(57)【要約】【課題】内燃機関において、連通管による熱害を防止すると共に装置のコンパクト化を図ることで、良好なバンク制御を可能とする。【解決手段】Ｖ型６気筒エンジンにて、複数の気筒が左右の第１バンク１２及び第２バンク１３に分けて配列された気筒群を設け、各バンク１２，１３の気筒群に対して吸気管５１を連結する一方、第１排気管５７及び第２排気管５８を連結し、各排気管５７，５８に第１前段三元触媒５９及び第２前段三元触媒６０をそれぞれ設けると共に第１制御弁６４及び第２制御弁６５を設け、各排気管５７，５８における前段三元触媒５９，６０及び制御弁６４，６５の上流側を連通管６３により連通して構成し、左右のバンク１２，１３にて、各シリンダヘッド２０，２１内に、排気ポート２６，２７に連通する集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａ及び連通管接続部５５ｂ，５６ｂを一体に形成する。【選択図】        図１
2008095534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された２つの気筒群を有し、該各気筒群に対して吸気通路が設けられる一方、排気通路がそれぞれ独立して設けられ、該各排気通路に排気ガスの流量を調整する制御弁が設けられると共に、前記各排気通路の少なくともいずれか一方に浄化触媒が設けられ、前記各排気通路における前記各制御弁及び前記浄化触媒より上流側が連通通路により連通された内燃機関において、前記左右のバンクのうちの少なくともいずれか一方にて、前記排気通路は、前記気筒群から排出される排気ガスが集合する集合通路を有し、該集合通路と該集合通路に対する前記連通通路の接続部がシリンダヘッド内に設けられたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関において、前記左右のバンクのうちの他方の排気通路に過給機が設けられ、前記連通通路が前記排気通路における過給機の入口側に連結されたことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関において、前記左右のバンクにおける前記排気通路は、前記気筒群から排出される排気ガスが集合する集合通路をそれぞれ有し、該集合通路と該集合通路に対する前記連通通路の接続部がシリンダヘッド内に設けられ、該接続部が前記左右のバンクにおける各シリンダヘッドの対向面に開口され、連通管により連結されたことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関において、前記連通通路に排気ガスと冷却媒体との間で熱交換可能な熱交換器が設けられたことを特徴とする内燃機関。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関において、運転状態に応じて前記制御弁を開閉制御することで前記熱交換器による排気ガスと冷却媒体との間の熱交換量を変更することを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
請求項４または５に記載の内燃機関において、前記熱交換器は、ヒータユニットに連結されたことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された２つの気筒群を有し、各気筒群の排気通路の上流側が連通通路により連通された内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なＶ型多気筒エンジンにおいて、シリンダブロックは上部に所定角度で傾斜した２つのバンクを有しており、各バンクに複数の気筒が設けられて２つの気筒群が構成されている。そして、各バンクに設けられた複数のシリンダにピストンが移動自在に嵌合し、各ピストンは下部に回転自在に支持されたクランクシャフトに連結されている。また、シリンダブロックの各バンクの上部にはシリンダヘッドが締結されることで各燃焼室が構成されており、各燃焼室には吸気ポート及び排気ポートが形成され、吸気弁及び排気弁により開閉可能となっている。そして、各バンクの吸気ポートに吸気管が連結される一方、各バンクの排気ポートに排気管がそれぞれ連結され、この排気管に前段浄化触媒が装着され、各排気管が合流した排気集合管に後段浄化触媒が装着されている。
【０００３】
このようなＶ型多気筒エンジンにて、エンジンの低温始動時に前段浄化触媒を暖機して早期に活性化させるために、２つの排気管を前段浄化触媒の上流側で連通管により連通すると共に、各排気管に制御弁を設けることで、バンク制御を可能としたものがある。従って、エンジンの低温始動時には、一方の排気管の制御弁を閉じて各バンクの気筒群からの排気ガスを連通管を通して他方の排気管で合流させた後、この大量の排気ガスの熱により前段浄化触媒を効率良く暖機して早期活性化を図ることができる。
【０００４】
また、このようなＶ型多気筒エンジンにて、一方のバンクのみにターボ過給機を設けたものがある。この場合、ターボ過給機の稼動時には、ターボ過給機のない排気管の制御弁を閉じて各バンクの気筒群からの排気ガスを連通管を通してターボ過給機のある排気管で合流させた後、この大量の排気ガスによりターボ過給機のタービンを駆動し、このタービンと一体のコンプレッサを駆動して空気を圧縮し、燃焼室に導入することで、高過給を可能とすると共にターボ過給機のない排気管側の前段浄化触媒の熱劣化を抑制することができる。
【０００５】
なお、このような内燃機関としては下記特許文献１に記載された「内燃機関の排気浄化装置」がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−１２１１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来のエンジンでは、エンジンの運転状態に応じて一方のバンクの排気管に設けられた制御弁を閉じ、この一方のバンクの気筒群から排出される排気ガスを、連通管を通して他方の排気管に流すことで、他方のバンクの気筒群から排出される排気ガスと合流し、この合流した排気ガスにより前段浄化触媒を暖機したり、ターボ過給機を駆動したりしている。
【０００８】
この場合、左右のバンクの気筒群に連結された各排気管がエンジンの後方側で連通管により連結されている。このエンジンの後方には、各種の補機が配設されていることから、連通管内を排気ガスが通過すると、排気ガスの熱により連通管が高温となり、連通管の周辺にある各種の補機が熱害を受け、損傷してしまうおそれがある。そのため、連通管による熱害を防止するために、連通管の周囲に断熱材を設けたり、連通管と各種の補機の距離を離したりすることが考えられるが、コストが増大したり、設計の自由度がなくなって搭載性が悪化してしまうなどの問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、連通管による熱害を防止すると共に装置のコンパクト化を図ることで、良好なバンク制御を可能とした内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関は、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された２つの気筒群を有し、該各気筒群に対して吸気通路が設けられる一方、排気通路がそれぞれ独立して設けられ、該各排気通路に排気ガスの流量を調整する制御弁が設けられると共に、前記各排気通路の少なくともいずれか一方に浄化触媒が設けられ、前記各排気通路における前記各制御弁及び前記浄化触媒より上流側が連通通路により連通された内燃機関において、前記左右のバンクのうちの少なくともいずれか一方にて、前記排気通路は、前記気筒群から排出される排気ガスが集合する集合通路を有し、該集合通路と該集合通路に対する前記連通通路の接続部がシリンダヘッド内に設けられたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の内燃機関では、前記左右のバンクのうちの他方の排気通路に過給機が設けられ、前記連通通路が前記排気通路における過給機の入口側に連結されたことを特徴としている。
【００１２】
本発明の内燃機関では、前記左右のバンクにおける前記排気通路は、前記気筒群から排出される排気ガスが集合する集合通路をそれぞれ有し、該集合通路と該集合通路に対する前記連通通路の接続部がシリンダヘッド内に設けられ、該接続部が前記左右のバンクにおける各シリンダヘッドの対向面に開口され、連通管により連結されたことを特徴としている。
【００１３】
本発明の内燃機関では、前記連通通路に排気ガスと冷却媒体との間で熱交換可能な熱交換器が設けられたことを特徴としている。
【００１４】
本発明の内燃機関では、運転状態に応じて前記制御弁を開閉制御することで前記熱交換器による排気ガスと冷却媒体との間の熱交換量を変更することを特徴としている。
【００１５】
本発明の内燃機関では、前記熱交換器は、ヒータユニットに連結されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の内燃機関によれば、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列された２つの気筒群を有し、各気筒群に対して排気通路をそれぞれ独立して設け、各排気通路に排気ガスの流量を調整する排気制御弁を設けると共に浄化触媒を設け、各排気通路における各制御弁及び浄化触媒より上流側を連通通路により連通して構成し、左右のバンクのうちの少なくともいずれか一方にて、排気通路として気筒群から排出される排気ガスが集合する集合通路を設け、この集合通路と集合通路に対する連通通路の接続部をシリンダヘッド内に設けたので、エンジンの運転状態に応じて、排気通路に設けられた制御弁を開閉することで、一方のバンクの気筒群から排出される排気ガスを連通管を通して他方の排気管に流し、他方のバンクの気筒群から排出される排気ガスと合流して処理するバンク制御を実行するとき、集合通路及び連通通路の接続部がシリンダヘッド内に設けられているため、外部に露出する連通管の長さが短縮されることで、連通管による熱害を防止することができると共に、連通管内を流れる排気ガスの温度低下を防止することができ、その結果、良好なバンク制御を可能とすることができ、また、装置のコンパクト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図、図２は、実施例１のＶ型６気筒エンジンの概略断面図である。
【００１９】
実施例１では、内燃機関としてＶ型６気筒エンジンを適用している。このＶ型６気筒エンジンにおいて、図１及び図２に示すように、シリンダブロック１１は上部に所定角度で傾斜した左右のバンク１２，１３を有しており、各バンク１２，１３に複数の気筒が設けられて２つの気筒群が構成されている。この各バンク１２，１３は、それぞれ３つのシリンダボア１４，１５が形成され、各シリンダボア１４，１５にピストン１６，１７がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部に図示しないクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン１６，１７はコネクティングロッド１８，１９を介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。
【００２０】
一方、シリンダブロック１１の各バンク１２，１３の上部にはシリンダヘッド２０，２１が締結されており、シリンダブロック１１とピストン１６，１７とシリンダヘッド２０，２１により各燃焼室２２，２３が構成されている。そして、この燃焼室２２，２３の上部、つまり、シリンダヘッド２０，２１の下面に吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７が対向して形成され、この吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７に対して吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の下端部が位置している。この吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１は、シリンダヘッド２０，２１に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７を閉止する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッド２０，２１には、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５が回転自在に支持されており、吸気カム３６，３７及び排気カム３８，３９が図示しないローラロッカアームを介して吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の上端部に接触している。
【００２１】
従って、エンジンに同期して吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５が回転すると、吸気カム３６，３７及び排気カム３８，３９がローラロッカアームを作動させ、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７を開閉し、吸気ポート２４，２５と燃焼室２２，２３、燃焼室２２，２３と排気ポート２６，２７とをそれぞれ連通することができる。
【００２２】
また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）４０，４１と排気可変動弁機構４２，４３により構成されている。この吸気可変動弁機構４０，４１及び排気可変動弁機構４２，４３は、例えば、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５の軸端部にＶＶＴコントローラが設けられて構成され、油圧ポンプ（または電動モータ）によりカムスプロケットに対する各カムシャフト３２，３３，３４，３５の位相を変更することで、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、各可変動弁機構４０，４１，４２，４３は、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ４４，４５，４６，４７が設けられている。
【００２３】
各シリンダヘッド２０，２１の吸気ポート２４，２５には吸気マニホールド４８，４９を介してサージタンク５０が連結されている。一方、吸気管（吸気通路）５１の空気取入口にはエアクリーナ５２が取付けられており、この吸気管５１には、エアクリーナ５２の下流側に位置してスロットル弁５３を有する電子スロットル装置５４が設けられている。そして、この吸気管５１の下流端部がサージタンク５０に連結されている。
【００２４】
排気ポート２６，２７は、各燃焼室２２，２３から排出される排気ガスが集合する集合通路５５，５６に連通しており、各集合通路５５，５６には、排気管接続部５５ａ，５６ａを介して第１、第２排気管５７，５８が連結されている。この場合、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａは、左右のバンク１２，１３の各シリンダヘッド２０，２１内に一体に形成されている。
【００２５】
そして、第１排気管５７には、第１前段三元触媒（浄化触媒）５９が装着される一方、第２排気管５８には、第２前段三元触媒（浄化触媒）６０が装着されており、第１、第２排気管５７，５８の下流端部は排気集合管６１に合流して連結されており、この排気集合管６１にＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２が装着されている。この各前段三元触媒５９，６０は、排気空燃比がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２は、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料によりＮＯｘを還元するものである。
【００２６】
また、第１排気管５７と第２排気管５８の上流側は、各前段三元触媒５９，６０が装着された位置よりも排気ガスの流動方向の上流側で連通管（連通通路）６３により連通されている。具体的には、左右のバンク１２，１３の各シリンダヘッド２０，２１には、集合通路５５，５６に連通して連通管接続部５５ｂ，５６ｂが形成されており、連通管６３の各端部がこの連通管接続部５５ｂ，５６ｂに連結されている。この場合、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａに加えて、連通管接続部５５ｂ，５６ｂがシリンダヘッド２０，２１に一体に形成されている。即ち、左右のバンク１２，１３における各シリンダヘッド２０，２１が対向しないそれぞれの側面に排気管接続部５５ａ，５６ａが開口し、シリンダヘッド２０，２１におけるそれぞれの後面に連通管接続部５５ｂ，５６が開口している。
【００２７】
そして、第１排気管５７及び第２排気管５８には、前段三元触媒５９，６０よりも排気ガスの流動方向の下流側に、第１制御弁６４及び第２制御弁６５が装着されている。この第１、第２制御弁６４，６５は流量制御弁であって、その開度を調整することで各排気管５７，５８を流れる排気ガスの流量を調整することができる。
【００２８】
そして、第１バンク１２側には、ターボ過給機６７が設けられている。このターボ過給機６７は、吸気管５１側に設けられたコンプレッサ６８と第１排気管５７側に設けられたタービン６９とが連結軸７０により一体に連結されて構成されている。この場合、ターボ過給機６７は、第１バンク１２側の第１排気管５７からの排気ガスによりタービン６９が駆動可能であり、連通管６３の端部が第１排気管５７におけるタービン６９の装着部分よりも上流側に連結されている。そして、このターボ過給機６７におけるコンプレッサ６８の下流側であって、電子スロットル装置５４（スロットル弁５３）の上流側の吸気管５１には、このコンプレッサ６８により圧縮されて温度上昇した吸入空気を冷却するインタークーラ７１が設けられている。
【００２９】
従って、第１バンク１２に設けられたターボ過給機６７は、この第１バンク１２の燃焼室２２から排気ポート２６及び集合通路５５を介して第１排気管５７に排出された排気ガスによりタービン６９を駆動し、連結軸７０により連結されたコンプレッサ６８が駆動することで吸気管５１を流れる空気を圧縮することができる。そのため、エアクリーナ５２から吸気管５１に導入された空気は、圧縮吸気となってインタークーラ７１で冷却された後にサージタンク５０に導入され、各バンク１２，１３の各吸気マニホールド４８，４９及び吸気ポート２４，２５を介して燃焼室２２，２３に吸入されることとなる。
【００３０】
各シリンダヘッド２０，２１には、各燃焼室２２，２３に直接燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ７２，７３が装着されており、各インジェクタ７２，７３にはデリバリパイプ７４，７５が連結され、この各デリバリパイプ７４，７５には高圧燃料ポンプ７６から所定圧の燃料を供給可能となっている。また、シリンダヘッド２０，２１には、燃焼室２２，２３の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ７７，７８が装着されている。
【００３１】
ところで、車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）７９が搭載されており、このＥＣＵ７９は、インジェクタ７２，７３の燃料噴射タイミングや点火プラグ７７，７８の点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。即ち、吸気管５１の上流側にはエアフローセンサ８０及び吸気温センサ８１が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をＥＣＵ７９に出力している。また、電子スロットル装置５４にはスロットルポジションセンサ８２が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ８３が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をＥＣＵ７９に出力している。更に、クランクシャフトにはクランク角センサ８４が設けられ、検出したクランク角度をＥＣＵ７９に出力し、ＥＣＵ７９はクランク角度に基づいてエンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック１１には水温センサ８５が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ７９に出力している。
【００３２】
また、ＥＣＵ７９は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構４０，４１及び排気可変動弁機構４２，４３を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁３０，３１の開放時期と吸気弁２８，２９の開放時期のオーバーラップとをなくすことで、排気ガスが吸気ポート２４，２５または燃焼室２２，２３に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２８，２９の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート２４，２５に吹き返す量を少なくして体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２８，２９の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとして体積効率を向上させる。
【００３３】
ところで、本実施例のＶ型６気筒エンジンでは、上述したように、各シリンダヘッド２０，２１の各集合通路５５，５６に第１排気管５７及び第２排気管５８が連結され、この第１排気管５７及び第２排気管５８に、第１、第２前段三元触媒５９，６０及び第１、第２制御弁６４，６５が装着されており、各集合通路５５，５６は連通管６３により連通されている。そのため、各バンク１２，１３の燃焼状態や排気ガスの排出経路を変更することで各種のバンク制御が可能となっている。
【００３４】
エンジンの低温始動時に、例えば、第１制御弁６４を閉止状態とする一方、第２制御弁６５を開放状態とし、第１バンク１２の気筒群から集合通路５５を介して第１排気管５７に排出された排気ガスを連通管６３を通して第２排気管５８にバイパスさせることで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第２排気管５８で合流させた後、大量の排気ガスを第２前段三元触媒６０に流入させることで、この第２前段三元触媒６０を暖機するようにしている。その後、第２前段三元触媒６０の暖機が完了して活性化されると、第１、第２制御弁６４，６５を開放状態とし、各バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを連通管６３を通さずに、各排気管５７，５８を通して排気集合管６１で合流させた後、排気ガスをＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流入させて浄化処理するようにしている。
【００３５】
また、本実施例のＶ型６気筒エンジンにて、高負荷状態には、第１制御弁６４を開放状態とする一方、第２制御弁６５を閉止状態とし、第２バンク１３の気筒群から集合通路５６を介して第２排気管５８に排出された排気ガスを連通管６３を通して第１排気管５７にバイパスさせることで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第１排気管５７で合流させた後、大量の排気ガスをターボ過給機６７に流入させることで、このターボ過給機６７を高効率で稼動して高過給を可能とする一方、ターボ過給機の有しない第２バンク１３の気筒群の第２排気管５８に装着された第２前段三元触媒６０の熱劣化を抑制している。
【００３６】
更に、例えば、第１バンク１２の気筒群からの排気ガスをリーン雰囲気とし、第２バンク１３の気筒群からの排気ガスをリッチ雰囲気とすると共に、第１制御弁６４及び第２制御弁６５を開放状態とし、第１バンク１２の気筒群から排出されたリーン雰囲気の排気ガスを第１排気管５７に流し、第２バンク１３の気筒群から排出されたリッチ雰囲気の排気ガスを第１排気管５７に流し、排気集合管６１で合流させ、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２における酸化発熱反応を利用してこのＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２を暖機したり、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に蓄積された硫黄成分を放出して再生している。
【００３７】
ところが、エンジンの周辺には各種の補機が配設されていることから、エンジンの運転状態に応じて各制御弁６４，６５を開閉するバンク制御を実行するとき、連通管６３内を排気ガスが通過すると、排気ガスの熱により連通管６３が高温となり、この連通管６３の周辺にある各種の補機が熱害を受けて損傷してしまうおそれがある。
【００３８】
そこで、実施例１のエンジンでは、上述したように、左右のバンク１２，１３における各シリンダヘッド２０，２１内に、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａ及び連通管接続部５５ｂ，５６ｂを一体に形成している。従って、外部に露出する連通管６３の長さが短縮されることで、連通管６３による熱害を防止することができると共に、連通管６３内を流れる排気ガスの温度低下を防止することができる。
【００３９】
ここで、実施例１のＶ型６気筒エンジンにおける各制御弁６４，６５の開閉制御について説明する。
【００４０】
実施例１のＶ型６気筒エンジンにて、エアクリーナ５２を通して吸気管５１に導入された空気は、第１バンク１２側に設けられたターボ過給機６７のコンプレッサ６８により圧縮され、過給吸気となってスロットル弁５３に調量されてからサージタンク５０に流れ、各吸気マニホールド４８，４９を介して各吸気ポート２４，２５に至り、吸気弁２８，２９の開放時に、吸気ポート２４，２５の空気が燃焼室２２，２３に吸入される。そして、この吸気行程時またはピストン１６，１７が上昇して吸入空気を圧縮する圧縮行程時に、インジェクタ７２，７３が燃焼室２２，２３に対して所定量の燃料を噴射する。すると、燃焼室２２，２３にて、高圧空気と霧状の燃料とが混合し、この混合気に対して点火プラグ７７，７８が着火して爆発することで、ピストン１６，１７が押し下げられて駆動力を出力する一方、排気弁３０，３１の開放時に、燃焼室２２，２３の排気ガスが排気ポート２６，２７から集合通路５５，５６で集合されてから第１排気管５７及び第２排気管５８に排出される。そして、第１排気管５７に排出された排気ガスは、ターボ過給機６７のタービン６９を駆動し、このタービン６９と連結軸７０により連結されたコンプレッサ６８が駆動し、吸気管５１に導入された空気を圧縮する。
【００４１】
そして、第１バンク１２にて、燃焼室２２から排気ポート２６及び集合通路５５を通して第１排気管５７に排出された排気ガスは、第１前段三元触媒５９を暖機して活性化させると共に、含有する有害物質が浄化処理されて排気集合管６１に流れる。一方、第２バンク１３にて、燃焼室２３から排気ポート２７及び集合通路５６を通して第２排気管５８に排出された排気ガスは、第２前段三元触媒６０を暖機して活性化させると共に、含有する有害物質が浄化処理されて排気集合管６１に流れる。そして、排気集合管６１に流れ込んだ排気ガスは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２を暖機して活性化させると共に、残留する有害物質が適正に浄化処理されてから大気に放出される。
【００４２】
また、エンジンの始動時には、第１制御弁６４を閉止状態とする一方、第２制御弁６５を開放状態とし、第１バンク１２の気筒群から第１排気管５７に排出された排気ガスを連通管６３を通して第２排気管５８にバイパスさせることで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第２排気管５８で合流させた後、大量の排気ガスを第２前段三元触媒６０に流入させることで、この第２前段三元触媒６０を暖機する。
【００４３】
その後、第２前段三元触媒６０の暖機が完了して活性化されると、第１、第２制御弁６４，６５を開放状態とすると共に、第１バンク１２の気筒群からの排気ガスをリーン雰囲気とし、第２バンク１３の気筒群からの排気ガスをリッチ雰囲気とし、このリーン雰囲気の排気ガスとリッチ雰囲気の排気ガスを連通管６３を通さずに各排気管５７，５８に流し、排気集合管６１を介してＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２にて合流させることで、そのときの酸化発熱反応を利用してこのＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２を暖機する。
【００４４】
そして、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２の暖機が完了して活性化されると、第１、第２制御弁６５，６６を開放状態のまま、各バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスをストイキ雰囲気とし、各排気管５７，５８を通して排気集合管６１で合流させた後、排気ガスをＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２に流入させて浄化処理するようにしている。
【００４５】
また、エンジンの高負荷高回転時には、第１制御弁６４を開放状態とし、第２制御弁６５を閉止状態とし、第２バンク１３の気筒群から第２排気管５８に排出された排気ガスを連通管６３を通して第１排気管５７にバイパスさせることで、第１、第２バンク１２，１３の気筒群からの排気ガスを第１排気管５７で合流させた後、大量の排気ガスをターボ過給機６７に導入させることで、このターボ過給機６７による過給圧を上昇させ、出力を向上させる。
【００４６】
このように実施例１の内燃機関にあっては、Ｖ型６気筒エンジンにて、複数の気筒が左右の第１バンク１２及び第２バンク１３に分けて配列された気筒群を設け、各バンク１２，１３の気筒群に対して吸気管５１を連結する一方、第１排気管５７及び第２排気管５８を連結し、各排気管５７，５８に第１前段三元触媒５９及び第２前段三元触媒６０をそれぞれ設けると共に第１制御弁６４及び第２制御弁６５を設け、各排気管５７，５８における前段三元触媒５９，６０及び制御弁６４，６５の上流側を連通管６３により連通して構成し、左右のバンク１２，１３にて、各シリンダヘッド２０，２１内に、排気ポート２６，２７に連通する集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａ及び連通管接続部５５ｂ，５６ｂを一体に形成している。
【００４７】
従って、第１制御弁６４または第２制御弁６５を閉止することで、左右のバンク１２，１３の気筒群の一方から排出された排気ガスを連通管６３を通して他方の第１排気管５７または第２排気管５８に流して合流するバンク制御を実行するとき、連通管６３内を流れる排気ガスによりこの連通管６３が高温となるが、集合通路５５，５６及び連通管接続部５５ｂ，５６ｂがシリンダヘッド２０，２１内に設けられているため、外部に露出する連通管６３の長さが短縮され、連通管６３による周辺機器への熱害を抑制することができると共に、連通管６３内を流れる排気ガスの温度低下を防止することができる。また、各バンク１２，１３で発生した排気ガスが集合通路５５，５６から直接連通管６３に流れるため、圧力損失を低減することができる。その結果、良好なバンク制御を可能とすることができる。
【００４８】
また、集合通路５５，５６及び連通管接続部５５ｂ，５６ｂをシリンダヘッド２０，２１内に設けることで、連通管６３による熱害が抑制されるため、連通管６３の周囲に断熱材を設けたり、連通管６３と周辺機器との距離を大きくしたりする必要がなくなり、装置をコンパクトとして低コスト化を図ることができると共に、設計の自由度を増して搭載性を向上することができる。
【実施例２】
【００４９】
図３は、本発明の実施例２に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５０】
実施例２のＶ型６気筒エンジンにおいて、図３に示すように、左右の第１、第２バンク１２，１３に複数の気筒が設けられて気筒群が構成されている。吸気管５１の空気取入口にはエアクリーナ５２が取付けられ、このエアクリーナ５２の下流側にスロットル弁５３を有する電子スロットル装置５４が設けられている。そして、この吸気管５１の下流端部にサージタンク５０が連結され、このサージタンク５０は、各バンク１２，１３の吸気ポート２４，２５に吸気マニホールド４８，４９を介して連結されている。
【００５１】
排気ポート２６，２７は、各燃焼室２２，２３から排出される排気ガスが集合する集合通路５５，５６に連通しており、各集合通路５５，５６には、排気管接続部５５ａ，５６ａを介して第１、第２排気管５７，５８が連結されている。この場合、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａは、左右のバンク１２，１３の各シリンダヘッド２０，２１内に一体に形成されている。そして、第１排気管５７に第１前段三元触媒５９が装着される一方、第２排気管５８に第２前段三元触媒６０が装着されており、第１、第２排気管５７，５８の下流端部は排気集合管６１に合流して連結され、この排気集合管６１にＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２が装着されている。そして、第１バンク１２における第１排気管５７に、ターボ過給機６７が設けられている。
【００５２】
また、第１排気管５７と第２排気管５８の上流側は、各前段三元触媒５９，６０が装着された位置よりも排気ガスの流動方向の上流側で連通管６３により連通されている。具体的には、第１バンク１２にて、連通管６３の一端部が第１排気管５７におけるターボ過給機６７の入口側、つまり、タービン６９と対向するように連結されている。一方、第２バンク１３にて、シリンダヘッド２１には、集合通路５６に連通して連通管接続部５６ｂが形成されており、連通管６３の他端部がこの通管接続部５６ｂに連結されている。この場合、排気ポート２７と集合通路５６と排気管接続部５６ａと連通管接続部５６ｂがシリンダヘッド２１に一体に形成されている。
【００５３】
そして、第１排気管５７及び第２排気管５８には、前段三元触媒５９，６０よりも排気ガスの流動方向の下流側に、第１制御弁６４及び第２制御弁６５が装着されている。この第１、第２制御弁６４，６５は流量制御弁であって、ＥＣＵ７９は、エンジン運転状態に応じてその開度を調整することで各排気管５７，５８を流れる排気ガスの流量を調整することができる。即ち、ＥＣＵ７９は、各バンク１２，１３の燃焼状態や排気ガスの排出経路を変更することで、各種のバンク制御が可能となっている。
【００５４】
そして、実施例２のエンジンでは、上述したように、第１バンク１２では、連通管６３の一端部を第１排気管５７におけるターボ過給機６７の入口側に対向するように連結する一方、第２バンク１３では、シリンダヘッド２１内に排気ポート２６，２７に連通する集合通路５６と排気管接続部５６ａと連通管接続部５６ｂを一体に形成している。従って、外部に露出する連通管６３の長さを短縮することで、連通管６３による熱害が防止されると共に、連通管６３内を流れる排気ガスの温度低下が防止される。また、第１バンク１２では、ターボ過給機６７に対する第２バンク１３側の排気干渉の影響が低減する。
【００５５】
このように実施例２の内燃機関にあっては、第１バンク１２にて、連通管６３の一端部を第１排気管５７におけるターボ過給機６７の入口側に連結し、第２バンク１３にて、シリンダヘッド２１内に排気ポート２６，２７に連通する集合通路５６と排気管接続部５６ａと連通管接続部５６ｂを一体に形成し、連通管６３の一端部を連通管接続部５６ｂに連結している。
【００５６】
従って、連通管６３内を流れる排気ガスによりこの連通管６３が高温となるが、集合通路５６及び連通管接続部５６ｂがシリンダヘッド２１内に設けられているため、外部に露出する連通管６３の長さが短縮され、連通管６３による周辺機器への熱害を抑制することができると共に、連通管６３内を流れる排気ガスの温度低下を防止することができる。また、第２バンク１３で発生した排気ガスが集合通路５６から直接連通管６３に流れるため、圧力損失を低減することができる。その結果、良好なバンク制御を可能とすることができる。
【００５７】
また、第１バンク１２では、燃焼室２２から排気ポート２６及び集合通路５５を通って第１排気管５７に流れる排気ガスは、ターボ過給機６７の下流側で連通管６３に分岐して流れることとなり、ターボ過給機６７に対する第２バンク１３側の排気干渉の影響が低減し、ターボ過給機６７により過給性能を向上することができる。
【実施例３】
【００５８】
図４は、本発明の実施例３に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５９】
実施例３のＶ型６気筒エンジンにおいて、図４に示すように、左右の第１、第２バンク１２，１３に複数の気筒が設けられて気筒群が構成されている。吸気管５１の空気取入口にはエアクリーナ５２が取付けられ、このエアクリーナ５２の下流側にスロットル弁５３を有する電子スロットル装置５４が設けられている。そして、この吸気管５１の下流端部にサージタンク５０が連結され、このサージタンク５０は、各バンク１２，１３の吸気ポート２４，２５に吸気マニホールド４８，４９を介して連結されている。
【００６０】
排気ポート２６，２７は、各燃焼室２２，２３から排出される排気ガスが集合する集合通路５５，５６に連通しており、各集合通路５５，５６には、排気管接続部５５ａ，５６ａを介して第１、第２排気管５７，５８が連結されている。この場合、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａは、左右のバンク１２，１３の各シリンダヘッド２０，２１内に一体に形成されている。そして、第１排気管５７に第１前段三元触媒５９が装着される一方、第２排気管５８に第２前段三元触媒６０が装着されており、第１、第２排気管５７，５８の下流端部は排気集合管６１に合流して連結され、この排気集合管６１にＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２が装着されている。そして、第１バンク１２における第１排気管５７に、ターボ過給機６７が設けられている。
【００６１】
また、第１排気管５７と第２排気管５８の上流側は、各前段三元触媒５９，６０が装着された位置よりも排気ガスの流動方向の上流側で連通管６３により連通されている。具体的には、左右のバンク１２，１３の各シリンダヘッド２０，２１には、集合通路５５，５６に連通して連通管接続部５５ｂ，５６ｂが形成されており、連通管６３の各端部がこの通管接続部５５ｂ，５６ｂに連結されている。この場合、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａに加えて、連通管接続部５５ｂ，５６ｂがシリンダヘッド２０，２１に一体に形成されている。即ち、左右のバンク１２，１３における各シリンダヘッド２０，２１が対向しないそれぞれの側面に排気管接続部５５ａ，５６ａが開口し、シリンダヘッド２０，２１が対向するそれぞれの側面（対向面）に連通管接続部５５ｂ，５６が開口している。
【００６２】
そして、第１排気管５７及び第２排気管５８には、前段三元触媒５９，６０よりも排気ガスの流動方向の下流側に、第１制御弁６４及び第２制御弁６５が装着されている。この第１、第２制御弁６４，６５は流量制御弁であって、ＥＣＵ７９は、エンジン運転状態に応じてその開度を調整することで各排気管５７，５８を流れる排気ガスの流量を調整することができる。即ち、ＥＣＵ７９は、各バンク１２，１３の燃焼状態や排気ガスの排出経路を変更することで、各種のバンク制御が可能となっている。
【００６３】
そして、実施例３のエンジンでは、上述したように、左右のバンク１２，１３における各シリンダヘッド２０，２１内に、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａ及び連通管接続部５５ｂ，５６ｂを一体に形成し、且つ、この連通管接続部５５ｂ，５６ｂをシリンダヘッド２０，２１の対向面に開口して形成している。従って、外部に露出する連通管６３の長さを短縮することで、連通管６３による熱害が防止されると共に、連通管６３内を流れる排気ガスの温度低下が防止される。
【００６４】
このように実施例３の内燃機関にあっては、左右のバンク１２，１３における各シリンダヘッド２０，２１内に、排気ポート２６，２７に連通する集合通路５５，５６と連通管接続部５５ｂ，５６ｂを一体に形成し、この連通管接続部５５ｂ，５６ｂをシリンダヘッド２０，２１の対向面に開口して形成すると共に、シリンダヘッド２０，２１の間に配設された連通管６３の各端部を連通管接続部５５ｂ，５６ｂに連結している。
【００６５】
従って、連通管６３内を流れる排気ガスによりこの連通管６３が高温となるが、集合通路５６及び連通管接続部５６ｂがシリンダヘッド２１内に設けられているため、外部に露出する連通管６３の長さがシリンダヘッド２０，２１同士の隙間の距離まで短縮され、連通管６３による周辺機器への熱害を抑制することができると共に、連通管６３内を流れる排気ガスの温度低下を防止することができる。また、第２バンク１３で発生した排気ガスが集合通路５６から直接連通管６３に流れるため、圧力損失を低減することができる。その結果、良好なバンク制御を可能とすることができる。
【実施例４】
【００６６】
図５は、本発明の実施例４に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付
して重複する説明は省略する。
【００６７】
実施例４のＶ型６気筒エンジンにおいて、図５に示すように、左右の第１、第２バンク１２，１３に複数の気筒が設けられて気筒群が構成されている。吸気管５１の空気取入口にはエアクリーナ５２が取付けられ、このエアクリーナ５２の下流側にスロットル弁５３を有する電子スロットル装置５４が設けられている。そして、この吸気管５１の下流端部にサージタンク５０が連結され、このサージタンク５０は、各バンク１２，１３の吸気ポート２４，２５に吸気マニホールド４８，４９を介して連結されている。
【００６８】
排気ポート２６，２７は、各燃焼室２２，２３から排出される排気ガスが集合する集合通路５５，５６に連通しており、各集合通路５５，５６には、排気管接続部５５ａ，５６ａを介して第１、第２排気管５７，５８が連結されている。この場合、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａは、左右のバンク１２，１３の各シリンダヘッド２０，２１内に一体に形成されている。そして、第１排気管５７に第１前段三元触媒５９が装着される一方、第２排気管５８に第２前段三元触媒６０が装着されており、第１、第２排気管５７，５８の下流端部は排気集合管６１に合流して連結され、この排気集合管６１にＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２が装着されている。そして、第１バンク１２における第１排気管５７に、ターボ過給機６７が設けられている。
【００６９】
また、第１排気管５７と第２排気管５８の上流側は、各前段三元触媒５９，６０が装着された位置よりも排気ガスの流動方向の上流側で連通管６３により連通されている。具体的には、左右のバンク１２，１３の各シリンダヘッド２０，２１には、集合通路５５，５６に連通して連通管接続部５５ｂ，５６ｂが形成されており、連通管６３の各端部がこの通管接続部５５ｂ，５６ｂに連結されている。この場合、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａに加えて、連通管接続部５５ｂ，５６ｂがシリンダヘッド２０，２１に一体に形成されている。
【００７０】
そして、第１排気管５７及び第２排気管５８には、前段三元触媒５９，６０よりも排気ガスの流動方向の下流側に、第１制御弁６４及び第２制御弁６５が装着されている。この第１、第２制御弁６４，６５は流量制御弁であって、ＥＣＵ７９は、エンジン運転状態に応じてその開度を調整することで各排気管５７，５８を流れる排気ガスの流量を調整することができる。即ち、ＥＣＵ７９は、各バンク１２，１３の燃焼状態や排気ガスの排出経路を変更することで、各種のバンク制御が可能となっている。
【００７１】
そして、実施例４のエンジンでは、上述したように、左右のバンク１２，１３における各シリンダヘッド２０，２１内に、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａ及び連通管接続部５５ｂ，５６ｂを一体に形成し、連通管６３の端部をこの連通管接続部５５ｂ，５６ｂに連結すると共に、この連通管６３に排気ガスと冷却媒体との間で熱交換可能な熱交換器９１が設けられている。この熱交換器９１は、連通管６３の外周部に中空円筒形状の連通パイプを装着することで構成され、この連通パイプ内に冷却媒体としてエンジン冷却水を循環するようにしている。従って、外部に露出する連通管６３の長さを短縮することで、連通管６３による熱害が防止されると共に、連通管６３内を流れる排気ガスの温度低下が防止さる。また、連通管６３内の排気ガスと熱交換器９１内のエンジン冷却水との間で熱交換を行うことで、連通管６３が冷却されて熱害が防止されると共に、エンジン冷却水が加熱されて暖機が促進される。
【００７２】
このように実施例４の内燃機関にあっては、左右のバンク１２，１３における各シリンダヘッド２０，２１内に、排気ポート２６，２７に連通する集合通路５５，５６と連通管接続部５５ｂ，５６ｂを一体に形成し、連通管６３の各端部をこの連通管接続部５５ｂ，５６ｂに連結し、この連通管６３に排気ガスとエンジン冷却水との間で熱交換を行う熱交換器９１を設けている。
【００７３】
従って、連通管６３内を流れる排気ガスによりこの連通管６３が高温となるが、集合通路５６及び連通管接続部５６ｂがシリンダヘッド２１内に設けられているため、外部に露出する連通管６３の長さが短縮され、また、連通管６３内の排気ガスが熱交換器９１内のエンジン冷却水により冷却されることで、連通管６３による周辺機器への熱害を抑制することができる。
【００７４】
また、連通管６３内の排気ガスと熱交換器９１内のエンジン冷却水との間で熱交換を行うことで、エンジン冷却水が加熱されてエンジンの暖機が促進され、フリクションを低減することができる一方、排気ガスが冷却されることで、エンジンの高負荷時における排気ガス温度が低下し、燃焼室２２，２３に対する燃料冷却を停止して燃費を向上することができる。
【実施例５】
【００７５】
図６は、本発明の実施例５に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付
して重複する説明は省略する。
【００７６】
実施例５のＶ型６気筒エンジンにおいて、図６に示すように、左右の第１、第２バンク１２，１３に複数の気筒が設けられて気筒群が構成されている。各バンク１２，１３のシリンダヘッド２０，２１にて、排気ポート２６，２７は、各燃焼室２２，２３から排出される排気ガスが集合する集合通路５５，５６に連通しており、各集合通路５５，５６には、排気管接続部５５ａ，５６ａを介して第１、第２排気管５７，５８が連結されている。そして、第１排気管５７に第１前段三元触媒５９が装着される一方、第２排気管５８に第２前段三元触媒６０が装着されており、第１、第２排気管５７，５８の下流端部は排気集合管６１に合流して連結され、この排気集合管６１にＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２が装着されている。そして、第１バンク１２における第１排気管５７に、ターボ過給機６７が設けられている。
【００７７】
また、左右のバンク１２，１３の各シリンダヘッド２０，２１には、集合通路５５，５６に連通して連通管接続部５５ｂ，５６ｂが形成されており、連通管６３の各端部がこの通管接続部５５ｂ，５６ｂに連結されている。この場合、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａに加えて、連通管接続部５５ｂ，５６ｂがシリンダヘッド２０，２１に一体に形成されている。そして、第１排気管５７及び第２排気管５８に第１制御弁６４及び第２制御弁６５が装着されており、ＥＣＵ７９は、その開度を調整することで各排気管５７，５８を流れる排気ガスの流量を調整することができ、各バンク１２，１３の燃焼状態や排気ガスの排出経路を変更するバンク制御が可能となっている。
【００７８】
そして、実施例５のエンジンでは、左右のバンク１２，１３における各シリンダヘッド２０，２１内に、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａ及び連通管接続部５５ｂ，５６ｂを一体に形成し、連通管６３の端部をこの連通管接続部５５ｂ，５６ｂに連結すると共に、この連通管６３に排気ガスと冷却媒体との間で熱交換可能な熱交換器９１が設けられている。そして、ＥＣＵ７９は、エンジン運転状態に応じて第１制御弁６４及び第２制御弁６５を開閉制御することで、熱交換器９１による排気ガスとエンジン冷却水（冷却媒体）との間の熱交換量を変更するようにしている。
【００７９】
例えば、ＥＣＵ７９は、エンジンの暖機時に、第１制御弁６４を閉止して第２制御弁６５を開放し、第１バンク１２の気筒群から集合通路５５に排出された排気ガスを連通管６３を通して第２排気管５８に流すことで、連通管６３内を流れる排気ガスにより熱交換器９１内のエンジン冷却水を加熱し、エンジンの暖機が促進される。また、ＥＣＵ７９は、エンジンの始動時に、第１制御弁６４を閉止して第２制御弁６５を開放し、第１バンク１２の気筒群から集合通路５５に排出された排気ガスを連通管６３を通して第２排気管５８に流すことで、連通管６３内を流れる排気ガスにより熱交換器９１内のエンジン冷却水を加熱し、ヒータ性能が向上される。更に、ＥＣＵ７９は、エンジンの高負荷時に、第１制御弁６４及び第２制御弁６５を開放し、各バンク１２，１３の気筒群から集合通路５５，５６に排出された排気ガスを連通管６３を通さずに各排気管５７，５８に流すことで、連通管６３内を流れる排気ガスによる熱交換器９１内のエンジン冷却水の加熱を停止し、エンジン冷却水の高温化が抑制される。
【００８０】
このように実施例５の内燃機関にあっては、左右のバンク１２，１３における各シリンダヘッド２０，２１内に、排気ポート２６，２７に連通する集合通路５５，５６と連通管接続部５５ｂ，５６ｂを一体に形成し、連通管６３の各端部をこの連通管接続部５５ｂ，５６ｂに連結し、この連通管６３に排気ガスとエンジン冷却水との間で熱交換を行う熱交換器９１を設けると共に、ＥＣＵ７９がエンジン運転状態に応じて第１制御弁６４及び第２制御弁６５を開閉制御し、熱交換器９１による排気ガスとエンジン冷却水との間の熱交換量を変更するようにしている。
【００８１】
従って、連通管６３内を流れる排気ガスによりこの連通管６３が高温となるが、集合通路５６及び連通管接続部５６ｂがシリンダヘッド２１内に設けられているため、外部に露出する連通管６３の長さが短縮され、また、連通管６３内の排気ガスが熱交換器９１内のエンジン冷却水により冷却されることで、連通管６３による周辺機器への熱害を抑制することができる。
【００８２】
また、ＥＣＵ７９がエンジン運転状態に応じて各制御弁６４，６５を開閉制御し、必要に応じて連通管６３内の排気ガスと熱交換器９１内のエンジン冷却水との間で熱交換を行うことで、エンジンの暖機促進、ヒータの性能確保、エンジン高負荷時におけるエンジン冷却水の高温化などの効果を奏することができる。
【実施例６】
【００８３】
図７は、本発明の実施例６に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付
して重複する説明は省略する。
【００８４】
実施例６のＶ型６気筒エンジンにおいて、図７に示すように、左右の第１、第２バンク１２，１３に複数の気筒が設けられて気筒群が構成されている。各バンク１２，１３のシリンダヘッド２０，２１にて、排気ポート２６，２７は、各燃焼室２２，２３から排出される排気ガスが集合する集合通路５５，５６に連通しており、各集合通路５５，５６には、排気管接続部５５ａ，５６ａを介して第１、第２排気管５７，５８が連結されている。そして、第１排気管５７に第１前段三元触媒５９が装着される一方、第２排気管５８に第２前段三元触媒６０が装着されており、第１、第２排気管５７，５８の下流端部は排気集合管６１に合流して連結され、この排気集合管６１にＮＯｘ吸蔵還元型触媒６２が装着されている。そして、第１バンク１２における第１排気管５７に、ターボ過給機６７が設けられている。
【００８５】
また、左右のバンク１２，１３の各シリンダヘッド２０，２１には、集合通路５５，５６に連通して連通管接続部５５ｂ，５６ｂが形成されており、連通管６３の各端部がこの通管接続部５５ｂ，５６ｂに連結されている。この場合、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａに加えて、連通管接続部５５ｂ，５６ｂがシリンダヘッド２０，２１に一体に形成されている。そして、第１排気管５７及び第２排気管５８に第１制御弁６４及び第２制御弁６５が装着されており、ＥＣＵ７９は、その開度を調整することで各排気管５７，５８を流れる排気ガスの流量を調整することができ、各バンク１２，１３の燃焼状態や排気ガスの排出経路を変更するバンク制御が可能となっている。
【００８６】
そして、実施例６のエンジンでは、左右のバンク１２，１３における各シリンダヘッド２０，２１内に、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａ及び連通管接続部５５ｂ，５６ｂを一体に形成し、連通管６３の端部をこの連通管接続部５５ｂ，５６ｂに連結すると共に、この連通管６３に排気ガスと冷却媒体との間で熱交換可能な熱交換器９１が設けられている。そして、この熱交換器９１は、ヒータユニット９２に連結されている。即ち、ヒータユニット９２からの冷却配管９３がエンジン（第２バンク１３のシリンダヘッド２１）に連結され、このエンジンからの冷却配管９４が熱交換器９１に連結され、この熱交換器９１からの冷却配管９５がヒータユニット９２に連結されている。
【００８７】
従って、エンジンの始動時には、第１制御弁６４を閉止して第２制御弁６５を開放し、第１バンク１２の気筒群から集合通路５５に排出された排気ガスを連通管６３を通して第２排気管５８に流すことで、連通管６３内を流れる排気ガスにより熱交換器９１内のエンジン冷却水を加熱する。このとき、エンジンから冷却配管９４を通って熱交換器９１に循環するエンジン冷却水は、この熱交換器９１で排気ガスからの熱を奪って温度が上昇した後、冷却配管９５を通って直接ヒータユニット９２に循環することで、ヒータ機能が向上し、エンジンの始動から早期に室内に温風が供給される。
【００８８】
このように実施例６の内燃機関にあっては、左右のバンク１２，１３における各シリンダヘッド２０，２１内に、排気ポート２６，２７に連通する集合通路５５，５６と連通管接続部５５ｂ，５６ｂを一体に形成し、連通管６３の各端部をこの連通管接続部５５ｂ，５６ｂに連結し、この連通管６３に排気ガスとエンジン冷却水との間で熱交換を行う熱交換器９１を設けると共に、この熱交換器９１をヒータユニット９２に連結している。
【００８９】
従って、連通管６３内を流れる排気ガスによりこの連通管６３が高温となるが、集合通路５６及び連通管接続部５６ｂがシリンダヘッド２１内に設けられているため、外部に露出する連通管６３の長さが短縮され、また、連通管６３内の排気ガスが熱交換器９１内のエンジン冷却水により冷却されることで、連通管６３による周辺機器への熱害を抑制することができる。
【００９０】
また、エンジンの始動時に、熱交換器９１で排気ガスからの熱を奪って温度が上昇した高温のエンジン冷却水が、冷却配管９５を通って直接ヒータユニット９２に循環することで、エンジンの始動から早期に室内に温風を供給することができ、ヒータ性能を向上することができる。
【００９１】
なお、上述した各実施例では、各バンク１２，１３の排気管５７，５８の両方に前段三元触媒５９，６０を装着したが、この排気管５７，５８のいずれか一方にのみ前段三元触媒を装着し、集合排気管６１に三元触媒を設けてもよい。また、第１バンク１２にターボ過給機６７を設けて第１、第２バンク１２，１３に過給を行うようにしたが、両バンク１２，１３に設けてもよく、または、両バンク１２，１３へのターボ過給機の装着をやめてもよい。
【００９２】
また、上述した各実施例では、内燃機関としてＶ型６気筒エンジンを適用したが、エンジン形式や気筒数などは実施例に限定されるものではない。更に、内燃機関の燃料噴射形式を筒内噴射式としたが、ポート噴射式であってもよく、燃焼形態も希薄燃焼式でなくてもよく、この場合、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が不要となる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上のように、本発明に係る内燃機関は、左右の排気通路を連通する連通管による熱害を防止すると共に装置のコンパクト化を図ることで良好なバンク制御を可能としたものであり、いずれの内燃機関にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。
【図２】実施例１のＶ型６気筒エンジンの概略断面図である。
【図３】本発明の実施例２に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。
【図４】本発明の実施例３に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。
【図５】本発明の実施例４に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。
【図６】本発明の実施例５に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。
【図７】本発明の実施例６に係る内燃機関を表すＶ型６気筒エンジンの概略平面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１２  第１バンク
１３  第２バンク
１６，１７  ピストン
２０，２１  シリンダヘッド
２２，２３  燃焼室
２４，２５  吸気ポート
２６，２７  排気ポート
２８，２９  吸気弁
３０，３１  排気弁
５１  吸気管（吸気通路）
５４  電子スロットル装置
５５，５６  集合通路（排気通路）
５５ａ，５６ａ  排気管接続部（排気通路）
５５ｂ，５６ｂ  連通管接続部
５７  第１排気管（排気通路）
５８  第２排気管（排気通路）
５９  第１前段三元触媒（浄化触媒）
６０  第２前段三元触媒（浄化触媒）
６１  排気集合管
６２  ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
６３  連通管（連通通路）
６４  第１制御弁
６５  第２制御弁
６７  ターボ過給機
７２，７３  インジェクタ
７７，７８  点火プラグ
７９  電子制御ユニット、ＥＣＵ
９１  熱交換器
９２  ヒータユニット
【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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