(57)【要約】【課題】排気行程におけるブローダウン圧力波の影響を他の気筒に与えないようにする。【解決手段】管路分割型の排気マニホールドを、複数の排気枝管が合流することなく出口側端部にて隔壁１２により仕切って開口させ、容器内に触媒担体８を収容した触媒コンバータ９を、排気集合管６の出口側端部に接続し、隔壁１２の下流側端面と触媒担体８の排気入口側との間に、隔壁１２に対応する仕切壁１４を有するθ形状のリング状部材１３及び緩衝材１６を配置する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒毎または予め定めた気筒グループ毎の複数の排気枝管が合流することなく出口側端部にて隔壁により仕切られて開口する管路分割型の排気マニホールドと、
この排気マニホールドの出口側端部に接続され、容器内に触媒担体を収納してなる触媒コンバータと、を備え、
前記触媒コンバータは、前記触媒担体の排気入口側を、リング状で、そのリング内に前記排気マニホールドの出口側端部における隔壁に対応する仕切壁を有するリング状部材により保持することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
直列エンジンにおいて、前記排気マニホールドは、点火順序が連続しない気筒同士をグループにして排気枝管を合流させ、各グループの合流後の排気枝管を合流することなく出口側端部にて隔壁により仕切って開口させたことを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
Ｖ型エンジンにおいて、前記排気マニホールドは、バンク毎の複数気筒の排気枝管を合流することなく出口側端部にて隔壁により仕切って開口させたことを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
前記リング状部材は、触媒担体と当接する側が緩衝材により形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、多気筒エンジンの排気浄化性能向上の一手段として、排気ポートから触媒までの排気マニホールドの排気管の長さを短縮することで、エンジンの冷機始動後に、触媒を早期に昇温させて活性化を図ることが知られている。
【０００３】
しかしながら、排気行程のブローダウン圧力波による排気脈動が、他気筒に伝達するまでの経路距離が短くなるため、この圧力波の山が他気筒の排気行程を妨げることが懸念される。
【０００４】
このため特許文献１では、排気マニホールドの排気集合部に排気を隔離する隔壁を設け、この隔壁を触媒担体に向けて延出することで、排気行程におけるブローダウン圧力波を抑制している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１１０５５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、隔壁を延ばすことによりある程度のブローダウン圧力波は抑制できるが、隔壁が触媒単体を破損させないようにするため、隔壁と触媒担体との間にクリアランスを設ける必要であり、このクリアランスからブローダウン圧力波が伝播し、他気筒の排気行程の妨げとなるおそれがあり、なお改善の余地があった。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑み、排気行程におけるブローダウン圧力波の影響を他の気筒に与えないようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明では、排気マニホールドの複数の排気枝管を合流することなく出口側端部にて隔壁により仕切って開口させ、容器内に触媒担体を収容した触媒コンバータを、排気マニホールドの出口側端部に接続し、触媒担体の排気入口側を、リング状で、そのリング内に排気マニホールドの出口側端部における隔壁に対応する仕切壁を有するリング状部材により保持する。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、リング状部材の仕切壁が、排気マニホールドの出口側端部と、触媒コンバータの触媒担体との間を隙間なく仕切るため、排気行程におけるブローダウン圧力波が他気筒に伝播することをより確実に防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態としての直列４気筒エンジン１の排気浄化装置を示す正面図である。図２は、直列４気筒エンジン１に接続された排気マニホールド７と、これに接続された触媒コンバータ９とを示す図であり、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）の各部分の断面図、（ハ）は（イ）の側面の断面図である。図３は、触媒コンバータ９を示す図であり、（イ）は触媒コンバータ９の断面図、（ロ）は触媒コンバータ９内に収容される各部材の分解図である。なお、排気マニホールド７は、触媒担体８の昇温を早期に実現するために、エンジン１の排気ポートから触媒担体８までの管の長さを短く形成している。
【００１１】
エンジン１には、複数の排気ポートに各々連通する第１〜第４排気枝管２〜５と、これらが集合する排気集合管６とからなる排気マニホールド７を接続している。排気マニホールド７の排気集合管６の出口側端部には、エンジン１から排出される排気を浄化する触媒担体（マニホールド触媒）８を収容してなる触媒コンバータ９を接続している。そして、触媒コンバータ９により浄化された排気は、フロントチューブ１０から床下触媒１１に流入してさらに浄化される。
【００１２】
ここで、４気筒エンジン１の各気筒（図２（イ）に示す通り、各気筒をそれぞれ＃１〜＃４で示している）の点火順序は、＃１→＃３→＃４→＃２である。各気筒（＃１〜＃４）は、点火順序が連続しない気筒同士をグループとする複数の気筒グループで構成する。すなわち、図２に示す通り、排気マニホールド７の排気枝管２〜５は、第１排気枝管２及び第４排気枝管５を接続して第１気筒グループ（＃１及び＃４の気筒グループ）を構成し、第２排気枝管３及び第３排気枝管４を接続して第２気筒グループ（＃２及び＃３の気筒グループ）を構成する。これにより、排気枝管２〜５において気筒グループ毎の排気が合流することなく排気マニホールド７の排気集合管６に流出可能となる。
【００１３】
排気集合管６内には、この管６を２つの流路に分割する隔壁１２が設けられ、この隔壁１２により第１及び第２気筒グループからの排気が合流しないようにしている（図２（ロ）参照）。隔壁１２は、第１気筒グループ（＃１及び＃４）における合流後の排気と、第２気筒グループ（＃２及び＃３）における合流後の排気とを合流させないように排気枝管（２及び５と、３及び４）を仕切って開口させることで管路分割型の排気マニホールド７を構成している。隔壁１２の下流側（排気マニホールド７の出口側端部）は、排気集合管６の出口側端部から触媒コンバータ９の触媒担体８へ向けて延出して形成している（図２（ハ）参照）。従って、排気マニホールド７は、点火順序が連続しない第１気筒グループ（＃１及び＃４）と、第２気筒グループ（＃２及び＃３）とからの排気を合流させずに、触媒コンバータ９の触媒担体８に流入させることが可能となる。
【００１４】
ここで触媒コンバータ９内では、図３に示す通り、排気マニホールド７の隔壁１２の下流側端面と、触媒コンバータ９の触媒担体８との間に、θ形状のリング状部材１３及び緩衝材１６を配置している。そして、触媒担体８の下流側端面にＯ形状の緩衝材１７及びリング状部材１８を配置している。これらのリング状部材１３，１８は、触媒コンバータ９の触媒担体８より上流側の拡径部の内壁９ａ及び下流側の縮径部の内壁９ｂによってそれぞれ支持されている。
【００１５】
θ形状のリング状部材１３は、円筒状の触媒担体８の外径に略等しい大きさのリング状であり、これを円周方向において２つに分割するように仕切壁１４が形成されている。この仕切壁１４は、排気マニホールド７の隔壁１２の下流側端面に対応する形状である。そして、リング状部材１３には、その下流側にθ形状の緩衝材１６を収容するための緩衝材収容溝１５が形成されている。
【００１６】
θ形状の緩衝材１６は、θ形状のリング状部材１３に対応するように形成され、リング状部材１３より若干小さく形成されている。このため、リング状部材１３に形成された緩衝材収容溝１５に収容可能である。
【００１７】
また、Ｏ形状の緩衝材１７は、触媒担体８の外径に略等しい大きさのリング状である。リング状部材１８は、緩衝材１７に対応するリング状であり、緩衝材１７より若干大きく形成され、その上流側端面に緩衝材１７が収容可能な緩衝材収容溝１９が形成されている。この溝１９に緩衝材１７が収容される。
【００１８】
ここで、θ形状のリング状部材１３及び緩衝材１６は、排気マニホールド７の隔壁１２と、触媒コンバータ９の触媒担体８との間に配置する際、隔壁１２の下流側端面に対応して、リング状部材１３の仕切壁１４の上端面が当接するように配置する（図３（イ）参照）。そして、リング状部材１３と触媒担体８との間に、圧縮した状態で緩衝材１５を配置する。このため、隔壁１２の下流側端面から触媒担体８の上流端面までの間が、リング状部材１３の仕切壁１４及び緩衝材１６によって隙間がなくなり、第１気筒グループ（＃１及び＃４）と第２気筒グループ（＃２及び＃３）とから触媒担体８に流入する排気が合流することを防止する。そして、排気行程における第１気筒グループのブローダウン圧力波の影響を第２気筒グループに与えることを防止可能とする。さらに、触媒コンバータ９は、触媒担体８の排気入口側をリング状部材１３及び緩衝材１６により保持可能である。
【００１９】
また、触媒担体８の下流側端面には、Ｏ形状の緩衝材１７が、圧縮された状態でリング状部材１８の緩衝材収容溝１９に収容される。このため、触媒コンバータ９は、触媒担体８の排気出口側を緩衝材１７及びリング状部材１８により保持可能である。
【００２０】
本実施形態によれば、予め定めた気筒グループ（＃１及び＃４からなる気筒グループと、＃２及び＃３からなる気筒グループ）毎の複数の排気枝管（第１及び第４排気枝管２、５と、第２及び第３排気枝管３、４）が合流することなく出口側端部にて隔壁１２により仕切られて開口する管路分割型の排気マニホールド７と、この排気マニホールド７の出口側端部に接続され、容器内に触媒担体８を収納してなる触媒コンバータ９と、を備え、この触媒コンバータ９は、触媒担体８の排気入口側を、リング状で、そのリング内に排気マニホールド７の出口側端部における隔壁１２に対応する仕切壁１４を有するリング状部材１３により保持する。このため、リング状部材１３の仕切壁１４が、排気マニホールド７の出口側端部と、触媒コンバータ９の触媒担体８との間を隙間なく仕切ることができ、排気行程におけるブローダウン圧力波が他気筒に伝播することを防止できる。
【００２１】
また本実施形態によれば、直列エンジン（４気筒直列エンジン）１において、排気マニホールド７は、点火順序が連続しない気筒同士をグループ（＃１及び＃４からなる気筒グループと、＃２及び＃３からなる気筒グループ）にして排気枝管２〜５を合流させ、各グループの合流後の排気枝管（第１及び第４排気枝管２、５と、第２及び第３排気枝管３、４）を合流することなく出口側端部にて隔壁１２により仕切って開口させた。このため、点火順序が連続する気筒間でのブローダウン圧力波の伝播を防止しつつ、比較的少ない分割数で排気マニホールド７の小型化、熱容量低減（昇温性能向上）等を図ることができる。
【００２２】
また本実施形態によれば、リング状部材１３は、触媒担体８と当接する側が緩衝材１６により形成されている。このため、排気マニホールド７の隔壁１２またはリング状部材１３が、触媒担体８を破損することを防止できる。そして、隔壁１２の下流側端面とリング状部材１３の仕切壁１４の上流側端面とが当接し、仕切壁１４と触媒担体８の上流側端面との間が当接するため、排気マニホールド７の出口側端部と、触媒コンバータ９の触媒担体８との間を隙間なく仕切ることができ、排気行程におけるブローダウン圧力波が他気筒に伝播することを防止できる。
【００２３】
また、図４に示すように、排気マニホールド７の出口側端部に、フロントチューブ１０を介して触媒コンバータ（床下触媒）１１を間接的に接続する場合には、フロントチューブ１０を隔壁により仕切って開口させたθ形状の排気管とし、隔壁を触媒コンバータ１１の触媒担体まで延出させても良い。そして、前述と同様に、隔壁の下流側端面と触媒コンバータ１１の触媒担体との間に、θ形状のリング部材１３及び緩衝材１６を配置し、気筒グループから触媒コンバータ１１の触媒担体まで排気が合流しないように仕切っても良い。これにより、他気筒へのブローダウン圧力波の伝播を防止することができる。
【００２４】
次に、第２実施形態としてのＶ型６気筒エンジン２１の排気浄化装置について、図５を用いて説明する。図５（イ）はエンジン２１の構成図、（ロ）は排気マニホールド２７と、これに接続された触媒コンバータ２９との正面図、（ハ）は（ロ）の各部分の断面図である。
【００２５】
なお、Ｖ型６気筒エンジン２１では、排気マニホールド２７及び触媒コンバータ２９は、バンク毎に設けられ、例えば、一方の排気マニホールドを２７ａ、他方の排気マニホールドを２７ｂで示し、これらは同様の構造であるため、以下、一方側についてのみ説明し、図５（イ）、（ロ）には、他方のバンク側において対応する部分の符号を括弧書きにより示している。
【００２６】
ここでＶ型６気筒エンジン２１では、各気筒＃１〜＃６の点火順序は、＃１→＃２→＃３→＃４→＃５→＃６である。エンジン２１の一方側の各気筒＃１、＃３、＃５の排気ポートは、排気マニホールド２７の第１〜第３排気枝管２２ａ〜２４ａにそれぞれ連通している。排気マニホールド２７ａの出口側端部（排気枝管２２ａ〜２４ａの出口側端部）は、隔壁により、各排気枝管２２ａ〜２４ａがそれぞれ合流しないように仕切って開口している。そして、この端部と触媒コンバータ２９ａの触媒担体２８ａとの間に、排気マニホールド２７ａの出口側端部における隔壁３２ａに対応する仕切壁３４ａを形成したリング状部材３３ａを配置している。
【００２７】
Ｖ型６気筒エンジン２１でのリング状部材３３ａは、リングを円周方向において３つに分割するように仕切壁３４ａが形成されている。この仕切壁３４ａは、排気マニホールド２７ａの隔壁３２ａの下流側端面に対応する形状である。そして、リング状部材３３ａと同様の形状の緩衝材が、リング状部材３３ａと触媒担体２８ａとの間に圧縮された状態で収容されている。
【００２８】
以上により、リング状部材３３ａの仕切壁３４ａが、各気筒＃１、＃３、＃５から排出された排気を、排気枝管２２ａ〜２４ａを介してそれぞれ合流することなく触媒担体２８ａに流入させることができる。そして、排気マニホールド２７ａの下流側端面と触媒担体２８ａとの間を隙間なく仕切るため、排気行程におけるブローダウン圧力波が他気筒に伝播することを防止する。さらに、触媒コンバータ２９ａ内において、リング状部材３３ａにより触媒担体２８ａを保持することができる。なお、各気筒♯１〜♯６の点火順序は、前記の他に、♯１→♯２→♯５→♯６→♯３→♯４とすることもできる。
【００２９】
次に、第３実施形態としてのＶ型８気筒エンジン４１の排気浄化装置について、図６を用いて説明する。図６（イ）はエンジン４１の構成図、（ロ）は排気マニホールド４７と、これに接続された触媒コンバータ４９との正面図、（ハ）は（ロ）の各部分の断面図である。
【００３０】
なお、Ｖ型８気筒エンジン４１では、排気マニホールド４７及び触媒コンバータ４９は、バンク毎に設けられ、例えば、一方の排気マニホールドを４７ａ、他方の排気マニホールドを４７ｂで示し、これらは同様の構造であるため、以下、一方側についてのみ説明する。
【００３１】
ここでＶ型８気筒エンジン４１では、各気筒＃１〜＃８の点火順序は、＃１→＃８→＃４→＃３→＃６→＃５→＃７→＃２である。エンジン４１の一方側の各気筒＃１、＃３、＃５、＃７の排気ポートは、排気マニホールド４７の第１〜第４排気枝管４２ａ〜４５ａにそれぞれ連通している。排気マニホールド４７ａの出口側端部（排気枝管４２ａ〜４５ａの出口側端部）は、隔壁により、各排気枝管４２ａ〜４５ａがそれぞれ合流しないように仕切って開口している。そして、この端部と触媒コンバータ４９ａの触媒担体４８ａとの間に、排気マニホールド４７ａの出口側端部における隔壁に対応する仕切壁５４ａを形成したリング状部材５３ａを配置している。
【００３２】
Ｖ型８気筒エンジン４１でのリング状部材５３ａは、リングを円周方向において４つに分割するように仕切壁５４ａが形成されている。この仕切壁５４ａは、排気マニホールド５７ａの隔壁５２ａの下流側端面に対応する形状である。そして、リング状部材５３と同様の形状の緩衝材５６が、リング状部材５３ａと触媒担体４８ａとの間に圧縮された状態で収容されている。
【００３３】
以上により、リング状部材５３ａの仕切壁５４ａが、各気筒＃１、＃３、＃５、＃７から排出された排気を、排気枝管４２ａ〜４５ａを介してそれぞれ合流することなく触媒担体４８ａに流入させることができる。そして、排気マニホールド４７ａの下流側端面と触媒担体４８ａとの間を隙間なく仕切るため、排気行程におけるブローダウン圧力波が他気筒に伝播することを防止できる。さらに、触媒コンバータ４９ａ内において、リング状部材５３ａにより触媒担体４８ａを保持することができる。なお、各気筒♯１〜♯８の点火順序は、前記の他に、♯１→♯８→♯７→♯３→♯６→♯５→♯４→♯２、あるいは、♯１→♯２→♯３→♯６→♯４→♯８→♯２→♯５とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】直列４気筒エンジンの排気浄化装置を示す正面図
【図２】直列４気筒エンジンに接続された排気マニホールドと、これに接続された触媒コンバータとを示す正面図
【図３】触媒コンバータを示す図
【図４】触媒コンバータを取り除いた場合の排気浄化装置を示す正面図
【図５】Ｖ型６気筒エンジンの排気浄化装置の構成図
【図６】Ｖ型８気筒エンジンの排気浄化装置の構成図
【符号の説明】
１、２１、４１  エンジン
２〜５  第１〜第４排気枝管
６  排気集合管
７、２７、４７  排気マニホールド
８、２８、４８  触媒担体
９、２９、４９  触媒コンバータ
１２  隔壁
１３、３３、５３  リング状部材
１４  仕切壁
１６  緩衝材
【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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