(57)【要約】【課題】内燃機関の気筒休止運転時に生じる所望の周波数域の排気音を低減させることが可能な内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関は、気筒休止時に吸排気弁の駆動が停止される休止対象気筒及び非休止対象気筒を含む複数の気筒と、複数の気筒にそれぞれ接続された複数の気筒排気管と、複数の気筒排気管が合流する合流排気管と、を備え、休止対象気筒に接続された気筒排気管のうちの少なくとも１つの気筒排気管の配管径（Ｒ１）が、非休止対象気筒に接続された気筒排気管の配管径（Ｒ２）よりも大きい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒休止時に吸排気弁の駆動が停止される休止対象気筒及び非休止対象気筒を含む複数の気筒と、
前記複数の気筒にそれぞれ接続された複数の気筒排気管と、
前記複数の気筒排気管が合流する合流排気管と、を備え、
前記休止対象気筒に接続された前記気筒排気管のうちの少なくとも１つの前記気筒排気管の配管径（Ｒ１）が、前記非休止対象気筒に接続された前記気筒排気管の配管径（Ｒ２）よりも大きい、内燃機関。
【請求項２】
前記合流排気管の配管径（Ｒ３）が、前記非休止対象気筒に接続された前記気筒排気管の配管径（Ｒ２）よりも大きく、
前記休止対象気筒に接続された前記気筒排気管の配管径（Ｒ１）が、前記合流排気管の配管径（Ｒ３）よりも大きい、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記休止対象気筒が複数あり、前記休止対象気筒に接続された複数の前記気筒排気管は、前記配管径（Ｒ１）が異なる気筒排気管を含む、請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記休止対象気筒に接続された前記気筒排気管の少なくとも一部の領域は内側配管及び外側配管を含む二重管構造を有し、
前記内側配管は、排気ポートを介して前記休止対象気筒に接続される一方、前記外側配管は、前記休止対象気筒に接続されておらず、
前記外側配管の配管径（Ｒ１ｂ）が、前記非休止対象気筒に接続された前記気筒排気管の配管径（Ｒ２）よりも大きい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記内側配管の配管径（Ｒ１ａ）と、前記非休止対象気筒に接続された気筒排気管の配管径（Ｒ２）とが等しい、請求項４に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記内側配管の外周面と前記外側配管の内周面との間に、消音部材を有する、請求項４又は５に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒休止制御を実行可能な内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載された内燃機関を制御する技術として、複数の気筒のうちの一部の気筒での燃焼を停止させる気筒休止制御が知られている。気筒休止制御は、内燃機関の要求トルクが比較的小さい場合に実行される制御である。内燃機関の気筒休止運転時においては、例えば、一部の気筒の吸気弁及び排気弁を閉じた状態で維持するとともに、当該気筒への燃料噴射を停止し、残りの気筒によって出力トルクを得るように制御が行われる。このとき、残りの気筒によって全気筒運転時と同じ出力トルクを得るために、吸気スロットル弁の開度が大きくされることにより、ポンピングロス（吸気損失）が低減し、燃費特性を向上させることができる。
【０００３】
ここで、例えば４気筒の内燃機関において２気筒を休止させた場合、４気筒運転時に出力されるトルクと同等のトルクを２気筒運転により出力させる必要があることから、１気筒当たりの爆発力が大きくなる。そのため、燃焼圧力が上昇し、主に気筒休止制御が実行される低回転、低負荷の走行時に排気音が大きくなりやすい。かかる排気音を低減するために、リアマフラー等の消音器を大型化することは、コストあるいは車体質量の大幅な増加を伴うこととなる。
【０００４】
これに対して、特許文献１には、第１のグループの作動シリンダに接続された第１の排気マニホルドと、第２のグループの作動停止可能シリンダに接続された第２の排気マニホルドとを備え、第２の排気マニホルドは、第２のグループのシリンダが作動停止されたとき第２の排気マニホルドが第１のグループの作動シリンダからの音波を減衰するための共鳴器として第１の排気マニホルドに接続されたシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１０６０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたシステムでは、第２の排気マニホルドの長さを調節することで作動シリンダの音波を減衰させるように構成しているため、レイアウトや排気干渉等の制約から減衰周波数域を所望の周波数域に設定することが困難な場合がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、内燃機関の気筒休止運転時に生じる所望の周波数域の排気音を低減させることが可能な、内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、気筒休止時に吸排気弁の駆動が停止される休止対象気筒及び非休止対象気筒を含む複数の気筒と、複数の気筒にそれぞれ接続された複数の気筒排気管と、複数の気筒排気管が合流する合流排気管と、を備え、休止対象気筒に接続された気筒排気管のうちの少なくとも１つの気筒排気管の配管径（Ｒ１）が、非休止対象気筒に接続された気筒排気管の配管径（Ｒ２）よりも大きい、内燃機関が提供される。
【０００９】
本発明の内燃機関によれば、休止対象気筒に接続された気筒排気管が、気筒休止制御の実行時に、非休止対象気筒から排出される排気ガスの拡張室として機能し、当該排気ガスに含まれる所望の周波数域の振動を減衰させて排気音を低減することができる。
【００１０】
合流排気管の配管径（Ｒ３）が、非休止対象気筒に接続された気筒排気管の配管径（Ｒ２）よりも大きく、休止対象気筒に接続された気筒排気管の配管径（Ｒ１）が、合流排気管の配管径（Ｒ３）よりも大きくてもよい。
【００１１】
休止対象気筒が複数あり、休止対象気筒に接続された複数の気筒排気管は、配管径（Ｒ１）が異なる気筒排気管を含んでもよい。
【００１２】
休止対象気筒に接続された気筒排気管の少なくとも一部の領域は内側配管及び外側配管を含む二重管構造を有し、内側配管は、排気ポートを介して休止対象気筒に接続される一方、外側配管は、休止対象気筒に接続されておらず、外側配管の配管径（Ｒ１ｂ）が、非休止対象気筒に接続された気筒排気管の配管径（Ｒ２）よりも大きくてもよい。
【００１３】
内側配管の配管径（Ｒ１ａ）と、非休止対象気筒に接続された気筒排気管の配管径（Ｒ２）とが等しくてもよい。
【００１４】
内側配管の外周面と外側配管の内周面との間に、消音部材を有してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、内燃機関の気筒休止運転時の騒音を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の構成例を示す模式図である。
【図２】従来の内燃機関の全気筒運転時の排気の流れを示す説明図である。
【図３】従来の内燃機関の気筒休止運転時に排気音が増大することを示す説明図である。
【図４】同実施形態に係る内燃機関の気筒休止運転時に排気音が低減することを示す説明図である。
【図５】同実施形態の変形例に係る内燃機関の構成例を示す模式図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の全気筒運転時の排気の流れを示す説明図である。
【図７】同実施形態に係る内燃機関の気筒休止運転時に排気音が低減することを示す説明図である。
【図８】内燃機関の全気筒運転時の二重管部分での排気の流れを示す説明図である。
【図９】内燃機関の気筒休止運転時の二重管部分での排気脈動を示す説明図である。
【図１０】同実施形態の変形例に係る二重管構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、実質的に同一の機能構成を有する構成要素を、同一の符号の末尾に異なるアルファベットを付することによって区別する場合もある。
【００１８】
＜＜１．第１の実施の形態＞＞
＜１−１．内燃機関の全体構成＞
まず、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の全体構成例について説明する。図１は、本実施形態に係る内燃機関１００を示す模式図である。図１に示す内燃機関１００では、気筒♯１，♯２が車両の前方側に位置する。図１は、水平対向型の内燃機関１００の例を示しているが、本発明を適用可能な内燃機関は、水平対向型に限られない。
【００１９】
内燃機関１００は、シリンダブロック１０１ａ、シリンダヘッド１０１ｂ、ピストン１０４、コネクティングロッド（コンロッド）１０６、点火プラグ１０８、吸気弁１１０ａ、排気弁１１０ｂ、カム機構１１１、及び、クランクシャフト１１５を備える。シリンダブロック１０１ａには、複数の気筒♯１，♯２，♯３，♯４が設けられている。図１の例では、４つの気筒♯１，♯２，♯３，♯４がシリンダブロック１０１ａに設けられている。このうち、２つの気筒♯１，♯３が右バンクの気筒群を構成し、残りの２つの気筒♯２，♯４が左バンクの気筒群を構成する。
【００２０】
シリンダヘッド１０１ｂは、右バンク及び左バンクそれぞれにおいて、気筒♯１，♯３（♯２，♯４）の軸方向の両端部のうち、クランクシャフト１１５側とは反対側の端部を閉じるように組み付けられる。各気筒♯１，♯２，♯３，♯４にはそれぞれピストン１０４が進退移動可能に保持されている。シリンダヘッド１０１ｂと、上死点にあるときのピストン１０４の冠面によって燃焼室Ｃが画成される。ピストン１０４は、燃焼室Ｃ内での燃料の燃焼圧力により、直線往復運動を行う。当該直線往復運動は、コネクティングロッド１０６を介して、クランクシャフト１１５に対して回転運動として伝達される。
【００２１】
内燃機関１００には、吸気系２００及び排気系３００が接続されている。吸気系２００は、各気筒♯１，♯２，♯３，♯４に対して吸入空気を供給する。吸気系２００は、吸気スロットル弁２１０が設けられた主吸気管２０２と、主吸気管２０２に接続されたコレクタ部２０４と、コレクタ部２０４から分岐して各気筒♯１，♯２，♯３，♯４に接続された複数の気筒吸気管２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄとを備える。
【００２２】
排気系３００は、各気筒♯１，♯２，♯３，♯４から燃焼ガスを排出する。排気系３００は、各気筒♯１，♯２，♯３，♯４に接続された複数の気筒排気管３０１ａ，３０１ｂ，３０３ａ，３０３ｂと、これらの複数の気筒排気管３０１ａ，３０１ｂ，３０３ａ，３０３ｂが合流する合流排気管３０５と、合流排気管３０５の途中に配設された触媒ユニット３１０とを備える。気筒（休止対象気筒）♯３，♯４に接続された気筒排気管３０３ａ，３０３ｂの配管径Ｒ１は、気筒（非休止対象気筒）♯１，♯２に接続された気筒排気管３０１ａ，３０１ｂの配管径Ｒ２よりも大きい。また、合流排気管３０５の配管径Ｒ３は、気筒（非休止対象気筒）♯１，♯２に接続された気筒排気管３０１ａ，３０１ｂの配管径Ｒ２よりも大きく、気筒（休止対象気筒）♯３，♯４に接続された気筒排気管３０３ａ，３０３ｂの配管径Ｒ１よりも小さい。
【００２３】
触媒ユニット３１０は、例えば三元触媒であり、排出される燃焼ガスを浄化する。触媒ユニット３１０ではなく、排気ガス中の微粒子を捕集するパティキュレートフィルタであってもよい。この他、合流排気管３０５には、排気ガスを浄化するための部材が備えられていてもよい。また、触媒ユニット３１０の下流側には、図示しない消音器（リアマフラー）が設けられる。
【００２４】
シリンダヘッド１０１ｂには、各気筒♯１，♯２，♯３，♯４ごとに、吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂが備えられる。吸気弁１１０ａは、気筒吸気管２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄと各燃焼室Ｃとを連通する吸気ポートを開閉する。吸気行程において、吸気弁１１０ａが開弁することにより、吸気ポートを介して各燃焼室Ｃに吸気が導入される。排気弁１１０ｂは、気筒排気管３０１ａ，３０１ｂ，３０３ａ，３０３ｂと各燃焼室Ｃとを連通する排気ポートを開閉する。排気行程において、排気弁１１０ｂが開弁することにより、排気ポートを介して、燃焼ガスが各燃焼室Ｃから排出される。吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂの開閉動作は、カム機構１１１によって行われる。
【００２５】
カム機構１１１は、例えば、カムシャフト１１２と、当該カムシャフト１１２に固定されたカム１１４とを備える。カムシャフト１１２は、内燃機関１００のクランクシャフト１１５に対して、図示しないタイミングギヤ又はタイミングベルトを介して連結され、クランクシャフト１１５の回転に伴って回転する。吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂは、図示しない復帰用バネを備える。カムシャフト１１２の回転に伴ってカム１１４が回転し、カム１１４のカム山が、直接的又は間接的に、吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂを気筒♯１，♯２，♯３，♯４側へ押し込むことによって、吸気ポート又は排気ポートが開かれる。
【００２６】
図１に示した内燃機関１００の例では、カム１１４と吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂとの間にロッカーアーム３０が備えられている。吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂは、ロッカーアーム３０を介して、カム１１４によって気筒♯１，♯２，♯３，♯４側へ押し込まれる。また、吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂは、カム１１４による吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂの押し込みから解放されると、復帰用バネによって元の位置に戻される。
【００２７】
また、気筒休止制御の対象となる気筒♯３，♯４には、カム１１４によるロッカーアーム３０の押し込み動作が吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂに伝達されないようにするための気筒休止機構６０が設けられている。気筒休止機構６０は、例えば、油圧回路を利用して構成される。具体的には、ロッカーアーム３０における、カム１１４により押圧される被押圧部と、吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂを押圧する押圧部との係合及び脱離を、油圧の供給及び排出によって切り替え可能な気筒休止機構とすることができる。気筒休止機構６０は、内燃機関１００に対する要求トルクが比較的低い場合において作動され、気筒♯３，♯４の吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂの駆動を停止して閉弁状態で保持する。ただし、気筒休止機構６０は、かかる構成に限られない。
【００２８】
なお、本明細書において、気筒休止制御の対象となる気筒♯３，♯４を、休止対象気筒ともいい、気筒休止制御の対象ではない気筒♯１，♯２を、非休止対象気筒ともいう。
【００２９】
各気筒♯１，♯２，♯３，♯４に備えられる吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂの数は適宜設定することができる。本実施形態では、気筒♯１，♯２，♯３，♯４ごとに、吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂが２つずつ備えられており、それぞれの吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂが吸気ポートあるいは排気ポートを開閉する。図１中、各気筒♯１，♯２，♯３，♯４には、吸気弁１１０ａ及び排気弁１１０ｂが１つずつ示されている。
【００３０】
各気筒♯１，♯２，♯３，♯４には、燃焼室Ｃに臨むように、図示しない燃料噴射弁が備えられる。燃料噴射弁は、例えばシリンダヘッド１０１ｂの壁面に固定され得る。燃料噴射弁は、図示しない制御装置によって駆動制御され、燃焼室Ｃ内に燃料を噴射する。これにより、燃焼室Ｃ内に吸気と燃料との混合気が形成される。また、気筒休止運転時においては、休止対象気筒♯３，♯４への燃料噴射は停止される。なお、燃料噴射弁は、燃焼室Ｃ内に燃料を直接噴射する形式のものに限られない。燃料噴射弁が吸気ポートよりも上流に備えられ、あらかじめ形成された混合気が吸気ポートから燃焼室Ｃに導入されてもよい。
【００３１】
シリンダヘッド１０１ｂには、各気筒♯１，♯２，♯３，♯４の燃焼室Ｃに臨むように、点火プラグ１０８が設けられている。点火プラグ１０８は、図示しない制御装置によって駆動制御され、各燃焼室Ｃ内に形成された混合気に点火する。これにより、燃焼室Ｃ内で燃焼を生じ、その燃焼圧力によりピストン１０４が押し下げられて、クランクシャフト１１５が回転する。なお、本明細書において、ピストン１０４の上昇とは、ピストン１０４が燃焼室Ｃ側に移動することをいい、ピストン１０４の下降とは、ピストン１０４がクランクシャフト１１５側に移動することをいう。
【００３２】
クランクシャフト１１５は、クランクピン１１６、クランクジャーナル１１８及びこれらと連結されるクランクアーム１２０を備える。クランクピン１１６はコネクティングロッド１０６と連結される。ピストン１０４の直線往復運動によってクランクアーム１２０が回転し、クランクアーム１２０の回転によってクランクジャーナル１１８が回転する。クランクシャフト１１５は、図示しない変速機等の駆動伝達装置に連結され、内燃機関１００の出力トルクが駆動伝達装置に伝達される。
【００３３】
＜１−２．排気系の構成＞
本実施形態に係る内燃機関１００の排気系３００について説明する前に、従来の排気系の構成による排気音について説明する。図２及び図３は、従来の内燃機関（４気筒）の排気系を示す模式図である。図２は、全気筒運転時（４気筒運転時）の排気ガスの流れを示す図であり、図３は、気筒休止運転時（２気筒運転時）の排気ガスの流れを示す図である。
【００３４】
図２及び図３に示すように、従来の内燃機関においては、非休止対象気筒♯１，♯２に対して接続された気筒排気管３０１ａ，３０１ｂの配管径Ｒ２と、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３９１ａ，３９１ｂの配管径Ｒ１とは同一となっている。また、合流排気管３０５の配管径Ｒ３は、気筒排気管３０１ａ，３０１ｂ，３９１ａ，３９１ｂの配管径Ｒ１，Ｒ２よりも大きくなっている。
【００３５】
かかる内燃機関において、４気筒運転時には、例えば気筒♯１、気筒♯３、気筒♯２、気筒♯４の順に燃焼を生じる。各気筒♯１，♯２，♯３，♯４で生じた燃焼ガスは、それぞれ気筒排気管３０１ａ，３０１ｂ，３９１ａ，３９１ｂを介して合流排気管３０５に流れ、触媒ユニット３１０を通って、テールパイプへと導かれる。低回転、低負荷時においては、各気筒♯１，♯２，♯３，♯４での燃焼により生成されるトルクは比較的小さく、１気筒当たりの爆発力は比較的小さい。
【００３６】
また、従来の内燃機関の２気筒運転時には、休止対象気筒♯３，♯４での燃焼が停止され、非休止対象気筒♯１，♯２での燃焼により、全気筒運転時と同等のトルクが出力される。つまり、全気筒運転時と同等のトルクを２気筒運転により出力させるためには、非休止対象気筒♯１，♯２の１気筒当たりの爆発力が相対的に大きくなり、非休止対象気筒♯１，♯２の燃焼圧力が大きくなる。
【００３７】
上述のとおり、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３９１ａ，３９１ｂの配管径Ｒ１は、非休止対象気筒♯１，♯２に接続された気筒排気管３０１ａ，３０１ｂの配管径Ｒ２と同一であり、かつ、合流排気管３０５の配管径Ｒ３よりも小さい。このため、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３９１ａ，３９１ｂは、所望の周波数域を減衰させる消音器としての機能を有さない。したがって、従来の内燃機関の２気筒運転時の排気音は大きくなっていた。
【００３８】
これに対して、本実施形態に係る内燃機関１００では、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３０３ａ，３０３ｂの配管径Ｒ１が、非休止対象気筒♯１，♯２に接続された気筒排気管３０１ａ，３０１ｂの配管径Ｒ２よりも大きく、かつ、合流排気管３０５の配管径Ｒ３よりも大きくなっている。このため、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３０３ａ，３０３ｂが拡張室となっての消音器として機能し得る。具体的に、排気音は、排気ガスの振動により生じる音であり、排気ガスに含まれる所望の周波数域の振動を低減することによって低減され得る。
【００３９】
つまり、本実施形態に係る内燃機関１００は、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３０３ａ，３０３ｂの配管径Ｒ１を変更することによって、簡易的に排気音を低減させることができる。また、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３０３ａ，３０３ｂの配管径Ｒ１を変更することによって消音器を構成しているため、経路長を調整する場合に比してレイアウト上の制約等を受けにくい。例えば、触媒暖気性を向上させるために触媒までの経路長を短くしたい場合においても、気筒排気管３０３ａ，３０３ｂを所望の周波数域を減衰させる消音器として機能させることが可能となる。
【００４０】
図４は、本実施形態に係る内燃機関１００において、２気筒運転時に排気音が低減される作用を説明するために示す図である。２気筒運転時において、非休止対象気筒♯１，♯２から比較的大きい燃焼圧力の燃焼ガスが排出される。このとき、排気音の原因となる振動、つまり、排気脈動は、合流排気管３０５の途中で触媒ユニット３１０に衝突し、跳ね返る。跳ね返った排気脈動は、配管径が大きい気筒排気管３０３ａ，３０３ｂに進入したときに、速度及び圧力が低減される。また、減衰した排気脈動は、排気ポートが閉じられた気筒♯３，♯４側の端部で反射し、気筒排気管３０３ａ，３０３ｂ内では排気脈動の干渉が生じることにより、さらに排気脈動が減衰する。これにより、排気脈動が減衰する結果、排気音が低減される。
【００４１】
休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３０３ａ，３０３ｂは、元々所定の長さを有しているため、配管径Ｒ１を拡大することによって、容積が比較的大きい消音器が簡易的に形成される。例えば、非休止対象気筒♯１，♯２に接続された気筒排気管３０１ａ，３０１ｂの配管径Ｒ２が３０〜４０ｍｍとした場合、合流排気管３０５の配管径Ｒ３は４０〜５０ｍｍとされ、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３０３ａ，３０３ｂの配管径Ｒ１は、５０〜６５ｍｍとされ得る。ただし、消音器として機能する気筒排気管３０３ａ，３０３ｂの配管径Ｒ１は、低減させたい音の周波数の中心に応じて適宜設定され得る。このようにして、本実施形態に係る内燃機関１００では、消音器の性能が確保され得る。
【００４２】
＜１−３．変形例＞
図５は、本実施形態に係る内燃機関１００の排気系の変形例を示している。本実施形態の変形例に係る内燃機関では、休止対象気筒♯３に接続された気筒排気管３０３ａの配管径Ｒ１１が、休止対象気筒♯４に接続された気筒排気管３０３ｂの配管径Ｒ１２よりも大きくなっている。ただし、いずれの気筒排気管３０３ａ，３０３ｂの配管径Ｒ１１，Ｒ１２も、非休止対象気筒♯１，♯２に接続された気筒排気管３０１ａ，３０１ｂの配管径Ｒ２、及び、合流排気管３０５の配管径Ｒ３よりも大きくなっている。
【００４３】
消音器として機能する気筒排気管３０３ａ，３０３ｂの配管径Ｒ１１，Ｒ１２を異ならせることにより、低減させる音の周波数の中心を異ならせることができ、低減可能な排気音の周波数域を拡大させることができる。これにより、例えば、気筒休止制御の実行時に比較的発生しやすい異なる排気音の周波数に中心を合わせて、消音器を構成することができる。
【００４４】
なお、図示しないが、本実施形態に係る内燃機関１００の別の変形例として、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３０３ａ，３０３ｂのうちのいずれか一方の気筒排気管の配管径のみを、非休止対象気筒♯１，♯２に接続された気筒排気管３０１ａ，３０１ｂの配管径Ｒ２、及び、合流排気管３０５の配管径Ｒ３より拡大させてもよい。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関１００は、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３０３ａ，３０３ｂのうちの少なくとも一方の配管径Ｒ１が、非休止対象気筒♯１，♯２に接続された気筒排気管３０１ａ，３０１ｂの配管径Ｒ２、及び、合流排気管３０５の配管径Ｒ３よりも大きくなっている。これにより、気筒休止運転時に、非休止対象気筒♯１，♯２の燃焼圧力が大きくなる場合であっても、拡径された気筒排気管３０３ａ，３０３ｂが消音器として機能し、排気音が低減される。したがって、気筒休止制御が実行される低回転、低負荷の運転状態であっても、排気音が耳障りとなりにくくなる。
【００４６】
＜＜２．第２の実施の形態＞＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の構成例について説明する。本実施形態に係る内燃機関は、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管が二重管構造となっている点で、第１の実施の形態に係る内燃機関１００と異なっている。排気系を除く内燃機関の基本的な構成は、第１の実施の形態に係る内燃機関１００の構成と同様とすることができる。以下、主として、本実施形態に係る内燃機関の排気系の構成について説明する。
【００４７】
図６及び図７は、本実施形態に係る内燃機関の排気系を示す模式図である。図６は、全気筒運転時（４気筒運転時）の排気ガスの流れを示す図であり、図７は、気筒休止運転時（２気筒運転時）の排気ガスの流れを示す図である。
【００４８】
図６及び図７に示すように、本実施形態に係る内燃機関において、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３２０ａ、３２０ｂは、内側配管３２１ａ，３２１ｂ及び外側配管３２３ａ，３２３ｂを含む二重管構造を有している。このうち、内側配管３２１ａ，３２１ｂは、排気ポートを介して休止対象気筒♯３，♯４に接続される一方、外側配管３２３ａ，３２３ｂは、休止対象気筒♯３，♯４に接続されていない。内側配管３２１ａ，３２１ｂは、図示しない排気弁によって排気ポートが開閉されることにより、休止対象気筒♯３，♯４との連通又は遮断が切り替えられる。
【００４９】
気筒排気管３２０ａ，３２０ｂにおいて、外側配管３２３ａ，３２３ｂの配管径Ｒ１ｂが、非休止対象気筒♯１，♯２に接続された気筒排気管３０１ａ，３０１ｂの配管径Ｒ２よりも大きく、かつ、合流排気管３０５の配管径Ｒ３よりも大きくなっている。このため、図７に示すように、気筒排気管３２０ａ，３２０ｂ全体として、消音器として機能することができる。
【００５０】
また、図６に示すように、本実施形態に係る内燃機関では、かかる二重管構造の気筒排気管３２０ａ，３２０ｂのうち、休止対象気筒♯３，♯４に接続された内側配管３２１ａ，３２１ｂが、休止対象気筒♯３，♯４から排出される燃焼ガスの主通路となる。つまり、内燃機関の４気筒運転時においては、休止対象気筒♯３，♯４においても燃焼が生じ、発生した燃焼ガスは、内側配管３２１ａ，３２１ｂを通って合流排気管３０５に流れる。このとき、内側配管３２１ａ，３２１ｂの配管径Ｒ１ａは、非休止対象気筒♯１，♯２に接続された気筒排気管３０１ａ，３０１ｂの配管径Ｒ２と同等にされているため、各気筒♯１，♯２，♯３，♯４からの排気効率が均一になる。
【００５１】
つまり、各気筒♯１，♯２，♯３，♯４に接続された気筒排気管の配管径が大きくなるほど、気筒♯１，♯２，♯３，♯４から気筒排気管に流れ込んだ排気ガスの流速が低下しやすくなる。そのため、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管（内側配管）の配管径が、非休止対象気筒♯１，♯２に接続された気筒排気管３０１ａ，３０１ｂの配管径Ｒ２よりも大きい場合、排気効率が低下するおそれがある。このため、本実施形態に係る内燃機関では、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３２０ａ，３２０ｂが二重管構造とされ、排気効率の低下を防いでいる。
【００５２】
図８及び図９は、本実施形態に係る内燃機関の休止対象気筒♯３に接続された気筒排気管３２０ａを拡大して示す模式図である。図８は、４気筒運転時の排気ガスの流れを示し、図９は、２気筒運転時の排気脈動を示している。
【００５３】
図８に示すように、４気筒運転時において、休止対象気筒♯３から排出される燃焼ガスは、内側配管３２１ａを通過して、合流排気管に向かう。休止対象気筒♯３から排出される燃焼ガスは、内側配管３２１ａと外側配管３２３ａとの間の空間にはほとんど流れ込まない。
【００５４】
また、図９に示すように、２気筒運転時においては、図示しない非休止対象気筒♯１，♯２から排出された燃焼ガスの排気脈動が、触媒ユニットに衝突して跳ね返り、拡径された気筒排気管３２０ａ（外側配管３２３ａ）に進入する。気筒排気管３２０ａに進入した排気脈動は、例えば、断面積の大きい、内側配管３２１ａと外側配管３２３ａとの間の空間を通過することによりなまされて、減衰する。このとき、休止対象気筒♯３側の端部に到達した排気脈動は反射し、排気脈動の干渉が生じ得る。これにより、排気音が低減される。
【００５５】
なお、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３２０ａ，３２０ｂの全長に渡って二重管構造になっていなくてもよい。つまり、合流排気管３０５側の内側配管３２１ａの端部の位置は、気筒排気管３２０ａ，３２０ｂと合流排気管３０５との接続部分になくてもよい。内側配管３２１ａ，３２１ｂの壁厚は大きくないため、内側配管３２１ａ，３２１ｂの端部の位置によって、触媒ユニット３１０で反射した排気脈動の進入が妨げられることはない。
【００５６】
また、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３２０ａ，３２０ｂは、内側配管３２１ａ，３２１ｂと外側配管３２３ａ，３２３ｂとの間の空間に、消音効果を向上させるための消音部材を有してもよい。図１０は、消音部材の一例を示している。図１０に示した消音部材３２７は、内側配管３２１ａの周囲の一部の領域を遮るようにして、内側配管３２１ａと外側配管３２３ａとの間の領域に設けられた衝突板である。かかる消音部材３２７は、内側配管３２１ａの周囲の位置、及び、気筒排気管３２０ａの長さ方向の位置を異ならせつつ、複数設けられている。気筒排気管３２０ａがかかる消音部材３２７を有することにより、排気脈動が、衝突、反射を繰り返しながら気筒排気管３２０ａ内を進行し、脈動がよりなまされやすくなる。
【００５７】
消音部材は、かかる衝突板に限られず、種々の態様の消音部材が用いられ得る。例えば、消音部材は、内側配管３２１ａと外側配管３２３ａとの間に配置されるグラスウール等の吸音材であってもよい。あるいは、消音部材は、内側配管３２１ａの外周面又は外側配管３２３ａの内周面の少なくとも一方に取り付けられて、内側配管３２１ａと外側配管３２３ａとの間の空間の断面積を部分的に小さくし得る断面積調節部材であってもよい。内側配管３２１ａと外側配管３２３ａとの間の空間の断面積が部分的に小さくなることで、排気脈動が進行する空間の断面積は拡大及び縮小を繰り返し、当該空間を進行する排気脈動がより減衰しやすくなる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関は、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３２０ａ，３２０ｂが二重管構造を有し、外側配管３２３ａ，３２３ｂの配管径Ｒ１ｂが、非休止対象気筒♯１，♯２に接続された気筒排気管３０１ａ，３０１ｂの配管径Ｒ２、及び、合流排気管３０５の配管径Ｒ３よりも大きくなっている。これにより、気筒休止運転時に、非休止対象気筒♯１，♯２の燃焼圧力が大きくなる場合であっても、拡径された外側配管３２３ａ，３２３ｂを有する気筒排気管３２０ａ，３２０ｂが消音器として機能し、排気音が低減される。したがって、気筒休止制御が実行される低回転、低負荷の運転状態であっても、排気音が耳障りとなりにくくなる。
【００５９】
また、本実施形態に係る内燃機関は、二重管構造の気筒排気管３２０ａ，３２０ｂの内側配管３２１ａ，３２１ｂの配管径Ｒ１ａが、非休止対象気筒♯１，♯２に接続された気筒排気管３０１ａ，３０１ｂの配管径Ｒ２と同等になっている。したがって、休止対象気筒♯３，♯４に接続された気筒排気管３２０ａ，３２０ｂを消音器として利用可能にしつつ、排気効率の低下を防ぐことができる。
【００６０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６１】
例えば、上記実施の形態においては、４気筒水平対向型の内燃機関１００を例に採って説明したが、内燃機関の構成は上記の例に限られない。内燃機関は、６気筒や８気筒、１２気筒等、種々の気筒数の内燃機関としてもよい。また、内燃機関は水平対向型のものに限られず、Ｖ型の内燃機関や直列式の内燃機関であってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
６０      気筒休止機構
１００    内燃機関
３００    排気系
３０１ａ，３０１ｂ    気筒排気管
３０３ａ，３０３ｂ    気筒排気管（消音器）
３０５    合流排気管
３１０    触媒ユニット
３２０ａ，３２０ｂ    気筒排気管
３２１ａ，３２１ｂ    内側配管
３２３ａ，３２３ｂ    外側配管
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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