(57)【要約】【課題】排気通路から分岐した分岐通路に、排気浄化装置や熱エネルギー回収装置を設け、排気通路に設けた開閉弁により排気ガスを、排気通路と分岐通路に選択的に流通させる排気装置において、前記排気浄化装置や熱エネルギー回収装置の過熱からの劣化を抑制する。更に、消音効果を向上させる。【解決手段】排気ガスが流通する排気通路４から上流側分岐部５で分岐し、下流側分岐部６で前記排気通路４に合流する分岐通路７を形成する。分岐通路７の途中に排気浄化装置や熱エネルギー回収装置８を設け、上流側分岐部５と下流側分岐部６との間の排気通路４に開閉弁９を設ける。排気通路４と連通する容積室１０を前記上流側分岐部５より上流の排気通路４の途中に直列して設ける。【選択図】  図１
2005201059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが流通する排気通路から上流側分岐部で分岐し、下流側分岐部で前記排気通路に合流する分岐通路を形成するとともに、分岐通路の途中に排気浄化装置を設け、上流側分岐部と下流側分岐部との間の排気通路に開閉弁を設けた内燃機関の排気装置において、排気通路と連通する容積室を前記上流側分岐部より上流の排気通路の途中に直列して設けたことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項２】
排気ガスが流通する排気通路から上流側分岐部で分岐し、下流側分岐部で前記排気通路に合流する分岐通路を形成するとともに、分岐通路の途中に排気浄化装置を設け、上流側分岐部と下流側分岐部との間の排気通路に開閉弁を設けた内燃機関の排気装置において、排気通路と並列して容積室を設けるとともに、該容積室と前記上流側分岐部より上流の排気通路とを連通する連通管を設けたことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項３】
排気ガスが流通する排気通路から上流側分岐部で分岐し、下流側分岐部で前記排気通路に合流する分岐通路を形成するとともに、分岐通路の途中に熱エネルギー回収装置を設け、上流側分岐部と下流側分岐部との間の排気通路に開閉弁を設けた内燃機関の排気装置において、排気通路と連通する容積室を前記上流側分岐部より上流の排気通路の途中に直列して設けたことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項４】
排気ガスが流通する排気通路から上流側分岐部で分岐し、下流側分岐部で前記排気通路に合流する分岐通路を形成するとともに、分岐通路の途中に熱エネルギー回収装置を設け、上流側分岐部と下流側分岐部との間の排気通路に開閉弁を設けた内燃機関の排気装置において、排気通路と並列して容積室を設けるとともに、該容積室と上流側分岐部より上流の排気通路とを連通する連通管を設けたことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気装置には、排気ガスの浄化を行うため触媒コンバータなどの排気浄化装置が設けられている。排気浄化装置は、暖機性を向上させて内燃機関の始動直後の排気ガスを浄化可能なように、排気装置のより上流側に設置される。しかし、暖機後は高温の排気ガスが排気浄化装置内を流通するため、排気浄化装置が過熱され劣化し易いという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するため、従来、図４に示すような排気装置が提案されている（特許文献１の図１参照）。
【０００４】
この排気装置は、排気通路１０１に設けられた上流側分岐部１０２と下流側分岐部１０３を接続する分岐通路（触媒通路）１０４が形成され、該分岐通路（触媒通路）１０４の途中には排気浄化装置（触媒装置）１０５が設けられている。排気通路１０１には開閉弁（切替弁）１０６が設けられ、この開閉弁（切替弁）１０６は排気温度に応じて開閉動作する。
【０００５】
このように構成することにより、冷機時は開閉弁（切替弁）１０６を閉じて排気ガスを上流側分岐部１０２より分岐通路１０４に流通させて排気浄化装置（触媒装置）１０５で排気ガスを浄化し、暖機後は開閉弁（切替弁）１０６を開いて排気ガスを排気通路１０１に流通させて排気浄化装置（触媒装置）１０５をバイパスさせることにより、高い排気ガス浄化性能の発揮と、排気浄化装置（触媒装置）１０５の劣化の抑制と、車両の動力性能の向上を企画している。
【０００６】
また、開閉弁（切替弁）１０６が排気通路１０１の途中に単一で設けられているので、開閉弁（切替弁）１０６の構成や制御が容易であるため、低コストであるなどの効果を期待している。
【０００７】
更に、図５に示すように、前記の排気浄化装置（触媒装置）１０５の前後に所定容積の容積部（チャンバー部）１０７，１０８を形成することにより、内燃機関の各シリンダの爆発に起因する圧力パルスを減衰し、開閉弁（切替弁）１０６が開状態にあるときに分岐通路（触媒通路）１０４側に排気ガスが流入することを抑制し、排気浄化装置（触媒装置）１０５の劣化を抑制するものも知られている（特許文献１の図５参照）。
【０００８】
しかし、これらの容積部（チャンバー部）１０７．１０８は排気騒音の低減にも効果を発揮するが、排気浄化装置（触媒装置）１０５の前後に形成されているため、開閉弁（切替弁）１０６が閉状態にあるときのみに排気騒音の低減効果を発揮し、開閉弁（切替弁）１０６が開状態にあるときには排気騒音が低減されなかった。
【０００９】
また、上記排気浄化装置１０５に代えて、前記の分岐通路１０４に、熱交換装置や熱電変換装置などの熱エネルギー回収装置を備えた排気装置が知られている（特許文献２参照）。
【００１０】
しかし、この排気装置においても前記と同様に、熱エネルギー回収装置が過熱され劣化する恐れがあった。
【特許文献１】特開平９−３１７４４９号公報
【特許文献２】特開２０００−３１２０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は前記の課題を解決する内燃機関の排気装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、排気ガスが流通する排気通路から上流側分岐部で分岐し、下流側分岐部で前記排気通路に合流する分岐通路を形成するとともに、分岐通路の途中に排気浄化装置を設け、上流側分岐部と下流側分岐部との間の排気通路に開閉弁を設けた内燃機関の排気装置において、排気通路と連通する容積室を前記上流側分岐部より上流の排気通路の途中に直列して設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、排気ガスが流通する排気通路から上流側分岐部で分岐し、下流側分岐部で前記排気通路に合流する分岐通路を形成するとともに、分岐通路の途中に排気浄化装置を設け、上流側分岐部と下流側分岐部との間の排気通路に開閉弁を設けた内燃機関の排気装置において、排気通路と並列して容積室を設けるとともに、該容積室と前記上流側分岐部より上流の排気通路とを連通する連通管を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３記載の発明は、排気ガスが流通する排気通路から上流側分岐部で分岐し、下流側分岐部で前記排気通路に合流する分岐通路を形成するとともに、分岐通路の途中に熱エネルギー回収装置を設け、上流側分岐部と下流側分岐部との間の排気通路に開閉弁を設けた内燃機関の排気装置において、排気通路と連通する容積室を前記上流側分岐部より上流の排気通路の途中に直列して設けたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４記載の発明は、排気ガスが流通する排気通路から上流側分岐部で分岐し、下流側分岐部で前記排気通路に合流する分岐通路を形成するとともに、分岐通路の途中に熱エネルギー回収装置を設け、上流側分岐部と下流側分岐部との間の排気通路に開閉弁を設けた内燃機関の排気装置において、排気通路と並列して容積室を設けるとともに、該容積室と上流側分岐部より上流の排気通路とを連通する連通管を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、排気通路と連通する容積部を、上流側分岐部より上流の排気通路の途中に直列して設けたので、内燃機関の各シリンダの爆発に起因する圧力パルスを減衰することができる。したがって、開閉弁が開状態にあるときに圧力パルスによって分岐通路側に排気ガスが流入することを抑制し、排気浄化装置の過熱を抑制して排気浄化装置の劣化を抑制することができる。更に、容積室による拡張作用によって消音効果を常に得ることができ、排気騒音の低減効果を発揮できる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、排気通路と並列して容積室を設けるとともに、該容積室と上流側分岐部より上流の排気通路とを連通する連通管を設けたので、前記請求項１の発明と同様に、排気浄化装置の劣化の抑制効果を発揮できる。更に、容積室によって共鳴作用による消音効果を常に得ることができ、排気騒音の低減効果を発揮できる。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、請求項１と同様の前記の作用により、分岐通路に設けられた熱エネルギー回収装置の過熱からの劣化を抑制することができるとともに、容積室の拡張作用による消音効果を常に得ることができる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、請求項２と同様の前記の作用により、分岐通路に設けられた熱エネルギー回収装置の過熱からの劣化を抑制することができるとともに、容積室の共鳴作用による消音効果を常に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態を図１及び図２に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の第１実施例の排気装置１を示す模式図である。
内燃機関２の各シリンダに、排出される排気ガスが流通する複数のブランチ管３が接続され、該ブランチ管３は集合されて１本の排気通路４に接続されている。排気通路４の途中には上流側分岐部５とその下流に位置して下流側分岐部６が設けられるとともに、両分岐部５，６を接続する分岐通路７が設けられている。
【００２２】
前記分岐通路７の途中には排気浄化装置である触媒コンバータ８が設けられている。該触媒コンバータ８は貴金属を担持したハニカム状の担体（図示しない）を収容し、排気ガス中の有害成分を浄化するもので、周知のものを使用している。
【００２３】
一方、前記排気通路４の途中には、該排気通路４を開閉する開閉弁９が設けられている。該開閉弁９は、例えば、触媒コンバータ８の温度や、触媒コンバータ８に流入する排気ガスの温度などを温度センサ（図示しない）で検知し、その温度に応じ、コントロールユニット（図示しない）の指令によって、従来周知のアクチュエータ（図示しない）により開閉動作させればよい。
【００２４】
また、前記上流側分岐部５より上流の排気通路４の途中には、排気通路４と連通する容積室１０が、排気通路４と直列に設けられている。該容積室１０は排気通路４より大きな断面積の空間を有するように形成されている。
【００２５】
以上の構成において、内燃機関２の各シリンダから排出された排気ガスは、各ブランチ管３を流通し、これらの下流で集合されて１本の排気通路４を通って下流に流通する。
【００２６】
冷機時は開閉弁９が閉状態に制御されており、排気通路４に流入した排気ガスは、開閉弁９の上流側において上流側分岐部５から分岐通路７に流入し、排気浄化装置である触媒コンバータ８内を通って、下流側分岐部６を経て再び開閉弁９の下流側の排気通路４に流入し、その後、排気通路４の下流側へ流れる。
【００２７】
暖機後、触媒コンバータ８の温度が所定の温度に達すると、前記のコントロールユニットの指令によって図示しないアクチュエータにより開閉弁９が開状態に切り換えられる。このように開閉弁９が開くと、定常的な排気ガスの流れは、分岐通路７には流入せず触媒コンバータ８をバイパスして排気通路４を直進的に流通する。
【００２８】
更に、上流側分岐部５の上流に容積室１０が設けられていることにより、この容積室１０により、内燃機関の各シリンダの爆発に起因する圧力パルスを減衰することができる。
【００２９】
したがって、開閉弁９が開状態にあるときに、圧力パルスによって分岐通路７側に排気ガスが流入することを抑制し、触媒コンバータ（排気浄化装置）８の過熱を抑制することができ、触媒コンバータ８の劣化を抑制することができる。
【００３０】
また、開閉弁９の開閉状態に関わらず、排気ガスが常に容積室１０を流通するため、拡張作用による消音効果を常に得ることができ、排気騒音の低減効果を発揮する。
【実施例２】
【００３１】
図２は本発明の第２実施例の排気装置を示す模式図である。
本第２実施例は、前記第１実施例の排気通路４と並列に容積室２０を設けるとともに、該容積室２０と前記上流側分岐部５より上流の排気通路４とを連通する連通管２１を設けたものである。また、該容積室２０は連通管２１より大きな断面積の空間を有するように形成されている。
【００３２】
その他の構造は前記第１実施例と同様であるため、前記と同一部分には前記と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
本第２実施例においても前記第１実施例と同様に、開閉弁９が開状態にあるときには、分岐通路７側に排気ガスが流入することを抑制し、触媒コンバータ（排気浄化装置）８の過熱を抑制することができ、触媒コンバータ８の劣化を抑制することができる。
【００３４】
また、本第２実施例では、開閉弁９の開閉状態に関わらず、排気ガスが常に容積室２０と連通するため、共鳴作用による消音効果を常に得ることができ、排気騒音の低減効果を発揮する。
【実施例３】
【００３５】
図３は本発明の第３実施例の排気装置を示す模式図である。
本第３実施例は、図３に示すように、排気通路４の途中に容積室３０を設けるとともに、該容積室３０に前記の分岐通路７における上流側分岐部３５を設けたものである。
【００３６】
その他の構造は前記第１実施例と同様であるため、前記と同一部分には前記と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
本第３実施例においても前記第１実施例と同様の作用、効果を発揮し、排気浄化装置の劣化抑制と、開閉弁９の開閉状態に関わらず排気騒音の低減効果を発揮できる。
【００３８】
上記実施例においては、排気浄化装置として担体を収容した触媒コンバータの例で示したが、排気中の有害成分を吸着する吸着剤や、排気中の微粒子を捕集するフィルターを収容した排気浄化装置でもよい。
【００３９】
また、排気装置は、エンジンルームや車両床下など任意の位置に配置することができる。
【００４０】
前記各実施例は、分岐通路に排気浄化装置として触媒コンバータ８を設けた排気装置を示したが、この排気浄化装置に代えて、前記分岐通路７に、冷却水などの流体と熱交換する熱交換装置や、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子を備えた熱電変換装置などの熱エネルギー回収装置を設けても、熱エネルギー回収装置の過熱を抑制することができ、熱エネルギー回収装置の劣化を抑制することができる。
したがって、この熱エネルギー回収装置を設置する場合には、図１及び図２及び図３において、符号８がエネルギー回収装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施例の排気装置を示す模式図。
【図２】本発明の第２実施例の排気装置を示す模式図。
【図３】本発明の第３実施例の排気装置を示す模式図。
【図４】従来の排気装置を示す模式図。
【図５】従来の排気装置を示す模式図。
【符号の説明】
【００４２】
１  排気装置
２  内燃機関
４  排気通路
５，３５  上流側分岐部
６  下流側分岐部
７  分岐通路
８  排気浄化装置、熱エネルギー回収装置
９  開閉弁
１０，２０，３０  容積室
【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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