内燃机的排气装置的制作方法

本发明涉及多气缸内燃机的排气装置，特别是涉及将供多个气缸的排气流动的集合排气管、以及供各气缸的排气分别独立地流动的单独排气管与单个催化剂转化器连接而成的内燃机的排气装置。

背景技术：

例如专利文献1中公开了如下结构的排气装置，即，在直列4气缸内燃机中，使点火顺序不连续的#2气缸和#3气缸的排气端口在气缸盖内部汇合，另一方面，使#1气缸和#4气缸的排气端口保持原样地在气缸盖侧面开口。即，#2、#3气缸的排气端口作为一个集合排气端口而构成，#1气缸的排气端口和#4气缸的排气端口作为针对每个气缸而独立的单独排气端口而构成。而且，#2、#3气缸用的集合排气端口经由一个集合排气管而与催化剂转化器连接，#1气缸以及#4气缸的单独排气端口经由各自独立的单独排气管而与催化剂转化器连接。在专利文献1中，上述集合排气管以及单独排气管的前端部基本上以相对于催化剂转化器的中心轴线平行的方式与催化剂转化器端部连接。

在以该方式使一部分气缸的排气端口在气缸盖内部汇合的结构中，在冷起动时，经由集合排气管而导入至催化剂转化器的排气的温度会变得较高，因此在起动后的催化剂的早期活性的方面有利。

然而，另一方面，经由集合排气管而导入至催化剂转化器的排气的流速和经由单独排气管而导入至催化剂转化器的排气的流速不同。即，#2、#3气缸的排气端口汇合后的集合排气管与针对各气缸的单独排气管相比设定为通路截面积更大，因此流速较低。因此，导入至催化剂转化器端部的排气以某种程度扩展而到达催化剂载体端面。与此相对，从#1气缸以及#4气缸的单独排气管导入的排气的流速较高，直行性较高，因此与催化剂载体的端面的一部分发生局部性碰撞。

另外，与从集合排气管流入至催化剂转化器的排气的温度相比，从单独排气管流入至催化剂转化器的排气的温度通常更低。

因此，例如作为整体式催化剂载体而构成的催化剂载体的流速分布、温度分布容易变得不均匀，担忧由催化剂的早期劣化、温度差引起的催化剂载体的破裂等。

专利文献1：日本特开2008-38838号公报

技术实现要素：

本发明的内燃机的排气装置是将供多个气缸的排气流动的集合排气管、以及供各气缸的排气分别独立地流动的单独排气管与单个催化剂转化器的扩散部连接而构成的，其中，与上述集合排气管相对于上述催化剂转化器的中心轴线的导入角度相比，上述单独排气管相对于上述中心轴线的导入角度设定为更大。

即，与集合排气管相比来自排气流速相对更高的单独排气管的排气相对于催化剂转化器的中心轴线以更大幅倾斜的角度导入至催化剂转化器，因此，沿着催化剂转化器的中心轴线的方向上的速度分量变低，并且以更大幅地扩展的方式流入至催化剂载体的端面。因此，催化剂载体的流速分布、温度分布变得更加均匀，催化剂的早期劣化、催化剂载体的破裂得到抑制。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的排气装置的第1实施例的主视图。

图2是该第1实施例的斜视图。

图3是沿着图1中的A-A线的剖面图。

图4是表示第1实施例的排气的导入角度的说明图。

图5是与对比例进行比较而示出第1实施例的每单位体积催化剂气体的均匀度的特性图。

图6是表示本发明所涉及的排气装置的第2实施例的主视图。

图7是表示第2实施例的排气的导入角度的说明图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的一个实施例进行详细说明。

图1及图2表示将本发明应用于直列4气缸内燃机1的第1实施例。内燃机1具有气缸体2以及气缸盖3，各气缸的排气端口(未图示)朝向气缸盖3的一侧的侧面3a延伸。这里，#1气缸以及#4气缸的排气端口作为单独排气端口而针对每个气缸独立地在气缸盖3的侧面3a开口，#2气缸以及#3气缸的排气端口在气缸盖3内部相互汇合，作为一个集合排气端口在气缸盖3的侧面3a开口。此外，#2气缸和#3气缸的点火时机相差360℃A，不会产生排气干扰。

如图2所示，在气缸盖3的侧面3a安装的排气集管5具有：#1单独排气管6，其与#1气缸的单独排气端口连接；#4单独排气管7，其与#4气缸的单独排气端口连接；以及集合排气管8，其与中央的集合排气端口连接，上述3个排气管6、7、8的基端由头部安装凸缘9支撑。#1单独排气管6以及#4单独排气管7具有大致圆形的截面形状，集合排气管8具有沿气缸列方向延伸的细长的长圆形的截面形状。另外，集合排气管8的通路截面积设定为比#1单独排气管6以及#4单独排气管7的各自的通路截面积大。

#1单独排气管6、#4单独排气管7以及集合排气管8的前端分别与单个催化剂转化器11的上游侧的扩散部11a连接。催化剂转化器11将圆柱状的整装催化剂载体收纳于圆筒形金属制的壳体内，扩散部11a以在与催化剂载体端面之间形成直径逐渐扩大的空间的方式构成为近似圆锥形。

如图1所示，催化剂转化器11位于气缸体2的侧方，并且配置为该催化剂转化器11的中心轴线L相对于内燃机1的上下方向(图1中的箭头y方向)向斜外侧倾斜的姿态。另外，如图2所示，关于气缸列方向，配置于气缸盖3的大致中央位置(即，#2、#3气缸的集合排气端口的侧方)。

因此，集合排气管8从头部安装凸缘9沿与气缸列方向正交的方向直线状地延伸，并且前端部以指向下方的方式弯曲而与朝向扩散部11a的上方的圆锥面(特别是接近中心轴线L的位置)连接。如图3所示，在与催化剂转化器11的连接部，集合排气管8具有近似半圆形的截面形状。

另外，位于气缸列方向上的前后的#1单独排气管6以及#4单独排气管7以在俯视时大致呈对称的方式沿气缸列方向弯曲地延伸，并且前端部以指向下方的方式弯曲而与朝向扩散部11a的上方的圆锥面(特别是相对于中心轴线L相对地离开的靠近外周的部分)连接。更详细而言，#1单独排气管6以及#4单独排气管7在催化剂转化器11的附近以近似Y字形或者近似T字形汇合，汇合后的成为1个的连接管部12与扩散部11a连接。如图3所示，连接管部12具有与集合排气管8端部对称的近似半圆形的截面形状。

图4是表示从上述的单独排气管6、7以及集合排气管8流入至扩散部11a内的排气的导入角度的说明图。在#2、#3气缸的集合排气管8流动的排气沿着箭头G1的方向流入至扩散部11a内，朝向催化剂载体的端面。箭头G1相对于催化剂转化器11的中心轴线L的导入角度θ1并不是0，但比较小。与此相对，在单独排气管6、7流动的排气经由连接管部12而沿着箭头G2的方向流入至扩散部11a内，朝向催化剂载体的端面。该箭头G2相对于催化剂转化器11的中心轴线L的导入角度θ2与箭头G1的导入角度θ1相比，相对地较大。优选导入角度θ1与导入角度θ2之差为30°～60°。

在上述这样的结构中，集合排气管8的通路截面积较大，因此在集合排气管8中流动的#2、#3气缸的排气以较低的流速流入至扩散部11a内。因此，在扩散部11a内充分扩散而到达催化剂载体的端面。另一方面，在#1单独排气管6以及#4单独排气管7中流动的排气以较高的流速流入至扩散部11a内，但从扩散部11a的外周附近的部分以较大的导入角度θ2相对于催化剂载体倾斜地导入，因此沿着中心轴线L的方向上的速度分量变低，并且在催化剂载体的端面大幅地扩展。

因此，各气缸的排气通过催化剂载体的整体而均匀地扩散、且以比较均匀的速度在催化剂载体内流动。由此，在催化剂载体的各部分处的流速差、温度差变小，因这些流速差、温度差引起的催化剂的早期劣化、催化剂载体的破裂等得到抑制。

图5是通过上述实施例的结构(a)、和使#1单独排气管6以及#4单独排气管7的前端部平行于集合排气管8地与催化剂转化器11连接的对比例(b)，对比地示出催化剂载体的端面处的每单位体积的气体的均匀度的特性图。如图所示，如果#1单独排气管6以及#4单独排气管7与集合排气管8平行(即，导入角度θ1、θ2之差为0)，则单独排气管6、7的流速较高，因此每单位体积的气体变得不均匀。与此相对，通过如上述实施例那样对导入角度θ1、θ2赋予角度差，从而提高了每单位体积的气体的均匀度。

下面，图6及图7表示本发明的第2实施例。在该实施例中，催化剂转化器11配置为其中心轴线L与内燃机1的上下方向(图6中的箭头y方向)大致平行。

而且，以指向下方的方式弯曲的集合排气管8的前端部与大致呈圆锥形的扩散部11a的顶部(换言之为中心部)附近连接。更详细而言，集合排气管8的前端部平行于中心轴线L地与扩散部11a的顶部连接，图7中由箭头G1所示的排气导入方向大致沿着中心轴线L。即，箭头G1相对于中心轴线L的导入角度大致为0。

#1单独排气管6以及#4单独排气管7的前端部基本上与第1实施例同样地，在催化剂转化器11的附近以近似Y字形或者近似T字形相互汇合，汇合后的成为1个的连接管部12与扩散部11a的外周附近部分连接。更详细而言，如图7中由箭头G2所示，以排气导入方向指向斜内侧的方式连接。该箭头G2相对于中心轴线L的导入角度θ2优选为30°～60°。

因此，与第1实施例相同，催化剂载体的各部分处的流速分布、温度分布变得更加均匀。