JPH0610131Y2 - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、２つの排気系を有する内燃機関、特に車両用
多シリンダエンジンの排気ガス浄化装置に関する。

〔従来の技術〕 車両用多シリンダエンジンにおいては、車両搭載スペー
スや重量等の制限から多数の独立した排気管を備えるこ
とは実際上困難であり、このため何個かのシリンダを共
通のマニホルドでつないだ例えば２つの排気系を設けて
いる。そして、この両排気系にそれぞれ別個に触媒コン
バータを設け、これにより排気ガス浄化を図るのが一般
的である。ところで、これらの触媒コンバータは、1000
℃近い高温にさらされたり、絶えず急激な温度変化を受
ける等、極めて過酷な条件下で使用され、また長期間に
亘って高い活性を維持することが要求されることから、
必要十分な熱容量を具えた大きな触媒とする必要があ
る。

しかしながら、このような大きな触媒コンバータを設け
た場合、エンジン冷間時、例えば冷間始動後数分間は排
気ガス温度が低く、またこれら大容量の触媒自体が冷え
ていることもあり、触媒が本来の活性すなわち触媒能力
を発揮できる所定の触媒反応温度に達するまでの期間、
HC,CO等の排気ガス有害成分が触媒で十分に浄化されず
に大気に多量に排出される可能性がある。

このような不都合を解消するため、特開昭50-13718号公
報には、２つの排気系を触媒コンバータの上流側で相互
連結し、機関冷間時の所定期間に排気ガスを一方の排気
系に合流させて一方の触媒コンバータのみ使用するよう
にした装置が開示されている。この公報の記載によれ
ば、全排気ガスが一時的に一方の触媒コンバータのみに
供給されるため、触媒が急速加熱されて直ちに触媒能力
を発揮できる。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記公報の装置においても実際上、触媒
が加熱されて本来の浄化能力を発揮するまではどうして
もある程度の時間を要し、いずれにしても、この間は有
害成分が大気に多量に排出される。これは、単一の触媒
コンバータと言えども前述の如く極めて大容量でありま
た排気ガス自体の温度が低く、単に全排気ガスを一方の
触媒に供給する程度では不十分であるからに他ならな
い。ここで、触媒コンバータの容量を縮小して速く加熱
され得るようにすることも考えられるが、逆に暖機後の
通常運転時に触媒能力が不足することにもなりかねず、
得策ではない。

以上の点に鑑み本考案においては、エンジン冷間時に排
気ガス有害成分が多量に排出されるという問題を極めて
効果的に解決でき、また暖機後の通常運転時においては
何ら触媒能力を損うことがない、排気ガス浄化効率の極
めて優れた排気ガス浄化装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本考案によれば、第１図の本
考案の基本原理図に示す如く、少なくとも１つの触媒コ
ンバータ１，２をそれぞれ備えた２つの排気系３，４を
有する内燃機関において、該触媒コンバータ１，２の上
流側で、小容量の触媒コンバータ５が設けられた少なく
とも１つの接続通路６を介して両排気系３，４を相互に
連結すると共に、該接続通路６より下流側の少なくとも
一方の排気系に弁装置７を設け、該弁装置７の作動によ
り機関冷間時のみ所定期間、一方の排気系の排気ガスを
該接続通路６を通って他方の排気系に流入させるように
した排気ガス浄化装置が提供される。

〔作用〕

一方の排気系に排出された排気ガスは、通路が弁装置７
により阻止されているため、その全量が接続通路６及び
小容量触媒コンバータ５を通って他方の排気系に流入す
る。このとき、触媒コンバータ５は小容量でありまたそ
の排気ガス全量が流れるために直ちに活性すなわち浄化
能力を発揮してこの排ガスを浄化する。そしてこの流入
した排気ガスと他方の排気系に既に排出されていた排気
ガスとが合流してその全量がさらに下流側の触媒コンバ
ータに供給される。このためこの触媒コンバータも次第
に浄化能力を発揮し始め、全排気ガスをさらに浄化す
る。このように排気系に排出された排気ガスを当初より
極めて適切に浄化することができる。

〔実施例〕

以下、図示実施例に基づき本考案を説明する。

第２図は本考案の第１の実施例を示し、１０は４シリン
ダエンジンであり、シリンダを２個ずつ共通マニホルド
で接続した第１及び第２の排気通路11,12からそれぞれ
成る２つの排気系13,14を備えている。各排気通路11,12
の下流側には大容量の触媒コンバータ15,16、更に下流
側には消音用マフラ17,18がそれぞれ設けられる。各触
媒コンバータ15,16の上流側において、第１及び第２排
気通路11,12は第１及び第２の接続通路19,20を介してこ
れら２箇所で相互連結される。第１及び第２接続通路1
9,20内には小容量の触媒コンバータ21,22がそれぞれ配
設される。第１排気通路１１内において、第１接続通路
１９との合流部の下流側で且つ第２接続通路２０との合
流部の上流側には通路を開閉し得る第１制御弁２３が設
けられる。また、第２排気通路１２内において、第２接
続通路２０との合流部の下流側には第１制御弁２３と同
形式の第２制御弁２４が設けられる。第１及び第２制御
弁23,24は制御コンピュータ２５からの出力信号に基づ
き対応する駆動装置26,27を介してそれぞれ開閉駆動さ
れる。これらの駆動装置は例えば負圧作動式ダイヤフラ
ム装置や電動モータ等の公知の形式のものから成る。ま
た、コンピュータ２５はエンジン回転数、エンジン水
温、車速、吸入空気量、スロットル回度、排気温度、触
媒温度等の各種パラメータ信号Ｓに基づいて第１及び第
２制御弁23,24を最適に開閉制御する。

以上の構成から成る本実施例の装置は次のように作動す
る。

エンジン冷間時、例えば冷間始動時には、制御コンピュ
ータ２５により対応駆動装置26,27を介して第１及び第
２制御弁23,24が第２図に示す如く閉弁される。これに
より、図示矢印の如くエンジン１０から第１排気通路１
１内に排出された排気ガスは通路が第１制御弁２３によ
り阻止されているため第１接続通路１９及び触媒コンバ
ータ２１を通って第２排気通路１２に流れ込み、エンジ
ン１０から第２排気通路１２内に排出された排気ガスと
合流する。そして、この第２排気通路１２内にある全排
気ガスは通路が第２制御弁２４により阻止されているた
め、今度は第２接続通路２０及び触媒コンバータ２２を
通って第１排気通路１１に至り、次いで第１排気通路１
１下流の触媒コンバータ１５及びマフラ１７を通って大
気に放出される。このように、一方の触媒コンバータ２
１には全排気ガスのうち約半分の量の排気ガスが流れ、
他方の触媒コンバータ２２には全排気ガスが流れ、しか
もいずれの触媒コンバータ21,22も小容量であるため、
冷間始動直後から直ちに触媒が加熱され易く、その触媒
能力を十分に発揮できる。このため従来装置の如く排気
ガス有害成分が触媒で十分に浄化されずに多量に大気放
出されるという事態を大幅に改善でき、始動直後から排
気ガス浄化効率を高められる。

次いで、エンジンが所定運転状態、例えば暖気進行時に
は、制御コンピュータ２５により先ず第２制御弁２４が
開弁される。第１制御弁２３は相変らず閉弁されている
ためエンジン１０から第１排気通路１１内に排出された
排気ガスは前記同様第１接続通路１９及び触媒コンバー
タ２１を通って第２排気通路１２に流れ込み、エンジン
１０から第２排気通路１２内に排出された排気ガスと合
流する。そして、この第２排気通路１２内にある全排気
ガスは第２制御弁２４が開弁しているため前記と異なり
その略大半がそのまま第２排気通路１２を通って下流側
の触媒コンバータ１６及びマフラ１８に至り、そして大
気に放出される。しかしながら、このエンジン運転状態
においては既に排気ガス自体も相当に高温となってお
り、また全排気ガスの少なくとも約半分の量の排気ガス
は触媒能力を十分発揮している小容量触媒コンバータ２
１を通って浄化されているため、前記同様排気ガス有害
成分が多量に大気放出されることもない。

次いで、所定期間経過後あるいは所定運転状態の後、第
２制御弁２４に続いて第１制御弁２３も開弁される。第
１及び第２制御弁23,24が開弁状態にあるため、両排気
系13,14は第１及び第２接続通路19,20で相互に連通され
てはいるものの独立した２つの排気ガス流れを構成する
ことになる。このような運転状態にあっては既に排気ガ
スも量的、温度的に十分な状態にあり主となる２つの大
容量触媒コンバータ15,16もその触媒能力を発揮しつつ
あるあるいは既に発揮しているため排気ガス浄化の点で
全く不都合はない。しかも、前述の如く両排気系13,14
は連通されているがこの連通位置を最適に設定すること
により相互の排気干渉を少なくして特定の運転領域、例
えば低中速運転時のエンジン性能を向上させることが可
能である。

あるいは、第３図に示す如く第１及び第２制御弁23,24
をそれぞれ排気通路と接続通路とのいずれをも開閉又は
開閉可能な形式とすることにより、両排気系13,14を完
全独立したものとすることができ、一般的エンジン性能
の向上及び良好なる排気音の形成などが図れる。また接
続通路19,20への排気ガス流れが完全に遮断されるた
め、小容量触媒コンバータ21,22が触媒能力を越えて溶
損するという可能性を全くなくすことが可能である。

第４図は本考案の第２の実施例を示し、前記実施例と共
通部品には同一参照番号を付し、重複する説明は省略す
ると共に本実施例の特徴的な部分のみ説明する。

本実施例が前記図示実施例と異なるところは、２つの排
気系13,14を触媒コンバータ15,16の上流側で略Ｘ字形状
に連結したことである。この連結部３０においては、上
流からの２つの排気ガスの流れはそれぞれ優先的に交差
して流れ易い。このため、この連結部３０を通過する一
方の排気ガスの流れは、この流れに交差して流れる他方
の排気ガスを吸い出すように作用し、この他方の排気ガ
スの流れを助長する。そして、これが交互に繰り返され
ることにより全体的に排出ガス量が増大し背圧が低下す
る。これによりエンジン性能が一様に向上する。これら
の作用は主として２つの排気系13,14に排気ガスが流れ
ている運転状態、例えば暖機後の運転状態に行われる。
一方、第１及び第２制御弁23,24が全閉状態にある冷間
時には一方の排気系からの排気ガスが連結部を通過する
のみであり、これらの作用は特にない。むしろ、一方の
主たる触媒コンバータに全量の排気ガスを導き、はやく
触媒の活性を促進させることが必要であり、このために
連結部３０下流の他方の排気通路内には第１及び第２制
御弁23,24と同形式の第３の制御弁３２が設けられ、こ
れらの制御弁23,24に応じて閉弁される。このように構
成することにより、前記第１実施例と同様に、エンジン
冷間時、例えば冷間始動時には、その直後から小容量触
媒コンバータ21,22の作用により排気ガス有害成分の大
気放出を抑制でき、一方所定暖機後には両排気系13,14
が独立した排気ガス流れを構成でき、また触媒コンバー
タ21,22の溶損を回避できる。しかも本実施例において
は両排気系13,14の連結部３０を設けたことにより排気
ガス流れを相互促進できるため全般的にエンジン性能が
向上する。

〔考案の効果〕

以上の如く本考案によれば、暖機後は言うに及ばずエン
ジン冷間時においても排気ガス有害成分が多量に外部に
排出されることを効果的に抑制でき、エンジン運転状態
全般に亘る排気ガス浄化効率の向上が可能である。そし
てこれに伴いエンジン性能の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の基本原理を示す図、 第２図は本考案に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の第
１の実施例を示す全体概略構成図、 第３図は第２図の第１及び第２制御弁の異なる形式を示
す要部構成図、 第４図は本考案に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の第
２の実施例を示す全体概略構成図である。 １，２……触媒コンバータ、３，４……排気系、 ５……小容量の触媒コンバータ、 ６……接続通路、７……弁装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１つの触媒コンバータをそれぞ
   れ備えた２つの排気系を有する内燃機関において、該触
   媒コンバータの上流側で、小容量の触媒コンバータが設
   けられた少なくとも１つの接続通路を介して両排気系を
   相互に連結すると共に、該接続通路より下流側の少なく
   とも一方の排気系に弁装置を設け、該弁装置の作動によ
   り機関冷間時のみ所定期間、一方の排気系の排気ガスを
   該接続通路を通って他方の排気系に流入させるようにし
   たことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。