(57)【要約】【課題】排気系に介装された排気浄化触媒に導入される排ガス流の切換えをスムーズに行うとともに、排気浄化触媒の早期活性化と全開性能の向上化とを図ることができる多気筒エンジンの排気装置を提供する。【解決手段】排気管（３０）は、その内側断面を略二等分に分割して排気分岐通路（１０）との接続部分から排気浄化触媒（５０）に向かう仕切り部（３３）と、仕切り部に連なるとともに、排気浄化触媒に向かうに連れて排気管と略同心の管状をなし、排気浄化触媒の近傍にまで至る略同心管部（３４）とを有し、排ガス流切換部（２０）は、一の組の気筒からの排ガス流と他の組の気筒からの排ガス流とをそれぞれ仕切り部によって形成され略同心管部に連通する一方側の排気管と他方側の排気管とに集合させ、或いは全ての排ガス流を一方側の排気管に集合させる。【選択図】      図１
2004293511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒エンジンの各気筒からの排ガス流を構成させる排気分岐通路と、
前記エンジンの低温時と高温時とで切換えて前記排気分岐通路の排ガス流を点火順序が連続しない一の組の気筒からの排ガス流と他の組の気筒からの排ガス流とに集合させ、或いは前記排気分岐通路の全ての排ガス流を集合させる排ガス流切換部と、
該排ガス流切換部を介して前記排気分岐通路に接続される排気管と、
該排気管に介装された排気浄化触媒とを備え、
前記排気管は、その内側断面を略二等分に分割して前記排気分岐通路との接続部分から前記排気浄化触媒の近傍にまで至る仕切り部を有し、
前記排ガス流切換部は、前記一の組の気筒からの排ガス流と前記他の組の気筒からの排ガス流とをそれぞれ前記仕切り部によって形成された一方側の排気管と他方側の排気管とに集合させ、或いは前記全ての排ガス流を前記一方側の排気管に集合させることを特徴とする多気筒エンジンの排気装置。
【請求項２】
多気筒エンジンの各気筒からの排ガス流を構成させる排気分岐通路と、
前記エンジンの低温時と高温時とで切換えて前記排気分岐通路の排ガス流を点火順序が連続しない一の組の気筒からの排ガス流と他の組の気筒からの排ガス流とに集合させ、或いは前記排気分岐通路の全ての排ガス流を集合させる排ガス流切換部と、
該排ガス流切換部を介して前記排気分岐通路に接続される排気管と、
該排気管に介装された排気浄化触媒とを備え、
前記排気管は、その内側断面を略二等分に分割して前記排気分岐通路との接続部分から前記排気浄化触媒に向かう仕切り部と、該仕切り部に連なるとともに、前記排気浄化触媒に向かうに連れて前記排気管と略同心の管状をなし、前記排気浄化触媒の近傍にまで至る略同心管部とを有し、
前記排ガス流切換部は、前記一の組の気筒からの排ガス流と前記他の組の気筒からの排ガス流とをそれぞれ前記仕切り部によって形成され前記略同心管部に連通する一方側の排気管と他方側の排気管とに集合させ、或いは前記全ての排ガス流を前記一方側の排気管に集合させることを特徴とする多気筒エンジンの排気装置。
【請求項３】
前記排ガス流切換部は、前記低温時には、前記全ての排ガス流を前記一方側の排気管に導入させ、前記高温時には、前記一の組の気筒からの排ガス流を前記一方側の排気管に導入させるとともに、前記他の組の気筒からの排ガス流を前記他方側の排気管に導入させることを特徴とする請求項１又は２記載の多気筒エンジンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒エンジンの排気装置に係り、詳しくは、排気系に排気浄化触媒が介装された多気筒エンジンの排気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、排気系に介装された排気浄化触媒では、排ガス中に含まれるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の排ガス物質の低減が図られている。そして、排ガス温度の低いエンジン冷態始動時（低温時）には、早期に排ガス物質の低減を図るべく、排気浄化触媒の早期活性化が要求される。
【０００３】
この早期活性化を図るには、排気分岐通路（排気マニホールド）に接続される排気管を二重管構造することが考えられる。例えば、排気管を略同心円状の内管と外管とに構成させる構造の他、排気管の外側をカバーで覆う構造の如くである。
しかし、このような二重管構造では、エンジンの高負荷時（高温時）には、排ガス温度が高温となって排気浄化触媒の劣化を早める等の問題があり、この状況を打開させる多気筒エンジンの排気装置の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
当該装置では、４気筒エンジンにおいて、その低温時には排ガスを４本の排気分岐通路から１本の排気管に導入させてそのまま排気浄化触媒に到達させるのに対し、その高温時には排ガスを４本の排気分岐通路から２本の排気管に導入させ、排気浄化触媒の上流側で１本の排気管に導入させて排気浄化触媒に到達させる如く、排気分岐通路と排気管とにおける排ガス流を切換える弁を備えている。これにより、低温時には排ガスの混合反応が促進されるので排気浄化触媒が早期に活性化し、高温時には排気干渉が回避されることから全開性能が向上する。
【０００５】
また、前記と同様に排気分岐通路と排気管とにおける排ガス流を切換える弁を備えた他の多気筒エンジンの排気装置の技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
当該装置では、エンジン回転速度に応じて排気分岐通路からの排ガス流を適宜切換えて谷の少ないエンジン出力特性が得られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２６６６３７号公報（段落番号００１４〜００２２、図１等）
【特許文献２】
特開平０６−３３０７５７号公報（段落番号００１１〜００１８等）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特許文献１に示す従来の技術では、排気管の内管部分に伸縮部と固定部とを備え、排ガス温度の変化に応じて伸縮部が移動すると、固定部が排気分岐通路に接触される排ガス流切換え構造であることから、この切換え構造が大きくなり、排ガス流の切換えがスムーズに行えず、例えば、排ガス温度の僅かな変化に対して直ちに対応することは難しく、排気浄化触媒の早期活性化と全開性能の向上化とを迅速に達成し難いとの問題がある。
【０００８】
ここで、前記特許文献２に示す従来の技術の如く、集合管に軸支された弁板によって構成された排ガス流切換え構造では、排ガス流の切換えはスムーズに行える。しかし、当該装置では、エンジン回転速度が低回転域及び高回転域で同一方式とするのに対し、中回転域で他の方式を採用しており、全回転域での出力特性の向上を図ることができるものの、排気浄化触媒の早期活性化等については格別の配慮がなされていない。
【０００９】
つまり、上記従来の技術は、いずれも排ガス流の切換えをスムーズに行って排気浄化触媒の早期活性化と全開性能の向上化とを図ることができないとの問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、排気系に介装された排気浄化触媒に導入される排ガス流の切換えをスムーズに行うとともに、排気浄化触媒の早期活性化と全開性能の向上化とを図ることができる多気筒エンジンの排気装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載の多気筒エンジンの排気装置は、多気筒エンジンの各気筒からの排ガス流を構成させる排気分岐通路と、エンジンの低温時と高温時とで切換えて排気分岐通路の排ガス流を点火順序が連続しない一の組の気筒からの排ガス流と他の組の気筒からの排ガス流とに集合させ、或いは排気分岐通路の全ての排ガス流を集合させる排ガス流切換部と、排ガス流切換部を介して排気分岐通路に接続される排気管と、排気管に介装された排気浄化触媒とを備え、排気管は、その内側断面を略二等分に分割して排気分岐通路との接続部分から排気浄化触媒の近傍にまで至る仕切り部を有し、排ガス流切換部は、一の組の気筒からの排ガス流と他の組の気筒からの排ガス流とをそれぞれ仕切り部によって形成された一方側の排気管と他方側の排気管とに集合させ、或いは全ての排ガス流を一方側の排気管に集合させることを特徴としている。
【００１１】
したがって、請求項１記載の多気筒エンジンの排気装置では、排気管がその内側断面を略二等分に分割して排気分岐通路との接続部分から排気浄化触媒の近傍にまで至る仕切り部を有しているので、排ガス流切換部は、エンジン運転状態に応じて、仕切り部によって形成された一方側の排気管か、仕切り部によって並列に配置させた当該一方側の排気管及び他方側の排気管かに排ガス流を導入させれば良く、従来の構成に比して排ガス流の切換えをスムーズに行える。しかも、この切換えにより、排気分岐通路から排気浄化触媒に向かう排ガス流を一つの流れか、二つの流れかを選択することができ、排気浄化触媒の早期活性化と全開性能の向上化とを図る排気装置としての適用が可能となる。
【００１２】
また、請求項２記載の多気筒エンジンの排気装置発明では、多気筒エンジンの各気筒からの排ガス流を構成させる排気分岐通路と、エンジンの低温時と高温時とで切換えて排気分岐通路の排ガス流を点火順序が連続しない一の組の気筒からの排ガス流と他の組の気筒からの排ガス流とに集合させ、或いは排気分岐通路の全ての排ガス流を集合させる排ガス流切換部と、排ガス流切換部を介して排気分岐通路に接続される排気管と、排気管に介装された排気浄化触媒とを備え、排気管は、その内側断面を略二等分に分割して排気分岐通路との接続部分から排気浄化触媒に向かう仕切り部と、仕切り部に連なるとともに、排気浄化触媒に向かうに連れて排気管と略同心の管状をなし、排気浄化触媒の近傍にまで至る略同心管部とを有し、排ガス流切換部は、一の組の気筒からの排ガス流と他の組の気筒からの排ガス流とをそれぞれ前記仕切り部によって形成され略同心管部に連通する一方側の排気管と他方側の排気管とに集合させ、或いは全ての排ガス流を一方側の排気管に集合させることを特徴としている。
【００１３】
このように、請求項２記載の多気筒エンジンの排気装置では、排気管は、その内側断面を略二等分に分割して排気分岐通路との接続部分から排気浄化触媒に向かう仕切り部と、仕切り部に連なるとともに、排気浄化触媒に向かうに連れて排気管と略同心の管状をなし、排気浄化触媒の近傍にまで至る略同心管部とを有しているので、排ガス流切換部は、エンジンの低温時と高温時とに応じて、仕切り部によって形成された略同心管部に連通する一方側の排気管か、仕切り部によって並列に配置させた当該一方側の排気管及び略同心管部に連通しない他方側の排気管かに排ガス流を導入させれば良く、従来の構成に比して排ガス流の切換えをスムーズに行える。しかも、この切換えにより、排気分岐通路から排気浄化触媒に向かう排ガス流を略同心管部の内側とする一つの流れか、略同心管部の内側と略同心管部の外側とする二つの流れかを選択することができ、排気浄化触媒の早期活性化と全開性能の向上化とを図る排気装置としての適用がより可能となる。
【００１４】
さらに、請求項３記載の発明では、排ガス流切換部は、低温時には、全ての排ガス流を一方側の排気管に導入させ、高温時には、一の組の気筒からの排ガス流を一方側の排気管に導入させるとともに、他の組の気筒からの排ガス流を他方側の排気管に導入させることを特徴としている。
これにより、エンジンの低温時には排ガスの混合反応が促進されて排気浄化触媒が早期に活性化し、高温時には排気干渉を回避して全開性能が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る多気筒エンジンの排気装置を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る多気筒エンジンの排気装置が適用される排気系の構成図であり、図２には、当該排気装置に係る切換え構造が示され、図３には、当該排気装置による排ガスの切換えが示されており、以下図１乃至図３に基づき本発明に係る多気筒エンジンの排気装置の構成を説明する。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、本実施形態のエンジンは４気筒からなり、その排気系は、４気筒エンジンの点火順序が連続しない気筒同士を組み合わせて排ガス流を下流側に導入させるステンレス製の排気分岐通路（排気マニホールド）１０と、排ガス温度の低いエンジン冷態始動時（低温時）と該エンジンの高負荷時（高温時）とで区別して４気筒分の排ガス流を一つ或いは二つの流れに集合させる排ガス流切換弁（排ガス流切換部）２０と、排ガス流切換弁２０を介して排気マニホールド１０に接続される排気管３０と、排気管３０に介装された触媒コンバータ（排気浄化触媒）５０とから構成される。
【００１７】
排気マニホールド１０は、上記エンジンの第一気筒＃１からの排ガス流が流れる第一気筒通路１１と、第二気筒＃２からの排ガス流が流れる第二気筒通路１２と、第三気筒＃３からの排ガス流が流れる第三気筒通路１３と、第四気筒＃４からの排ガス流が流れる第四気筒通路１４とを備え、点火順序が連続しない第一気筒＃１と第四気筒＃４とを一の組とするのに対し、同じく点火順序が連続しない第二気筒＃２と第三気筒＃３とを他の組とする。
【００１８】
そして、排気マニホールド１０は、第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による上記一の組からの排ガス流と、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流とを集める分岐管集合部１５と、排気管３０に接続されるエキマニ側フランジ１６とを備えている。分岐管集合部１５の側方の適宜位置には、低温時に排ガス流切換弁２０に当接される低温時弁座１８が配置され、また、分岐管集合部１５の中央の適宜位置には、高温時に排ガス流切換弁２０に当接される高温時弁座１７が配置されている。
【００１９】
排ガス流切換弁２０は、分岐管集合部１５に配設されている。詳しくは、図１（ａ）の排ガス流切換弁２０を略９０゜回転させた状態の図２に示されるように、排ガス流切換弁２０は、板状の弁体２１と、排気マニホールド１０のエキマニ側フランジ１６側に設けられ弁体２１を軸支する弁軸２２と、熱により伸縮して弁軸２２を回動させる熱膨張スプリング２３と、弁体２１の周縁を覆って排気マニホールド１０との接触部分をシールするガスケット２４とから構成される。
【００２０】
そして、排ガス流切換弁２０は、上記エンジンの低温時には、弁体２１の先端部分がガスケット２４を介して低温時弁座１８に当接され、第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による上記一の組からの排ガス流と、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流とを一つの流れにまとめて排気管３０に導入させ、そのまま触媒コンバータ５０に到達させる。これに対し、上記エンジンの高温時には、弁体２１の先端部分がガスケット２４を介して高温時弁座１７に当接され、第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による上記一の組からの排ガス流と、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流とに分け、換言すれば、二つの流れに分けて排気管３０に導入させ、その後一つの流れにまとめて触媒コンバータ５０に到達させる。
【００２１】
排気管３０は、図１（ａ）の他、図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である図１（ｂ）及びＢ−Ｂ線矢視断面図である図１（ｃ）に参照されるように、エキマニ側フランジ１６にボルト接合される排気管側フランジ３１と、排気管３０の外側部分を構成する外管３２と、外管３２の内側断面を略二等分に分割し、排ガス流切換弁２０の弁軸２２付近に位置するエキマニ接続部３５から触媒コンバータ５０に向かう仕切り部３３と、該仕切り部３３に連なるとともに、触媒コンバータ５０に向かうに連れて外管３２と略同心の管状をなし、触媒コンバータ５０の直上流付近に位置する触媒近傍部３６にまでに至って排気管３０の内側部分を構成する内管（略同心管部）３４とを備えている。外管３２と内管３４との空間内の適当箇所には、適当数のステンレスメッシュ３７が配置される。
【００２２】
そして、排気管３０は、外管３２の内側と仕切り部３３の一方側とで区画された空間に略θ形状の半分の断面積を有する一方側流通部３８が形成され、該一方側流通部３８は、触媒近傍部３６に向かうにしたがって内管３４の内側で区画された空間に略円形状のものとして形成される。また、排気管３０は、外管３２の内側と仕切り部３３の他方側とで区画された空間に略θ形状の半分の断面積を有する他方側流通部３９が形成され、該他方側流通部３９は、触媒近傍部３６に向かうにしたがって外管３２の内側と内管３４の外側とで区画された空間に略環状のものとして形成される。
【００２３】
触媒コンバータ５０には、三元触媒５１が内蔵されており、この三元触媒５１の側端は、外管３２に対して周方向に部分溶接されて固定される。そして、上記エンジンに対する空燃比制御に応じて、排ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の排ガス物質の低減を図る。
次に、本実施形態の排気装置による排ガスの切換えは、図３に示す如く行われる。
【００２４】
エンジン冷態始動時のように排ガス温度の低い場合（低温時）には、図３（ａ）の如く、熱膨張スプリング２３が収縮し、弁軸２２が排ガス流切換弁２０の弁体２１を低温時弁座１８に当接させるように回動するので、排気マニホールド１０による第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による上記一の組からの排ガス流と、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流との計四つの排ガス流は、分岐管集合部１５にて一つの排ガス流となって排気管３０の一方側流通部３８に導入され、他方側流通部３９に導入されない。
【００２５】
そして、一つの排ガス流は、エキマニ接続部３５にて一方側流通部３８に入り、この該一方側流通部３８内の排ガス流は、内管３４の内側を通って触媒近傍部３６に至り、一つの排ガス流のまま触媒コンバータ５０に達する。
一方、エンジンの高負荷時のように排ガス温度の高い場合（高温時）には、図３（ｂ）の如く、熱膨張スプリング２３が膨張し、弁軸２２が排ガス流切換弁２０の弁体２１を高温時弁座１７に当接させるように回動するので、排気マニホールド１０による第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による上記一の組からの排ガス流と、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流との計四つの排ガス流は、分岐管集合部１５にて計二つの別個の排ガス流となって排気管３０の一方側流通部３８と他方側流通部３９に導入される。
【００２６】
そして、第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による上記一の組からの排ガス流は、エキマニ接続部３５にて一方側流通部３８に入り、この該一方側流通部３８内の排ガス流は、内管３４の内側を通って触媒近傍部３６に至る。これに対して、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流は、エキマニ接続部３５にて他方側流通部３９に入り、この該他方側流通部３９内の排ガス流は、外管３２の内側と内管３４の外側との間を通って触媒近傍部３６に至る。そして、一方側流通部３８内の排ガス流と他方側流通部３９内の排ガス流とによる計二つの排ガス流は、触媒近傍部３６にて一つの排ガス流となって触媒コンバータ５０に達する。
【００２７】
このように、本実施形態の多気筒エンジンの排気装置では、排ガス流切換弁２０の作動によって、仕切り部３３によって並列に配置された一方側流通部３８と他方側流通部３９との選択が行われているので、従来の構成に比して、エンジンの低温時と高温時とに応じた排ガス流の切換えをスムーズに行うことができる。そして、低温時には、全ての排ガス流、すなわち、第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による上記一の組からの排ガス流と、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流とは、ともに断熱効果の高い内管３４内を流れ、互いに混合されて排ガス中のＨＣとＯ２との混合反応を促進させ、ＨＣを低減させることができる。しかも、低温時には、内管３４を通る排ガスは高温のまま保持されていることから、三元触媒５１を早期に活性化させて排ガスの排気物質をより速やかに浄化することができる。
【００２８】
さらに、高温時には、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流は、外気に接し易くなり冷却されて排ガス温度が低減されるので、三元触媒５１の温度が下がり、三元触媒５１の劣化を防止してその耐久性を向上させることができる。しかも、高温時には、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流は、第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による上記一の組からの排ガス流から分離されて触媒近傍部３６にまで至ることから、排気脈動による排気干渉を防止することができ、エンジンに対する吸入空気量を十分に確保して体積効率が下がることがなく、全開性能、つまり、エンジンの出力及び走行性能を向上させることができる。
【００２９】
なお、上述の如く、三元触媒５１の耐久性の向上が可能になれば、排ガス規制をクリアさせるための貴金属量の低減を図ることも可能になり、大きなコスト低減効果が期待できる。また、三元触媒５１の温度が下がれば、エンジン高負荷時に空燃比をリッチ側に設定して排ガス温度を下げようとする操作が不要になり、燃費の低減を図ることも期待できる。
【００３０】
図４は、本発明の第二の実施形態に係る多気筒エンジンの排気装置よる排ガスの切換えを示す図である。
当該第二の実施形態のエンジンもまた４気筒からなり、その排気系は、４気筒エンジンの点火順序が連続しない気筒同士を組み合わせて排ガス流を下流側に導入させるステンレス製の排気マニホールド１０と、排ガス温度の低いエンジン冷態始動時（低温時）と該エンジンの高負荷時（高温時）とで区別して４気筒分の排ガス流を一つ或いは二つの流れに集合させる排ガス流切換弁２０と、排ガス流切換弁２０を介して排気マニホールド１０に接続される排気管４０と、排気管４０に介装された触媒コンバータ５０とから構成される。すなわち、排気管の構成を除き、前記第一の実施形態と同一の構成からなることから、以下、この排気管の構成及び排ガスの切換えについて詳細に説明する。
【００３１】
排気管４０は、エキマニ側フランジ１６にボルト接合される排気管側フランジ４１と、排気管４０の外側部分を構成する外管４４と、外管４４を覆うカバー４２と、外管４４の内側断面を略二等分に分割し、弁軸２２付近に位置するエキマニ接続部４５から触媒コンバータ５０の直上流付近の位置にまでに至る仕切り部４３とを備えている。
【００３２】
そして、排気管３０は、図４（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である図４（ｃ）に参照されるように、外管４４の内側と仕切り部４３の一方側とで区画された空間に略θ形状の半分の断面積を有する一方側流通部４８が形成され、該一方側流通部４８は、触媒コンバータ５０の直上流付近の位置までその形状が保持される。また、排気管３０は、外管４４の内側と仕切り部４３の他方側とで区画された空間に略θ形状の半分の断面積を有する他方側流通部４９が形成され、該他方側流通部４９もまた、触媒コンバータ５０の直上流付近の位置までその形状が保持される。
【００３３】
本実施形態の排気装置による排ガスの切換えは、図４（ａ）に示す如く、エンジン冷態始動時のように排ガス温度の低い場合（低温時）には、弁軸２２が弁体２１を低温時弁座１８に当接させるように回動し、第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による上記一の組からの排ガス流と、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流との計四つの排ガス流は、分岐管集合部１５にて一つの排ガス流となって一方側流通部４８に導入され、他方側流通部４９に導入されない。
【００３４】
そして、一つの排ガス流は、エキマニ接続部４５にて一方側流通部４８に入り、この該一方側流通部４８内の排ガス流は、外管４４の内側と仕切り部４３の一方側とで区画された空間を通って触媒コンバータ５０の直上流付近の位置に至り、一つの排ガス流のまま触媒コンバータ５０に達する。
一方、図４（ｂ）に示す如く、エンジンの高負荷時のように排ガス温度の高い場合（高温時）には、弁軸２２が弁体２１を高温時弁座１７に当接させるように回動し、第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による上記一の組からの排ガス流と、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流との計四つの排ガス流は、分岐管集合部１５にて計二つの別個の排ガス流となって一方側流通部４８と他方側流通部４９に導入される。そして、第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による上記一の組からの排ガス流は、エキマニ接続部４５にて一方側流通部４８に入り、この該一方側流通部４８内の排ガス流は、外管４４の内側と仕切り部４３の一方側とで区画された空間を通って触媒コンバータ５０の直上流付近の位置に至る。これに対して、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流は、エキマニ接続部４５にて他方側流通部４９に入り、この該他方側流通部４９内の排ガス流は、外管４４の内側と仕切り部４３の他方側とで区画された空間を通って触媒コンバータ５０の直上流付近の位置に至る。
【００３５】
そして、一方側流通部４８内の排ガス流と他方側流通部４９内の排ガス流とによる計二つの排ガス流は、触媒コンバータ５０の直上流付近の位置にて一つの排ガス流となって触媒コンバータ５０に達する。
このように、本実施形態の多気筒エンジンの排気装置では、排ガス流切換弁２０の作動によって、仕切り部４３によって並列に配置された一方側流通部４８と他方側流通部４９との選択が行われているので、従来の構成に比して、エンジンの低温時と高温時とに応じた排ガス流の切換えをスムーズに行うことができる。
【００３６】
また、低温時には、全ての排ガス流、すなわち、第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による上記一の組からの排ガス流と、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流とが、ともにカバー４２によって断熱効果が高められた外管４４内を流れ、互いに混合されて排ガス中のＨＣとＯ２との混合反応を促進させ、排出されるＨＣを低減させることができる。しかも、低温時には、排ガスは高温のまま保持されていることから、三元触媒５１を早期に活性化させて排ガスの排気物質をより速やかに浄化することができる。
【００３７】
さらに、高温時には、第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による上記一の組からの排ガス流と第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流とは、外気側に近いところを流れているので、冷却されて排ガス温度が低減され、三元触媒５１の劣化を防止してその耐久性を向上させることができる。しかも、高温時には、第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による上記一の組からの排ガス流と第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による上記他の組からの排ガス流とは、互いに分離されて触媒コンバータ５０の直上流付近の位置にまで至ることから、排気脈動による排気干渉を防止することができ、全開性能を向上させることができる。
【００３８】
なお、本実施形態の一方側流通部４８と他方側流通部４９とは、合わせて略θ形状をなしているが、この形態の他、例えば、外管４４の内側にて二つの略円形状管が並んで触媒コンバータ５０の直上流付近の位置まで達していても良い。
また、カバー４２はなくても良く、この場合低温時の断熱効果が若干悪化するが、高温時の排ガス冷却効果が向上する。
【００３９】
以上で本発明の各実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、排ガス流切換弁２０は、熱膨張スプリング２３によって弁体２１を回動させているが、図５（ａ）に示すように、排ガス流切換弁６０は、板状の弁体６１と、弁体６１を軸支する弁軸６２と、弁軸６２を押圧するスプリング６３と、弁体２１の周縁を覆うガスケット６４と、弁軸６２を回動させる回動リンク６５とから構成され、排ガス温度の低いエンジン冷態始動時（低温時）と該エンジンの高負荷時（高温時）とで区別し、回動リンク６５を介して弁体２１を低温時弁座１８或いは高温時弁座１７に当接させ、排ガスの切換えを行っても良い。
【００４０】
また、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、排ガス流切換弁７０は、弁体７１と、弁体７１を軸支する弁軸７２と、弁軸７２を設ける回動リンク７４と、弁体７１を回動させる伸縮アクチュエータ７３と、伸縮アクチュエータ７３による負圧の変動を回動リンク７４に伝達するロッド７５とから構成されていても良く、この場合にも排ガスの切換えをスムーズに行うことができる。
【００４１】
つまり、図５（ｂ）に示される如く、排ガス温度の低いエンジン冷態始動時（低温時）には、弁体７１の先端部分が低温時弁座１８に当接し、第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による一の組からの排ガス流と、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による他の組からの排ガス流とを一つの流れにまとめて排気管３０の内管３４の内側に導入させ、そのまま触媒コンバータ５０に到達させる。
【００４２】
これに対し、図５（ｃ）に示される如く、エンジンの高負荷時（高温時）には、弁体７１の先端部分が高温時弁座１７に当接し、上記一の組からの排ガス流と上記他の組からの排ガス流との二つの流れに分け、それぞれ排気管３０の内管３４の内側及び外管３２の内側であって内管３４の外側に導入させ、触媒近傍部３６にて一つの流れにまとめて触媒コンバータ５０に到達させる。
【００４３】
さらに、排ガス流切換部の構成は、弁体の回動によるものに限定されず、図６に示すように、排ガス流切換弁８０は、排気マニホールド１０と排気管３０との接続部分に位置するケース８４と、ケース８４内に配設される低温時弁体８１Ａ及び高温時弁体８１Ｂと、低温時弁体８１Ａ及び高温時弁体８１Ｂをスライドさせる方向に支持するスライド軸８２と、低温時弁体８１Ａ及び高温時弁体８１Ｂをスライドさせるスプリング８３と、低温時弁体８１Ａに対してスプリング８３を支持する支持板８５と、スライド軸８２の他端側にてケース８４に当接される移動規制板８６とから構成されていても良い。この場合にも上記と同様に、排ガスの切換えをスムーズに行うことができる。
【００４４】
つまり、図６（ａ）に示される如く、低温時には、スプリング８３が伸びて移動規制板８６をケース８４に当接させることにより、低温時弁体８１Ａが仕切り部３３に当接し、第一気筒通路１１及び第四気筒通路１４による一の組からの排ガス流と、第二気筒通路１２及び第三気筒通路１３による他の組からの排ガス流とを一つの流れにまとめて排気管３０の内管３４の内側に導入させ、そのまま触媒コンバータ５０に到達させる。
【００４５】
これに対し、図６（ｂ）に示される如く、高温時には、スプリング８３が最も圧縮されることにより、高温時弁体８１Ｂの端部分が高温時弁座１７及び仕切り部３３に当接し、上記一の組からの排ガス流と上記他の組からの排ガス流との二つの流れに分け、上記一の組からの排ガス流を内管３４の内側に、上記他の組からの排ガス流を外管３２の内側であって内管３４の外側にそれぞれ導入させ、触媒近傍部３６にて一つの流れにまとめてから触媒コンバータ５０に到達させる。
【００４６】
また、上記各実施形態等の排気マニホールドの分岐構造では、分岐管集合部１５に導入される前に、排気分岐通路１１と排気分岐通路１４との排ガス流が予め合流され、排気分岐通路１２と排気分岐通路１３との排ガス流が予め合流されているが、この実施形態に限定されるものではなく、例えば、これらの各排ガス流を合流させずにそのまま分岐管集合部１５に導入させ、排気分岐通路１１及び排気分岐通路１４の排ガス流と排気分岐通路１２及び排気分岐通路１３の排ガス流とを排ガス流切換弁２０等によって分岐管集合部１５内で分けても良いものである。
【００４７】
なお、上記実施形態は、４気筒エンジンに対する排気装置であるが、必ずしも４気筒エンジンに限定されるものではなく、各種の多気筒エンジンの排ガス流の切換えに用いることが可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、請求項１記載の本発明の多気筒エンジンの排気装置によれば、排気管がその内側断面を略二等分に分割して排気分岐通路との接続部分から排気浄化触媒の近傍にまで至る仕切り部を有しているので、排ガス流切換部は、エンジン運転状態に応じて、仕切り部によって形成された一方側の排気管か、仕切り部によって並列に配置させた当該一方側の排気管及び他方側の排気管かに排ガス流を導入させれば良く、従来の構成に比して排ガス流の切換えをスムーズに行うことができる。しかも、この切換えにより、排気分岐通路から排気浄化触媒に向かう排ガス流を一つの流れか、二つの流れかを選択することができ、排気浄化触媒の早期活性化と全開性能の向上化とを図る排気装置としての適用を可能にできる。
【００４９】
また、請求項２記載の発明によれば、排気管は、その内側断面を略二等分に分割して排気分岐通路との接続部分から排気浄化触媒に向かう仕切り部と、仕切り部に連なるとともに、排気浄化触媒に向かうに連れて排気管と略同心の管状をなし、排気浄化触媒の近傍にまで至る略同心管部とを有しているので、排ガス流切換部は、エンジンの低温時と高温時とに応じて、仕切り部によって形成された略同心管部に連通する一方側の排気管か、仕切り部によって並列に配置させた当該一方側の排気管及び略同心管部に連通しない他方側の排気管かに排ガス流を導入させれば良く、従来の構成に比して排ガス流の切換えをスムーズに行うことができる。しかも、この切換えにより、排気分岐通路から排気浄化触媒に向かう排ガス流を略同心管部の内側とする一つの流れか、略同心管部の内側と略同心管部の外側とする二つの流れかを選択することができ、排気浄化触媒の早期活性化と全開性能の向上化とを図る排気装置としての適用をより可能にできる。
【００５０】
さらに、請求項３記載の発明によれば、エンジンの低温時には排ガスの混合反応が促進されて排気浄化触媒を早期に活性化させることができ、高温時には排気干渉を回避して全開性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る多気筒エンジンの排気装置が適用される排気系の構成図である。
【図２】図１の多気筒エンジンの排気装置に係る切換え構造を示す図である。
【図３】図１の多気筒エンジンの排気装置による排ガスの切換えを示す図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る多気筒エンジンの排気装置による排ガスの切換えを示す図である。
【図５】本発明の他の実施例に係る切換え構造を示す図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例に係る切換え構造を示す図である。
【符号の説明】
１０  排気マニホールド（排気分岐通路）
２０  排ガス流切換弁（排ガス流切換部）
３０  排気管
３２  外管
３３  仕切り部
３４  内管（略同心管部）
３５  エキマニ接続部
３６  触媒近傍部
３８  一方側流通部
３９  他方側流通部
４０  排気管
４３  仕切り部
４８  一方側流通部
４９  他方側流通部
５０  触媒コンバータ（排気浄化触媒）
【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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