(57)【要約】【課題】触媒の温度低下を抑制して排気の清浄化を確実かつ継続的に行うことが可能な排気装置を提供する。【解決手段】内燃機関２から排出される排気を浄化する排気装置１において、内燃機関２で燃焼したガスを内燃機関２の長手方向Ａに対して直交する直交方向Ｂに排気する排気口２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆと、内燃機関２の長手方向Ａに延在する触媒７ａと、排気口２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆから排出された排気を触媒７ａに流す排気通路とを備え、排気通路は、排気口２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆから排出された排気を直交方向Ｂから長手方向Ａに流すよう屈曲させる屈曲部１０ａ，１１ａと、屈曲部１０ａ，１１ａの排気通過方向下流側に設けられ屈曲部１０ａ，１１ａに接続して延在する延在部１０ｂ、１１ｂとを有し、延在部１０ｂ、１１ｂは触媒７ａに沿うように長手方向Ａに延在して配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気を浄化する排気装置において、
前記内燃機関で燃焼したガスを前記内燃機関の長手方向に対して直交する直交方向に排気する排気口と、前記内燃機関の長手方向に延在する触媒と、前記排気口から排出された排気を前記触媒に流す排気通路とを備え、
前記排気通路は、前記排気口から排出された排気を前記直交方向から前記長手方向に流すよう屈曲させる屈曲部と、前記屈曲部の排気通過方向下流側に設けられ前記屈曲部に接続して延在する延在部とを有し、
前記延在部は、前記触媒に沿うように前記長手方向に延在して配置されることを特徴とする排気装置。
【請求項２】
請求項１記載の排気装置において、
前記触媒の中心軸は、前記延在部の中心軸よりも前記内燃機関側に配置されることを特徴とする排気装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の排気装置において、
前記延在部は、前記触媒の長さ方向における半分以上を覆うように設けられていることを特徴とする排気装置。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一つに記載の排気装置において、
前記内燃機関は、複数の気筒を有し、前記排気通路は前記複数の気筒のうち少なくとも二つの気筒から排出された排気を集合させる集合部を有し、
前記屈曲部は、前記集合部の排気通過方向下流側に配置されることを特徴とする排気装置。
【請求項５】
請求項４記載の排気装置において、
前記集合部は、前記触媒の上部に配置されることを特徴とする排気装置。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか一つに記載の排気装置において、
前記複数の気筒は４気筒以上であり、
前記排気通路は、
前記複数の気筒のうち少なくとも２気筒から排出された排気を集合させる第１集合部と、前記複数の気筒のうち前記２気筒とは異なる少なくとも他の２気筒から排出された排気を集合させる第２集合部と、
前記第１集合部の排気通過方向下流側に配置され前記第１集合部から流れてくる排気を前記内燃機関の長手方向に流すよう屈曲させる第１屈曲部と、
前記第１屈曲部の排気通過方向下流側に配置され前記第１屈曲部に接続して延在する第１延在部と、
前記第２集合部の排気通過方向下流側に配置され前記第２集合部から流れてくる排気を前記長手方向に流すよう屈曲させる第２屈曲部と、
前記第２屈曲部の排気通過方向下流側に配置され前記第２屈曲部に接続して延在する第２延在部とを備え、
前記第１延在部は、前記触媒に沿うように前記長手方向に延在して配置され、前記第２延在部は、前記第１延在部に沿うように前記長手方向に延在して配置されることを特徴とする排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の排気管及びこれに接続される触媒を有する多気筒内燃機関の排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多気筒内燃機関の複数の気筒から排出される排気を、触媒を通して清浄化した後に排出する排気装置が知られている。
このような排気装置では、排気の清浄化に用いられる触媒は所定の温度以上に昇温していないと機能しないため、各気筒からの排気を集合部に集めた後、熱い排気を触媒に当てるために集合部からすぐに排気を触媒に入れていた。
【０００３】
上述の技術において、さらに排気装置のコンパクト化を図るため、排気集合部の直下流位置に配置した触媒の中心線がエンジン壁面に対して垂直となる向きに触媒を配置する技術が提案されている（例えば「特許文献１」参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−７５２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した技術では、排気が抜けた後の触媒は外気によって空冷されるため、次の排気が送られるまでの間に触媒の温度が下がってしまい、触媒の機能が十分に発揮されず排気の清浄化が阻害されるという問題点がある。
本発明は上述の問題点を解決し、触媒の温度低下を抑制して排気の清浄化を確実かつ継続的に行うことが可能な排気装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、内燃機関から排出される排気を浄化する排気装置において、前記内燃機関で燃焼したガスを前記内燃機関の長手方向に対して直交する直交方向に排気する排気口と、前記内燃機関の長手方向に延在する触媒と、前記排気口から排出された排気を前記触媒に流す排気通路とを備え、前記排気通路は、前記排気口から排出された排気を前記直交方向から前記長手方向に流すよう屈曲させる屈曲部と、前記屈曲部の排気通過方向下流側に設けられ前記屈曲部に接続して延在する延在部とを有し、前記延在部は、前記触媒に沿うように前記長手方向に延在して配置されることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の排気装置において、さらに前記触媒の中心軸は、前記延在部の中心軸よりも前記内燃機関側に配置されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の排気装置において、さらに前記延在部は、前記触媒の長さ方向における半分以上を覆うように設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１から３までの何れか一つに記載の排気装置において、さらに前記内燃機関は、複数の気筒を有し、前記排気通路は前記複数の気筒のうち少なくとも二つの気筒から排出された排気を集合させる集合部を有し、前記屈曲部は、前記集合部の排気通過方向下流側に配置されることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の排気装置において、さらに前記集合部は、前記触媒の上部に配置されることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項１から５までの何れか一つに記載の排気装置において、さらに前記複数の気筒は４気筒以上であり、前記排気通路は、前記複数の気筒のうち少なくとも２気筒から排出された排気を集合させる第１集合部と、前記複数の気筒のうち前記２気筒とは異なる少なくとも他の２気筒から排出された排気を集合させる第２集合部と、前記第１集合部の排気通過方向下流側に配置され前記第１集合部から流れてくる排気を前記内燃機関の長手方向に流すよう屈曲させる第１屈曲部と、前記第１屈曲部の排気通過方向下流側に配置され前記第１屈曲部に接続して延在する第１延在部と、前記第２集合部の排気通過方向下流側に配置され前記第２集合部から流れてくる排気を前記長手方向に流すよう屈曲させる第２屈曲部と、前記第２屈曲部の排気通過方向下流側に配置され前記第２屈曲部に接続して延在する第２延在部とを備え、前記第１延在部は、前記触媒に沿うように前記長手方向に延在して配置され、前記第２延在部は、前記第１延在部に沿うように前記長手方向に延在して配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、触媒に沿う態様で長手方向に延在して配置される延在部を有するので、延在部を通過する排気の熱によって触媒を加熱することができ、次の排気が送られるまでの間に触媒の温度が下がって排気の清浄化が阻害されることを防止して、排気の清浄化を確実かつ継続的に行うことが可能な排気装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を適用した排気装置の概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を適用した排気装置の概略上面図である。
【図３】本発明の一実施形態を適用した排気装置の概略正面図である。
【図４】本発明の一実施形態を適用した排気装置の概略側面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を適用した排気装置の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態を適用した排気装置の概略斜視図を、図２は同上面図を、図３は同正面図を、図４は同側面図をそれぞれ示している。同図において、内燃機関である４気筒エンジン２のシリンダヘッド２ａの壁面２ｂには排気装置１が取り付けられている。
なお４気筒エンジン２からの排気は、本実施形態において第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順序で行われる。
【００１５】
排気装置１は、それぞれシリンダヘッド２ａに形成された第１気筒の排気口２ｃに接続される第１排気管３、第２気筒の排気口２ｄに接続される第２排気管４、第３気筒の排気口２ｅに接続される第３排気管５、第４気筒の排気口２ｆに接続される第４排気管６、排気を浄化する触媒７ａを備えた触媒コンバータ７等を有している。
各排気口２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆは、それぞれ図１に両矢印で示す４気筒エンジン２の長手方向Ａに対して直交する、図１に両矢印で示す直交方向Ｂに、４気筒エンジン２内において燃焼したガスを排気として排出する。各排気管３，４，５，６は、それぞれ排気通路を構成する。
【００１６】
各排気管３，４，５，６は、フランジ部材１４を介してそれぞれの一端を対応する気筒の排気口２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆに接続させた状態で壁面２ｂに取り付けられている。各排気管３，６の他端は、ほぼＹ字形状を呈し集合部である第１集合部として機能する第１集合排気管８の一端にそれぞれ取り付けられている。また、各排気管４，５の他端は、第１集合排気管８と同形状を呈し集合部である第２集合部として機能する第２集合排気管９の一端にそれぞれ取り付けられている。
【００１７】
第１集合排気管８には、二股に分かれた一端のうちの一方に第１排気管３の他端が取り付けられ、一端のうちの他方には、第１排気管３が接続される第１気筒とは不連続状態で排気がなされる第４気筒に接続される第４排気管６の他端が取り付けられている。
第２集合排気管９には、二股に分かれた一端のうちの一方に第２排気管４の他端が取り付けられ、一端のうちの他方には、第２排気管４が接続される第２気筒とは不連続状態で排気がなされる第３気筒に接続される第３排気管５の他端が取り付けられている。
各集合排気管８，９は、それぞれ排気通路を構成する。
【００１８】
第１集合排気管８の他端には第５排気管１０の一端が取り付けられている。第５排気管１０はほぼＬ字形状を呈しており、図３に示すように、各排気口２ｃ，２ｆから排出され各排気管３，６，８を介して直交方向Ｂに流れる排気を長手方向Ａへと屈曲させる屈曲部としての第１屈曲部１０ａと、第１屈曲部１０ａの排気通過方向下流側に設けられ第１屈曲部１０ａに接続して延在する延在部としての第１延在部１０ｂとを有している。
【００１９】
第２集合排気管９の他端には第６排気管１１の一端が取り付けられている。第５排気管１０とほぼ同じ形状を呈する第６排気管１１は、図３に示すように、各排気口２ｄ，２ｅから排出され各排気管４，５，９を介して直交方向Ｂに流れる排気を長手方向Ａへと屈曲させる屈曲部としての第２屈曲部１１ａと、第２屈曲部１１ａの排気通過方向下流側に設けられ第２屈曲部１１ａに接続して延在する延在部としての第２延在部１１ｂとを有している。
【００２０】
第５排気管１０の他端及び第６排気管１１の他端には、排気通路を構成し二股構造を有する第７排気管１２の一端がそれぞれ接続されている。図２に示すようにほぼＵ字形状を呈する第７排気管１２は、その他端を触媒コンバータ７に接続されており、触媒コンバータ７には触媒を通過した排気をさらに下流側に設けられた図示しない排気管に向けて送る排気出口部１３が設けられている。
第７排気管１２は、各排気管１０，１１を介して長手方向Ａの図１において右側へと進行している排気の通過方向を、長手方向Ａの図１において左側へと進行するように変更させている。この第７排気管１２の働きにより、図１、図３、図４に示すように、各集合排気管８，９、各排気管１０，１１の下方に触媒７ａを有する触媒コンバータ７を配置することができる。
各延在部１０ｂ，１１ｂは触媒７ａに沿うように長手方向Ａに延在して配置され、延在部１０ｂは触媒７ａに対して、延在部１１ｂは延在部１０ｂに対して、それぞれ近接して配置されている。
【００２１】
上述の構成より本発明の排気装置１によれば、触媒７ａに沿う態様で長手方向Ａに延在して配置される延在部１０ｂ，１１ｂを有するので、延在部１０ｂ，１１ｂを通過する排気の熱によって触媒７ａを加熱することができ、次の排気が送られるまでの間に触媒７ａの温度が下がって排気の清浄化が阻害されることを防止して、排気の清浄化を確実かつ継続的に行うことが可能な排気装置を提供することができる。
また、延在部１０ｂ，１１ｂと触媒７ａとの間での熱の授受により、触媒７ａの保温及び早期昇温の相乗効果を得ることができる。
【００２２】
また、延在部１０ｂ，１１ｂよりも排気通過方向上流側に、各排気管３，４，５，６からの排気が集合して排気温度が上昇する第１集合排気管８及び第２集合排気管９を有するので、温度上昇した排気が延在部１０ｂ，１１ｂを通過することにより触媒７ａの保温性をさらに向上することができる。
さらに上述の構成では、図３に示すように、延在部１０ｂ，１１ｂは触媒７ａの長さ方向、すなわち長手方向Ａにおける長さの半分以上を覆うように配置されている。この構成により、上述した保温及び早期昇温の相乗効果をより一層高めることができる。
【００２３】
上述の排気装置１では、図４に示すように、触媒７ａの中心軸Ｓは壁面２ｂまでの距離Ａが、第１延在部１０ｂの中心軸Ｓ１から壁面２ｂまでの距離Ｂよりも短く、第２延在部１１ｂの中心軸Ｓ２から壁面２ｂまでの距離Ｃよりも短くなるように、すなわち触媒７ａはその中心軸Ｓが各延在部１０ｂ，１１ｂの中心軸Ｓ１，Ｓ２よりも壁面２ｂ側に寄って配置されている。
この構成により、軸線Ｓが壁面２ｂに対して垂直となる向きに触媒コンバータ７を配置した従来の構成に比して排気装置１をコンパクト化することができると共に、その中心軸Ｓが各延在部１０ｂ，１１ｂの中心軸Ｓ１，Ｓ２よりも壁面２ｂ側に位置するように触媒７ａを配置したので、排気装置１をより一層コンパクト化することができる。
【００２４】
また、上述の構成では排気の温度が高くなる第１集合排気管８を触媒７ａの直上方に配置しているので、触媒７ａをすぐに暖めることができ触媒７ａの機能を短時間で発現させることができる。また、第１集合排気管８の上方に排気の温度が高くなる第２集合排気管９を配置しているので、第１集合排気管８が外気によって冷却されることにより触媒７ａの温暖化が妨げられることを防止することができ、さらに第１集合排気管８の保温も行うことができる。
【００２５】
上記実施形態では、シリンダヘッド２ａの４気筒に対してそれぞれ独立して接続された４本の排気管３，４，５，６からの排気を２本の集合排気管８，９で集合させた後、２本の排気管１０，１１、第７排気管１２を経て触媒コンバータ７に送る構成を示した。
しかし本発明はこの構成には限定されず、例えば図５に示すように、シリンダヘッド２ａ内で第２気筒と第３気筒の排気口が合流され、第１気筒の排気口２ｇに一端を接続する第１排気管１５と、第２気筒と第３気筒との集合排気口２ｈに一端を接続する第２排気管１６と、第４気筒の排気口２ｉに一端を接続する第３排気管１７と、ほぼＹ字形状を呈し集合部である第１集合部として機能する第１集合排気管１８と、集合部である第２集合部として機能する第２集合排気管１９と、第４排気管２０と、触媒７ａを有する触媒コンバータ７と、排気出口部１３とを有する排気装置２１にも本発明は適用可能である。図５に示した符号Ａは図１に示した長手方向を、符号Ｂは同直交方向をそれぞれ示している。
【００２６】
第１集合排気管１８には、二股に分かれた一端のうちの一方に第１排気管１５の他端が取り付けられ、一端のうちの他方には、第１排気管１５が接続される第１気筒とは不連続状態で排気がなされる第４気筒に接続される第３排気管１７の他端が取り付けられている。第２集合排気管１９の一端には、第２排気管１６の他端が取り付けられている。各集合排気管１８，１９は、二股構造を有する第４排気管２０の一端にそれぞれの他端を取り付けられている。各排気管１５，１６，１７，２０及び各集合排気管１８，１９は、それぞれ排気通路を構成する。
【００２７】
第１集合排気管１８はほぼＬ字形状を呈しており、各排気口２ｇ，２ｉから排出され各排気管１５，１７を介して直交方向Ｂに流れる排気を長手方向Ａへと屈曲させる屈曲部としての第１屈曲部１８ａと、第１屈曲部１８ａの排気通過方向下流側に設けられ第１屈曲部１８ａに接続して延在する延在部としての第１延在部１８ｂとを有している。
第１集合排気管１８とほぼ同じ形状を呈する第２集合排気管１９は、排気口２ｈから排出され第２排気管１６を介して直交方向Ｂに流れる排気を長手方向Ａへと屈曲させる屈曲部としての第２屈曲部１９ａと、第２屈曲部１９ａの排気通過方向下流側に設けられ第２屈曲部１９ａに接続して延在する延在部としての第２延在部１９ｂとを有している。
【００２８】
第４排気管２０は、各集合排気管１８，１９を介して長手方向Ａの図５において右側へと進行している排気の通過方向を、長手方向Ａの図５において左側へと進行するように変更させている。この第４排気管２０の働きにより、各集合排気管１８，１９の下方に触媒７ａを有する触媒コンバータ７を配置することができる。
各延在部１８ｂ，１９ｂは触媒７ａに沿うように長手方向Ａに延在して配置され、延在部１８ｂは触媒７ａに対して、延在部１９ｂは延在部１８ｂに対して、それぞれ近接して配置されている。
【００２９】
上述の構成より本発明の排気装置２１によれば、触媒７ａに沿う態様で長手方向Ａに延在して配置される延在部１８ｂ，１９ｂを有するので、延在部１８ｂ，１９ｂを通過する排気の熱によって触媒７ａを加熱することができ、次の排気が送られるまでの間に触媒７ａの温度が下がって排気の清浄化が阻害されることを防止して、排気の清浄化を確実かつ継続的に行うことが可能な排気装置を提供することができる。
また、延在部１８ｂ，１９ｂと触媒７ａとの間での熱の授受により、触媒７ａの保温及び早期昇温の相乗効果を得ることができる。
【００３０】
また、延在部１８ｂ，１９ｂよりも排気通過方向上流側に、各排気管１５，１６，１７からの排気が集合して排気温度が上昇する第１集合排気管１８の第１屈曲部１８ａ及び第２集合排気管１９の第２屈曲部１９ａを有する、すなわち延在部１８ｂ，１９ｂが第１集合排気管１８及び第２集合排気管１９に設けられているので、温度上昇した排気が延在部１８ｂ，１９ｂを通過することにより触媒７ａの保温性をさらに向上することができる。
さらに上述の構成では、図５に示すように、延在部１８ｂ，１９ｂは触媒７ａの長さ方向、すなわち長手方向Ａにおける長さの半分以上を覆うように配置されている。この構成により、上述した保温及び早期昇温の相乗効果をより一層高めることができる。
【００３１】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、内燃機関として４気筒エンジンを示したが、内燃機関は４気筒エンジンには限定されず、２気筒以上の気筒数を有するエンジンであればどのようなエンジンであってもよい。また、各実施形態では集合部である第１集合排気管８，１８の下方に触媒７ａを有する触媒コンバータ７を配置する構成としたが、第２集合排気管９，１９の上方に触媒コンバータ７を配置する構成としてもよい。
本発明の実施の形態に記載された効果は本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３２】
１，２１・・・排気装置、２・・・内燃機関（４気筒エンジン）、２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ・・・排気口、７ａ・・・触媒、８，１８・・・集合部、第１集合部（第１集合排気管）、９，１９・・・集合部、第２集合部（第２集合排気管）、１０ａ，１８ａ・・・屈曲部（第１屈曲部）、１０ｂ，１８ｂ・・・延在部（第１延在部）、１１ａ，１９ａ・・・屈曲部（第２屈曲部）、１１ｂ，１９ｂ・・・延在部（第２延在部）、Ａ・・・長手方向、Ｂ・・・直交方向、Ｓ・・・触媒７ａの中心軸、Ｓ１・・・第１延在部１０ｂの中心軸、Ｓ２・・・第２延在部１１ｂの中心軸
【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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