JPH07111136B2 - 内燃機関の排気装置 - Google Patents
内燃機関の排気装置Info
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- JPH07111136B2 JPH07111136B2 JP1027601A JP2760189A JPH07111136B2 JP H07111136 B2 JPH07111136 B2 JP H07111136B2 JP 1027601 A JP1027601 A JP 1027601A JP 2760189 A JP2760189 A JP 2760189A JP H07111136 B2 JPH07111136 B2 JP H07111136B2
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- F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01N2240/36—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an exhaust flap
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、内燃機関の排気装置に関する。
＜従来の技術＞ 従来の内燃機関の排気装置としては、例えば第10図に示
すようなものがある。
すようなものがある。
この図に示したものは、一般的な１気筒自然給気エンジ
ンにおける排気装置であり、シリンダヘッド１の気筒＃
１と＃４に連通する排気通路a,bが集合する排気通路2a
と気筒＃２と＃３に連通する排気通路c,dが集合する排
気通路2bからなるデュアル部２を形成し、該デュアル部
２の両排気通路2a,2bが合流部３を経由して触媒若しく
はマフラー４を介装した単一の排気通路８に集合するよ
うに構成される。
ンにおける排気装置であり、シリンダヘッド１の気筒＃
１と＃４に連通する排気通路a,bが集合する排気通路2a
と気筒＃２と＃３に連通する排気通路c,dが集合する排
気通路2bからなるデュアル部２を形成し、該デュアル部
２の両排気通路2a,2bが合流部３を経由して触媒若しく
はマフラー４を介装した単一の排気通路８に集合するよ
うに構成される。
又、パルスコンバータを適用した排気装置として、従
来、第11図及び第12図に示すようなものがある〔内燃機
関講義上巻（昭和54年 株式会社養賢堂発行 第456
頁）及び実開昭63−79439号公報等参照）。
来、第11図及び第12図に示すようなものがある〔内燃機
関講義上巻（昭和54年 株式会社養賢堂発行 第456
頁）及び実開昭63−79439号公報等参照）。
第11図に示したものは、パルスコンバータをターボ過給
式エンジンに適用した例を示し、第12図に示したもの
は、４気筒自然給気エンジンに適用した例を示してい
る。
式エンジンに適用した例を示し、第12図に示したもの
は、４気筒自然給気エンジンに適用した例を示してい
る。
これらの図において、デュアル部２の両排気通路2a,2b
の合流部３の上流側には圧力を速度に変換するエゼクタ
部51が、該合流部３の下流側には速度を再び圧力に変換
するデュフューザ部53が、夫々形成されており、これら
エゼクタ部51とデュフューザ部53とによりパルスコンバ
ータ５が構成される（第13図参照）。
の合流部３の上流側には圧力を速度に変換するエゼクタ
部51が、該合流部３の下流側には速度を再び圧力に変換
するデュフューザ部53が、夫々形成されており、これら
エゼクタ部51とデュフューザ部53とによりパルスコンバ
ータ５が構成される（第13図参照）。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、以上のような従来の排気装置にあって
は、以下に説明する問題点を有していた。
は、以下に説明する問題点を有していた。
まず、第14図のグラフは、第10図及び第12図に示した排
気装置による性能曲線の一例を示している。
気装置による性能曲線の一例を示している。
このグラフから明らかなように、中低速域では、パルス
コンバータ付の排気装置の方が軸トルクが大きい。
コンバータ付の排気装置の方が軸トルクが大きい。
これは、前記エゼクタ部51によって排気の圧力が速度に
変換されるため、デュアル部２の一方の排気管から他方
の排気管への排気の吹き返しがなく、排気干渉がなくな
ることと、排気のブローダウンのタイミングにおいて、
エゼクタ部51によって形成される噴流が、所謂エゼクタ
効果によって他の気筒の排気を吸い出すことで、充填効
率が高まるためと、である。
変換されるため、デュアル部２の一方の排気管から他方
の排気管への排気の吹き返しがなく、排気干渉がなくな
ることと、排気のブローダウンのタイミングにおいて、
エゼクタ部51によって形成される噴流が、所謂エゼクタ
効果によって他の気筒の排気を吸い出すことで、充填効
率が高まるためと、である。
一方、高速回転時には、排気流量が大きいため、パルス
コンバータ付の排気装置では、第13図に示すエゼクタ部
51の出口52において流れがチョーク状態となり、背圧の
上昇と充填効率の低下を招く。
コンバータ付の排気装置では、第13図に示すエゼクタ部
51の出口52において流れがチョーク状態となり、背圧の
上昇と充填効率の低下を招く。
従って、高速回転時にはパルスコンバータのない排気装
置の方が軸トルクが大きくなる。
置の方が軸トルクが大きくなる。
以上の説明から明らかなように、従来のパルスコンバー
タ付の排気装置では、中低速トルクと高速トルクのトレ
ードオフを避けることはできないという問題点がある。
タ付の排気装置では、中低速トルクと高速トルクのトレ
ードオフを避けることはできないという問題点がある。
一方、第10図に示したパルスコンバータのない排気装置
にあっても、合流部３の圧力損失は存在し、高回転時の
出力低下が発生する場合がある。
にあっても、合流部３の圧力損失は存在し、高回転時の
出力低下が発生する場合がある。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、機
関高速回転時のデュアル部の排気通路の合流部の圧力損
失を低減すると共に、トルクのワイドレンジ化等を図る
ことを目的とする。
関高速回転時のデュアル部の排気通路の合流部の圧力損
失を低減すると共に、トルクのワイドレンジ化等を図る
ことを目的とする。
＜課題を解決するための手段＞ このため、本発明の内燃機関の排気装置は、 各気筒に連通する排気通路が夫々集合する複数の排気通
路からなるデュアル部を形成し、該デュアル部の排気通
路が合流部を経由して単一の排気通路に集合するように
構成された内燃機関の排気装置において、 上流側端部に形成された開口部が前記デュアル部の排気
通路に連通し、下流側端部に形成された開口部が前記合
流部の下流に連通される１本の連通路を設け、 前記連通路の上流側開口部に設けられ、該連通路の前記
デュアル部の排気通路との連通部の開閉を行う開閉手段
と、 機関運転状態を検出する手段と、 該手段から出力される検出信号に基づいて前記開閉手段
の開閉動作を制御する制御手段と、 を設けた構成とする。
路からなるデュアル部を形成し、該デュアル部の排気通
路が合流部を経由して単一の排気通路に集合するように
構成された内燃機関の排気装置において、 上流側端部に形成された開口部が前記デュアル部の排気
通路に連通し、下流側端部に形成された開口部が前記合
流部の下流に連通される１本の連通路を設け、 前記連通路の上流側開口部に設けられ、該連通路の前記
デュアル部の排気通路との連通部の開閉を行う開閉手段
と、 機関運転状態を検出する手段と、 該手段から出力される検出信号に基づいて前記開閉手段
の開閉動作を制御する制御手段と、 を設けた構成とする。
＜作用＞ かかる構成において、機関運転状態検出手段によって例
えば機関の中低速域が検出されると、制御手段からの指
令に基づいて、開閉手段が連通部を閉状態とするように
動作される。又、機関の高速域が検出されると、開閉手
段が連通部を開状態とするように動作される。開閉手段
が閉状態となることによって、連通路のデュアル部側排
気通路との連通部が閉塞され、排気は該デュアル部側排
気通路のみを通って排出される。
えば機関の中低速域が検出されると、制御手段からの指
令に基づいて、開閉手段が連通部を閉状態とするように
動作される。又、機関の高速域が検出されると、開閉手
段が連通部を開状態とするように動作される。開閉手段
が閉状態となることによって、連通路のデュアル部側排
気通路との連通部が閉塞され、排気は該デュアル部側排
気通路のみを通って排出される。
開閉弁が開状態となることによって、前記連通部が開放
され、排気はデュアル部側排気通路と連通路の両方を通
って排出される。
され、排気はデュアル部側排気通路と連通路の両方を通
って排出される。
このように、排気がデュアル部側排気通路と連通路の両
方を通って排出される結果、合流部でのチョーク現象は
現れない。
方を通って排出される結果、合流部でのチョーク現象は
現れない。
従って、高速回転域での軸トルクの低下は生じないこと
になる。
になる。
＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
尚、以下に示す図において、従来例の図と同一要素のも
のには同一符号を付して説明を簡単にする。
のには同一符号を付して説明を簡単にする。
第１図はパルスコンバータを４気筒自然給気エンジンに
適用した排気装置の実施例を示している。
適用した排気装置の実施例を示している。
図において、デュアル部２の両排気通路2a,2bが合流部
３を経由して単一の排気通路８に集合するように構成さ
れ、合流部３の上流側のエゼクタ部51と下流側のデュフ
ューザ部53とによりパルスコンバータ５が構成される点
は従来と同様である。
３を経由して単一の排気通路８に集合するように構成さ
れ、合流部３の上流側のエゼクタ部51と下流側のデュフ
ューザ部53とによりパルスコンバータ５が構成される点
は従来と同様である。
そして、従来と異なる点は次のようである。
即ち、上流側端部に形成された開口部がデュアル部２の
両排気通路2a,2bに連通し、下流側端部に形成された開
口部が前記合流部３の下流に連通される１本の連通路６
が設けられる。
両排気通路2a,2bに連通し、下流側端部に形成された開
口部が前記合流部３の下流に連通される１本の連通路６
が設けられる。
かかる連通路６の上流側開口部には、該連通路６の両排
気通路2a,2bとの連通部の開閉を行う開閉手段としての
開閉弁７が介装され、同じく開閉手段として、この開閉
弁７の駆動用アクチュエータ11が設けられる。
気通路2a,2bとの連通部の開閉を行う開閉手段としての
開閉弁７が介装され、同じく開閉手段として、この開閉
弁７の駆動用アクチュエータ11が設けられる。
又、機関運転状態を検出する手段としてのスロットル開
度センサ12と機関速度センサ13とが設けられ、これら各
センサ12,13から出力される検出信号に基づいて前記ア
クチュエータ11を開閉動作を制御する制御手段を内蔵し
たコントロールユニット10が設けられている。
度センサ12と機関速度センサ13とが設けられ、これら各
センサ12,13から出力される検出信号に基づいて前記ア
クチュエータ11を開閉動作を制御する制御手段を内蔵し
たコントロールユニット10が設けられている。
次に、かかる構成の作用について説明する。
スロットル開度センサ12と機関速度センサ13によって機
関の中低速域が検出されると、コントロールユニット10
から出力される信号に基づいて、アクチュエータ11が開
閉弁７を閉状態とするように動作される。又、機関の高
速域が検出されると、アクチュエータ11が開閉弁７を開
状態とするように動作される。
関の中低速域が検出されると、コントロールユニット10
から出力される信号に基づいて、アクチュエータ11が開
閉弁７を閉状態とするように動作される。又、機関の高
速域が検出されると、アクチュエータ11が開閉弁７を開
状態とするように動作される。
開閉弁７が閉状態となることによって、前記連通路６の
排気通路2a,2bとの連通部が閉塞され、第２図（ａ）に
示すように、排気は従来と同様に排気通路2a,2bのみを
通って即ち、パルスコンバータ５を通って排出される。
排気通路2a,2bとの連通部が閉塞され、第２図（ａ）に
示すように、排気は従来と同様に排気通路2a,2bのみを
通って即ち、パルスコンバータ５を通って排出される。
開閉弁７が開状態となることによって、前記連通６の両
排気通路2a,2bとの連通部が開放され、第２図（ｂ）に
示すように、排気はパルスコンバータ５と連通路６の両
方を通って排出される。
排気通路2a,2bとの連通部が開放され、第２図（ｂ）に
示すように、排気はパルスコンバータ５と連通路６の両
方を通って排出される。
このように、排気がパルスコンバータ５と連通路６の両
方を通って排出される結果、第13図に示したエゼクタ部
51の出口52でのチョーク現象は現れない。
方を通って排出される結果、第13図に示したエゼクタ部
51の出口52でのチョーク現象は現れない。
従って、高速回転域での軸トルクの低下は生じないこと
になる。
になる。
かかる構成の排気装置による性能曲線を第３図のグラフ
に示す。
に示す。
このグラフにおいて、実線は連通部を閉塞した時、点線
は開放した時、一点鎖線は開閉の切り換えを行った時で
ある。
は開放した時、一点鎖線は開閉の切り換えを行った時で
ある。
第４図には、他の実施例を示す。
この実施例は、連通路６の排気通路2a,2bとの連通部
を、第１図の実施例の場合よりも下流側に設定したもの
である。
を、第１図の実施例の場合よりも下流側に設定したもの
である。
尚、第５図及び第６図は、第１図及び第４図の実施例に
おいて、連通路６の排気通路2a,2bとの連通部を開放し
た時の状態を分かり易くした概略的な図である。
おいて、連通路６の排気通路2a,2bとの連通部を開放し
た時の状態を分かり易くした概略的な図である。
ところで、一般に４気筒機関における排気管を集合或い
は連通させた部位は、略圧力の固定点としての作用を奏
し、排気管の大気開放端と同様に排気圧力波の反射点と
なる。
は連通させた部位は、略圧力の固定点としての作用を奏
し、排気管の大気開放端と同様に排気圧力波の反射点と
なる。
従って、排気弁から連通路６の排気通路2a,2bとの連通
部までの距離が大きい程（第４図及び第６図のもの）、
軸トルク特性は低速寄りに（第７図グラフ中点線図
示）、排気弁から上記の連通部までの距離が小さい程
（第１図及び第５図のもの）、軸トルク特性は高速寄り
に（第７図グラフ中二点鎖線図示）なる。
部までの距離が大きい程（第４図及び第６図のもの）、
軸トルク特性は低速寄りに（第７図グラフ中点線図
示）、排気弁から上記の連通部までの距離が小さい程
（第１図及び第５図のもの）、軸トルク特性は高速寄り
に（第７図グラフ中二点鎖線図示）なる。
これを排気ポート内の圧力脈動で示すと、第８図に示す
ようになる。
ようになる。
このグラフにおいて、排気弁から連通部までの距離ｌが
400〜800mmの範囲において、バルブオーバラップ時に排
気ポート内圧力が低くなり、良好な掃気効果が得られて
いることになる。
400〜800mmの範囲において、バルブオーバラップ時に排
気ポート内圧力が低くなり、良好な掃気効果が得られて
いることになる。
よって、前記ｌが400〜800mmの範囲において、高速回転
時の軸トルク向上効果が大きい。
時の軸トルク向上効果が大きい。
以上により、前記ｌの値を最適に選択することにより、
パルスコンバータの効果であるところの大きな中低速ト
ルクを維持しつつ、パルスコンバータの欠点であるとこ
ろの高速トルクの低下を防止でき、更に、パルスコンバ
ータが無い排気装置における高速トルクよりも大きい高
速トルクを得ることが可能となる。
パルスコンバータの効果であるところの大きな中低速ト
ルクを維持しつつ、パルスコンバータの欠点であるとこ
ろの高速トルクの低下を防止でき、更に、パルスコンバ
ータが無い排気装置における高速トルクよりも大きい高
速トルクを得ることが可能となる。
尚、前記ｌが400mm付近であれば、第１図の実施例のよ
うに、連通路６と排気通路2a,2bの連通部と開閉弁７の
機構をエキゾーストマニホールド内に組み込むことが可
能となり、製造上の低コスト化が可能となる。
うに、連通路６と排気通路2a,2bの連通部と開閉弁７の
機構をエキゾーストマニホールド内に組み込むことが可
能となり、製造上の低コスト化が可能となる。
以上説明した実施例においては、デュアル部側排気通路
2a,2bの合流部３にパルスコンバータ５を設けたものに
ついて述べたが、第９図に示すように、合流部３にパル
スコンバータを設けないものにも、連通路６と開閉弁７
を設けた本発明の構成を適用することができ、排圧の低
下と排気圧力反射点の可変調節によって、機関トルクの
ワイドレンジ化を図ることが可能である。
2a,2bの合流部３にパルスコンバータ５を設けたものに
ついて述べたが、第９図に示すように、合流部３にパル
スコンバータを設けないものにも、連通路６と開閉弁７
を設けた本発明の構成を適用することができ、排圧の低
下と排気圧力反射点の可変調節によって、機関トルクの
ワイドレンジ化を図ることが可能である。
＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気装置
によれば、上流側端部に形成された開口部がデュアル部
の両排気通路に連通し、下流側端部に形成された開口部
が前記両排気通路の合流部下流に連通される１本の連通
路を設け、この連通路の上流側開口部に設けられた開閉
手段により、連通路の両排気通路との連通部を機関運転
状態に基づいて開閉する構成としたから、機関高速回転
域の合流部の圧力損失の低減を図れると共に、排気圧力
波の反射点位置の調整によってトルクのワイドレンジ化
を図れる。
によれば、上流側端部に形成された開口部がデュアル部
の両排気通路に連通し、下流側端部に形成された開口部
が前記両排気通路の合流部下流に連通される１本の連通
路を設け、この連通路の上流側開口部に設けられた開閉
手段により、連通路の両排気通路との連通部を機関運転
状態に基づいて開閉する構成としたから、機関高速回転
域の合流部の圧力損失の低減を図れると共に、排気圧力
波の反射点位置の調整によってトルクのワイドレンジ化
を図れる。
特に、本発明によると、デュアル部の排気通路と合流部
の下流とを連通する連通路を１本設けるようにすると共
に、連通路のデュアル部の排気通路との連通部の開閉を
行う開閉手段を連通路の上流側開口部に設けるようにし
たから、開閉手段による連通部の閉時において、プライ
マリ排気系に「めくらブランチ」が生じず、理想的な排
気動的効果が得られると共に、排気通路を構成する管の
数の低減を図れ、構成が簡略化されて、軽量化、低コス
ト化が可能であるという利点がある。
の下流とを連通する連通路を１本設けるようにすると共
に、連通路のデュアル部の排気通路との連通部の開閉を
行う開閉手段を連通路の上流側開口部に設けるようにし
たから、開閉手段による連通部の閉時において、プライ
マリ排気系に「めくらブランチ」が生じず、理想的な排
気動的効果が得られると共に、排気通路を構成する管の
数の低減を図れ、構成が簡略化されて、軽量化、低コス
ト化が可能であるという利点がある。
第１図は本発明に係る内燃機関の排気装置の一実施例を
示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、第２図
（ａ），（ｂ）は夫々同上実施例の排気流れ状態を示す
平面図、第３図は同上実施例の軸トルク特性を示すグラ
フ、第４図は他の実施例を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は正面図、第５図及び第６図は夫々第１図及び第
４図の実施例の排気通路を概略的に示した平面図、第７
図は第１図及び第４図の実施例の軸トルク特性を比較し
て示すグラフ、第８図は排気ポート内の圧力脈動を示す
グラフ、第９図は更に他の実施例を示す図で、（ａ）は
平面図、（ｂ）は正面図、第10図〜第12図は夫々従来の
排気装置の構成を示す平面図、第13図は第12図の部分拡
大図、第14図は従来装置の軸トルク特性を比較して示す
グラフである。 ２……デュアル部、2a,2b……排気通路、３……合流
部、６……連通路、７……開閉弁、８……排気通路、10
……コントロールユニット、11……アクチュエータ、12
……スロットル開度センサ、13……機関速度センサ
示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、第２図
（ａ），（ｂ）は夫々同上実施例の排気流れ状態を示す
平面図、第３図は同上実施例の軸トルク特性を示すグラ
フ、第４図は他の実施例を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は正面図、第５図及び第６図は夫々第１図及び第
４図の実施例の排気通路を概略的に示した平面図、第７
図は第１図及び第４図の実施例の軸トルク特性を比較し
て示すグラフ、第８図は排気ポート内の圧力脈動を示す
グラフ、第９図は更に他の実施例を示す図で、（ａ）は
平面図、（ｂ）は正面図、第10図〜第12図は夫々従来の
排気装置の構成を示す平面図、第13図は第12図の部分拡
大図、第14図は従来装置の軸トルク特性を比較して示す
グラフである。 ２……デュアル部、2a,2b……排気通路、３……合流
部、６……連通路、７……開閉弁、８……排気通路、10
……コントロールユニット、11……アクチュエータ、12
……スロットル開度センサ、13……機関速度センサ
Claims (1)
- 【請求項１】各気筒に連通する排気通路が夫々集合する
複数の排気通路からなるデュアル部を形成し、該デュア
ル部の排気通路が合流部を経由して単一の排気通路に集
合するように構成された内燃機関の排気装置において、 上流側端部に形成された開口部が前記デュアル部の排気
通路に連通し、下流側端部に形成された開口部が前記合
流部の下流に連通される１本の連通路を設け、 前記連通路の上流側開口部に設けられ、該連通路の前記
デュアル部の排気通路との連通部の開閉を行う開閉手段
と、 機関運転状態を検出する手段と、 前記機関運転状態検出手段から出力される検出信号に基
づいて前記開閉手段の開閉動作を制御する制御手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の排気装置。
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|---|---|---|---|
| JP1027601A JPH07111136B2 (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | 内燃機関の排気装置 |
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| JP1027601A JPH07111136B2 (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | 内燃機関の排気装置 |
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Family Applications (1)
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