(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる排気ポートに連結された２系統の上流側排気管と、該上流側排気管相互が連結結合される連結部と、該連結部から共通管となって伸長する下流側排気管とを有する排気系を備えたエンジンの排気ガス浄化装置において、
前記連結部は前記２系統の上流側排気管が互いに相対する方向から連結されて構成され、
前記下流側排気管の前記連結部側の端部は前記連結部内に進入し連結部の内径よりも小さい外径で該連結部の伸長方向と同方向に所定長さ伸長する内管部を構成することによって前記連結部との間で二重管部を構成し、前記内管部内には排気浄化用の触媒が設けられたことを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記上流側排気管の連結部は断面がほぼ円形状をなす管状に形成され、前記内管部は、その外周面が前記連結部の内周面から所定間隔を空けた状態となるようにほぼ同心円状に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記それぞれの排気ポートから前記内管部の連結部内端縁までの距離が互いにほぼ等しくなるように形成されたことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記下流側排気管には、前記内管部内の触媒よりも下流側にさらに別の触媒が設けられたことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【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ガス浄化装置、特にＶ型エンジンや水平対向エンジンなどの２つのシリンダグループを有し少なくとも一部において２系統の排気管を有するエンジンの排気ガスを浄化するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両などのエンジンの排気ガスを浄化するために、従来から一般に排気系には触媒が設けられており、排気ガスがその触媒を通過する際に浄化されるという構成がとられている。すなわち、排気ガスに含まれるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘなどを触媒の作用で低減するものである。
【０００３】
このような排気ガス浄化に用いられる触媒は、所定の温度まで昇温されたときに良好な機能を奏するという性質を有している。従って、気温の低い状態でのエンジンの始動時、すなわち冷始動時等においては、触媒が有効に機能しないことにより排気ガス浄化機能が十分に行われない可能性がある。
【０００４】
従って、触媒をできるだけ速く昇温させることにより完全な排気ガス浄化機能を奏するようにする技術が種々提案されている。
【０００５】
例えば、特開平２−２９１４１４号公報に開示された内燃機関の排気浄化装置は、図５に示したような構成がとられている。すなわち、２つのシリンダグループから排出される排気ガスは２系統の排気管１００及び２００によって排気されるが、図示のように一方の系統の排気管１００と他方の系統の排気管２００は途中位置で図示のように連結されている。そして、一方の排気管１００は、他方の排気管２００の拡径した部分２００ａ内に端部が挿入され、その挿入された端部１００ａ内に排気ガス浄化用の触媒３００が装填されている。
【０００６】
これにより、触媒３００は一方の排気管１００を通過する排気ガスを浄化しつつ昇温されるが、それに加えて他方の排気管２００を通る排気ガスによって外側から加熱される。従って、触媒３００は内外から昇温され、効率良く短時間で温度上昇する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、触媒の昇温という機能は奏するが、触媒の浄化機能は、一方の排気管１００を通過する排気ガスのみに作用し、他方の排気管２００を通過する排気ガスには作用しない構成となっている。従って、冷始動時にこの触媒３００が用いられるとしても、半分の排気ガスについてはこの触媒３００を通過しないまま排出されることとなり、冷始動時における排気ガス浄化率は十分なものとは言えない。
【０００８】
さらに、上記従来の構造では、一方の排気管１００と他方の排気管２００との連結部分はＴ字形とならざるを得ない。すなわち一方の排気管１００から更に下流側へつながる排気管４００部分の流れとそこに進入してくる排気管２００との構成がＴ字状となり配管スペースを多く取ってしまうという事情がある。また、２つの排気管１００及び２００の連結部分までの長さは不等長となっており、排気干渉が発生し排気音質の悪化が生じている。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的はエンジンの冷始動時の排気ガスの浄化率の向上を図ると共に排気音質の向上を達成することのできるエンジンの排気ガス浄化装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るエンジンの排気ガス浄化装置は、
排気ポートに連結された２系統の排気管部分である上流側排気管とその上流側排気管が連結された連結部から１本の共通管となってさらに伸長する下流側排気管とを有する排気系を備えたエンジンにおいて、
前記連結部は前記２系統の上流側排気管が互いに相対する方向から連結されて構成され、前記下流側排気管の上記連結部側の端部が連結部内に進入しかつ連結部の内径よりも小さい外径で該連結部の伸長方向と同方向に所定長さ伸長する内管部を構成し、この内管部の存在により、その外側にある連結部との間で二重管構造を形成している。そして、この二重管部を構成する内管部内に排気浄化用の触媒が設けられている。
【００１１】
これにより、２系統の排気管を流れてくる排気ガスは、１本化された下流側排気管の連結部内部分である内管部を通過する。従って、上記従来の構造とは異なり、全ての排気ガスが内管部内にある触媒を通過し浄化される。そして、内管部は連結部、すなわち２系統の上流側排気管相互が連結された部分の内部に所定長さ伸長している構成とされているので、上流側排気管を流れる排気ガスによって内管部は外方から加熱される。従って、従来技術と同様に内管部内の触媒はその外側からも加熱されることとなり、効率良く迅速に昇温される。
【００１２】
また、前記連結部が、前記２系統の上流側排気管のうち一方の上流側排気管と他方の上流側排気管が相対する方向から連結するように構成されていることから、何れか上流側排気管を流れる排気ガスによって、内管部はより確実に加熱され、内管部内の触媒は効率良く迅速に活性化される。
【００１４】
更に、前記内管部が上記連結部内でその連結部の伸長方向と同方向に伸長するように配置され、外側の管部である連結部の内側に同方向に内管部が伸長する二重管構造となっている。
【００１５】
これにより、内管部と連結部との構造関係は、上述の従来技術のようなＴ字状を成す必要がなく、１本の管状体に納めることのできる形状となる。すなわち、内管部が連結部内でその連結部の伸長方向と同方向に伸長するように配置されるので、従来構成のようにその連結部分がＴ字状になることが回避され、その部分の省スペースも図られる。また、一方の排気管を流れてきた排気ガスが所定の長さの範囲で内管部を外側から加熱する状況を十分に作り出すことができ、内管部内の触媒の温度上昇を有効に達成することができる。
【００１６】
請求項２に係るエンジンの排気ガス浄化装置は、
連結部と内管部はその断面形状がほぼ円形状をなす管状に形成され、内管部はその外周面が連結部の内周面から所定間隔を空けた状態となるようにほぼ同心円状に配置されている。
【００１７】
これにより、連結部内の内管部外側空間は、その全周に亘ってほぼ等しい幅の空間となっており、そこを流れる排気ガスにより内管部内の触媒はその全周側から均等に昇温される。これにより、内管部内の触媒の昇温が効率良く行われることとなる。
【００１８】
請求項３に係るエンジンの排気ガス浄化装置は、それぞれの排気ポートから上記内管部の連結部内端縁までの距離がほぼ等しくなるように上記２系統の上流側排気管の長さが設定されている。これにより、両系統の排気干渉が防止され、排気音の波形が整えられ、音質が改善される。
【００１９】
請求項４に係るエンジンの排気ガス浄化装置は、下流側排気管には、内管部の触媒よりも下流側にさらに別の触媒が設けられている。これにより、エンジンの排気ガスの排気ポートにより近い位置でまず内管部内の触媒が作用し、エンジン始動時などにおける排気ガスの浄化を有効に行い、さらにその下流に設けられた触媒によりさらに二重の浄化が行われ、排気ガスの浄化がより確実なものとなる。また、通常走行状態においては、内管部の触媒、それに加えてさらに下流側の触媒が十分に昇温し活性化しているので２段階の触媒による浄化が行われることとなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、エンジン本体１０に設けられた本発明の実施の形態に係る排気ガス浄化装置の説明図であり、図示のように２つのシリンダグループの排気ガス排出部である排気ポート１２−１及び１２−２からはそれぞれ２系統の上流側排気管１４−１、１４−２が伸長している。そして、これら２系統の上流側排気管１４はその途中位置で連通結合されている。すなわち連結部１６を有している。
【００２１】
そして、この連結部１６から更に排気ガス排出経路の下流側は、１本の共通管である下流側排気管１８となっており、図上のように触媒２０及びマフラー２２を通り、最終的に外方へ排出されるように構成されている。本発明の実施の形態で特徴的なことは、この下流側排気管１８の連結部１６側の端部１８ａの構成であり、図示のように下流側排気管１８の一端部１８ａは連結部内に進入し所定長さ伸長する内管部１９を構成している。そして、この内管部１９の内側に触媒２０が装填されている。
【００２２】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、この内管部１９と連結部１６の部分の概略構成図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）を触媒２０の部分で切った断面図であり、図面簡略化のため、各管の肉厚は省略している。図示のように連結部１６は断面略円形状の管であり、内管部１９は、その連結部１６よりも径の小さい断面略円形状の管であり、同図（Ｂ）から理解されるようにほぼ同心円状に配置されている。
【００２３】
このような構成によれば、一方の上流側排気管１４−１から流れてきた排気ガスは矢印５００方向から内管部１９に流入し触媒２０を通過して排出側に流れる。一方、他方の上流側排気管１４−２から流れてきた排気ガスは、連結部１６部分では、内管部１９の外側を通り、矢印６００で示したように一方の上流側排気管１４−１から流れてきた排気ガスと合流してユーターンして内管部１９内へ流れ込んでいく。この時、他方の上流側排気管１４−２から流れてきた排気ガスは連結部１６を通過する際に内管部１９の部分を外側から加熱することができる。従って、内管部１９内の触媒２０は各排気ポートから比較的近い位置でその外側から加熱されて効率良く昇温されることとなる。
【００２４】
また、双方の上流側排気管１４−１及び１４−２から流れてきた排気ガスは全てこの内管部１９の触媒２０を通過するので、触媒２０の効率的な昇温と触媒による浄化の双方を有効に達成することができる。
【００２５】
更に、図１からも理解されるように、下流側排気管１８の端部１８ａは、連結部１６の伸長方向とほぼ同方向に伸長するように  連結部内に進入しているので、従来技術のようなＴ字形の連結構造になることが回避され、配管の省スペースも図られている。
【００２６】
図３は、本発明の実施の形態による他の技術的作用を示すための説明図であり、この実施の形態に係る排気ガス浄化装置では、図示のようにそれぞれの排気ポート１２−１及び１２−２からそれぞれの上流側排気管１４−１及び１４−２が伸長し、連結部１６を構成しているが、それら２系統の上流側排気管１４−１及び１４−２の長さ並びに内管部１９の連結部１６内での伸長長さは、それぞれの排気ポート１２−１と１２−２から内管部１９の先端部端縁１９ａまでの長さＬ１及びＬ２がそれぞれほぼ等しくなるように設定されている。
【００２７】
このように上記各部材の長さを設定することにより、排気動作が行われる際にそれぞれの排気管の長さが異なることによって生じる排気干渉の発生が防止され、これにより排気音の波形が整えられ良好な音質の排気音とすることができる。
【００２８】
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれの排気ポート１２−１及び１２−２から内管部１９の端縁１９ａまでの長さが不等長である場合の排気音及び等長である場合の排気音波形をそれぞれ示している。図示のように、不等長の排気系の場合、排気干渉により波形が歪なものとなり不快な排気音となる。他方、等長排気系の場合にはほぼ乱れのない整えられた波形となり排気音の音質が改善されていることが理解される。なお、当該グラフにおいて、縦軸はデシベルを表し、横軸はクランク角度をそれぞれ表している。
【００２９】
上記実施の形態において、図１で示したように内管部１９内の触媒２０の他にさらにその下流側で触媒２２を設けることも可能である。このような構成とすることにより、例えばエンジン始動時においては、触媒２０は排気ポート１２に近い位置にあることからより高温の排気ガスを受け、かつ内方及び外方から昇温され早期活性化が図られる。これによりエンジン始動時においても触媒２０により排気ガスの適切な浄化が行われ、さらにエンジンの作動が所定時間行われた後は下流側の触媒２２が昇温により活性化され、その触媒２２により十分な排気ガスの浄化が行われることとなる。本発明は上記実施の形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るエンジンの排気ガス浄化装置によれば、２系統の上流側排気管の連結部における二重構造の内管部に配置された触媒により触媒の早期活性化を図ると共に全ての排気ガスをこの触媒に通過させることによる冷始動時の排気ガス浄化効率を向上させることができる。また、２系統の排気系の等長化を図ることにより排気音の音質の改善も達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン本体に対する実施の形態に係る排気ガス浄化装置の取付け状態概略構成図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は実施の形態に係る連結部及び内管部の作用説明図である。
【図３】実施の形態の他の作用を示す説明図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ不等長の排気系による排気音の波形図及び等長の排気系による排気音の波形図をそれぞれ示している。
【図５】従来の２系統の排気管の連結部二重構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  エンジン本体
１２  排気ポート
１４  上流側排気管
１６  連結部
１８  下流側排気管
１９  内管部
２０  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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