒としての第２触媒。
【図１】
2018141412.tif 000003
【図２】
2018141412.tif 000004