(57)【要約】【課題】排気管内を流れる排気ガスの圧力損失を低減し、車体後部での作業に支障をきたさず、かつディーゼル内燃機関のように、排気ガス温度が高い場合でも、排気ガスの拡散効果を高めて、排気ガスの温度を低下可能な車両の排気管構造を実現する。【解決手段】外板で覆われた車体構造をなし、該車体に搭載された内燃機関に接続された筒形断面の排気管３０，３４を車体側部まで配設し、該排気管の終端部７２を平面視で略扇形となるように扁平状に変形させ、該扁平状終端部の軸線ｍを車体側面ｆに対して斜め後方に向けて配置し、該扁平状終端部７２を車体側面方向に沿って斜めに切断した形状とすると共に、該扁平状終端部の切断開口縁を車体側面外板８０の下縁部に近接配置してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外板で覆われた車体構造をなし、該車体に搭載された内燃機関に接続された筒形断面の排気管を車体側部まで配設し、該排気管の終端部を平面視で略扇形となるように扁平状に変形させ、
該扁平状終端部の軸線を車体側面に対して斜め後方に向けて配置し、該扁平状終端部を車体側面方向に沿って斜めに切断した形状とすると共に、該扁平状終端部の切断開口縁を車体側面外板の下縁部に近接配置してなることを特徴とする車両の排気管構造。
【請求項２】
前記扁平状終端部の開口縁の長尺寸法と短尺寸法とのアスベクト比が１．５〜５．０の範囲となり、かつ長尺寸法側の拡開角度が排気管の軸線に対して１０〜４０°であることを特徴とする請求項１に記載の車両の排気管構造。
【請求項３】
前記扁平状終端部の下面を開口縁から排気ガス流の上流側に向けて水平方向の切断線で一部切り欠いたことを特徴とする請求項１に記載の車両の排気管構造。
【請求項４】
前記扁平状終端部を排気管本体と別体に製造し、前記扁平状終端部の切断開口縁を排気管本体に対して車体側面外方に向けて位置決めして排気管本体に接合してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の車両の排気管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されたエンジンに接続された排気管の構造に関し、詳しくは、特にディーゼルエンジンに接続された排気管であって、車体側面の外板に近接配置した排気管終端部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラック、バス等の車両に搭載されたディーゼル内燃機関から排出される粒子状物質（以下「ＰＭ」という）の排出量は、ＮＯＸ、ＣＯ及びＨＣ等と共に年々規制が強化されている。このＰＭをディーゼル・パーティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ；Diesel Particulate Filter）と称されるフィルタで捕集し、ＰＭ排出量を低減する技術が開発されている。
【０００３】
ＤＰＦに捕捉されたＰＭは燃焼され排出されるが、排気管から排出される排気ガスの温度は通常より高く路面及び歩行者への影響が懸念される。その対応策として、排気管の端部を扇形状に変形させて、排気ガス排出時に排気ガスと外気との混合を促進させ、これによって、排気ガスの温度を急速に下げる方法が採用されている。
特許文献１（特開２００６−２０７４２３号公報）には、前記方法を採用した排気管構造が開示されている。
【０００４】
特許文献１には、図５に示すように、排気管の終端に取り付けられるテールパイプ０１は、円筒状の円管部０２と扁平した終端部０３とから構成され、終端部０３の終端の開口縁が楕円形となるように扁平加工されている。
そして、実験データを示して、終端開口縁の長尺寸法ａと短尺寸法ｂとのアスベクト比ａ／ｂを１．５〜５．０の範囲とし、かつ長尺寸法側の拡開角度（テーパ角θ）がテールパイプ０１の軸線に対して夫々１０〜４０°となるように扁平形状にしたときに、排気管から排出された排気ガスの拡散効果を向上させ、排出された排気ガスの温度を効果的に低下できることが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０７４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された排気管構造を含め、従来の排気管は、テールパイプを車体後部のリアバンパの下方に配置していた。しかし、搭載される内燃機関は車体前部の運転席下方に配置されるため、トラック、バス等の車両においては、排気管を車体前部から車体後部まで延設する必要がある。
そのため、排気管内での排気ガスの圧力損失が大きくなり、排気ガスの流量が低下するという問題があった。
【０００７】
また、車体後部で作業を行なう車両、例えば、車体後部に車いす用のリフトがある介護車両においては、排気ガスが作業者等に当り、作業者等に不快感をもたせるという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑み、排気管内を流れる排気ガスの圧力損失を低減すると共に、車体後部での作業に支障をきたすことがない車両の排気管構造を実現することを目的とする。
また、ディーゼル内燃機関のように、排気ガス温度が高い場合でも、排気管から排出された排気ガスの拡散効果を高めて、排気ガスの温度を低下可能な車両の排気管構造を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の車両の排気管構造は、
外板で覆われた車体構造をなし、該車体に搭載された内燃機関に接続された筒形断面の排気管を車体側部まで配設し、該排気管の終端部を平面視で略扇形となるように扁平状に変形させ、
該扁平状終端部の軸線を車体側面に対して斜め後方に向けて配置し、該扁平状終端部を車体側面方向に沿って斜めに切断した形状とすると共に、該扁平状終端部の切断開口縁を車体側面外板の下縁部に近接配置してなるものである。
【００１０】
本発明の排気管構造は、排気管の終端部を車体側面外板の下縁部に位置させることにより、排気管の長さを短縮して、圧力損失を低減すると共に、車体後部での作業や機器類の取り付けに支障をきたさないようにしたものである。また、排気管の終端部を車体後部に設けないので、デパーチャー角を排気管の終端部の位置に影響を受けずに最大限に設定できるようになる。
【００１１】
また、排気管終端部を、特許文献１と同様に水平方向に長尺寸法を配置した扁平形状とすることで、排気ガスが排気管の終端部から水平方向に偏りなく均等に拡散しながら大気中に排出され、これによって、排気ガスの拡散効果を高め、排気ガス温度を低減させるようにしている。
【００１２】
しかし、バスのように車体全体が外板で覆われた構造の車両では、排気管から排出した排気ガスが車体の床下に充満する可能性がある。また、一方で、法規上車両の幅方向の寸法が制限されており、排気管の終端部が車体側面の外方に突出してはならない。
【００１３】
そこで、本発明では、扁平状終端部の軸線を車体側面に対して斜め後方に向けて配置し、該扁平状終端部を車体側面方向に沿って斜めに切断した形状としたことにより、排気管の終端部を車体側面から外方に突出させないようにすると共に、排気ガスの排出角度を車体外側方向にさらに拡大でき、そのため、排気ガス排出角度が拡大するので、排気ガスの拡散効果をさらに向上できる。
また、扁平状終端部の切断開口縁を車体側面外板の下縁部に近接配置したので、排気管から排出した排気ガスが車体の床下に充満する虞がない。
【００１４】
本発明の排気管構造において、扁平状終端部の開口縁の長尺寸法と短尺寸法とのアスベクト比が１．５〜５．０の範囲となり、かつ長尺寸法側の拡開角度が排気管の軸線に対して１０〜４０°であるように構成するとよい。かかる構成とすることによって、特許文献１に開示されているように、排気ガスが排気管の終端部から良好に拡散しながら大気中に排出され、排気ガス温度を効果的に低下することができる。
【００１５】
また、本発明の排気管構造において、排気管の扁平状終端部の下面を開口縁から排気ガス流の上流側に向けて水平方向の切断線で一部切り欠いた構成とするとよい。
これによって、排気管から排出される排気ガス流の路面に対する角度が大きくなるため、排気ガスの路面側への拡散が拡大する。その結果、周囲の大気と混合しやすくなり、排気ガスの中心部の温度低下が促進されると共に、上方への排気ガスの拡散も少なくなるため、高温部が広範囲に広がることが抑えられて、道路の路面を熱により軟化させる虞も低減できる。
【００１６】
また、本発明の排気管構造において、排気管の扁平状終端部を排気管本体と別体に製造し、該扁平状終端部の切断開口縁を排気管本体に対して車体側面外方に向けて位置決めして排気管本体に接合するようにするとよい。
排気管の形状は、終端部まで含めると、その軸線は３次元に亘る複雑な曲線を有している。従って、排気管を終端部を含めて一体に製造すると、加工が容易ではない。そこで、前記のように、排気管本体と終端部とを別体で製造すると加工が容易になる。
【００１７】
また、終端部を別体に製造し、終端部の切断開口縁を車体側面外方又は路面に向けて位置決めして排気管本体に接合することで、終端部の位置決めが容易になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の車両の排気管構造によれば、外板で覆われた車体構造をなし、該車体に搭載された内燃機関に接続された筒形断面の排気管を車体側部まで配設し、該排気管の終端部を平面視で略扇形となるように扁平状に変形させ、該扁平状終端部の軸線を車体側面に対して斜め後方に向けて配置し、該扁平状終端部を車体側面方向に沿って斜めに切断した形状とすると共に、該扁平状終端部の切断開口縁を車体側面外板の下縁部に近接配置してなることにより、排気管構造を簡素できて排気ガスの圧力損失を低減でき、また、排気管の終端部を車体後部に設けないので、車体後部での機器類の取り付けや作業に支障をきたさないと共に、デパーチャー角を排気管の終端部の位置に影響を受けずに最大限に設定できる。
【００１９】
また、前記切断開口縁を形成することで、扁平状終端部から排出される排気ガスの噴射角度を広げることができるので、排気ガスの拡散効果を向上させて温度低下を可能とし、さらに、排気ガスの吹出口を車体側面外板の下縁部に近接配置し、かつ車体側面外方に向けているので、排気管から排出した排気ガスが車体の床下に充満する虞がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではない。
又、本説明において、方向を示す基準は運転席に着座した状態で、上下、左右、前後を表現する。
【００２１】
本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１に、本実施形態に係る排気管構造を装備した小型バスの構成を示す。図１において、矢印ｃ方向が小型バス１０の車体の前部であり、車体の前端にフロントバンパ１２が設けられ、車体の後端にリアバンパ１４が設けられている。この小型バス１０は、車体の両側面１６及び１８を含めて、車体全体が外板で覆われた構造をなしている。
【００２２】
そして、左右の前輪収納部２２及び２４と、左右の後輪収納部２６及び２８が設けられ、車体の前部にディーゼルエンジン２０が設けられている。ディーゼルエンジン２０に前部排気管３０の一端が接続され、前部排気管３０の他端は排ガス浄化装置３２を介して後部排気管３４に接続されている。前部排気管３０及び後部排気管３４は、シャシ部分の下方で車体の略中央部を車体前後方向に配設されている。後部排気管３４は、左右後輪収納部２６及び２８間を通り、後部排気管３４の終端部は、右側後輪収納部２６とリアバンパ２４との間の車体側面外板に近接配置されている。
【００２３】
図２により、ディーゼルエンジン２０と排ガス浄化装置３２の構成を説明する。図２において、図２において、ディーゼルエンジン２０は、コモンレール式直列４気筒のディーゼルエンジンである。当該エンジン２０では、燃焼室４０に臨んで電磁式の燃料噴射ノズル４２が各気筒に設けられている。各気筒の燃料噴射ノズル４２は、高圧パイプ４４によってコモンレール４６に接続されている。コモンレール４６には、図示されない高圧ポンプによって一定圧力に加圧された高圧燃料が貯蓄されるように構成されている。
【００２４】
燃焼室４０には、吸気弁４８を介して吸気通路５０が接続され、吸気ｓが吸気通路５０から燃焼室４０内に供給される。また、燃焼室４０には、排気弁５２を介して前部排気管３０が接続されている。
前部排気管３０には、排ガス浄化装置３２が設置され、この排ガス浄化装置３２は、セラミックフィルタからなるディーゼル・パティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）５４と、その上流側に設置された前段酸化触媒５６と、さらにＤＰＦ５４の下流側に設置された後段酸化触媒５８とから構成されている。
そして、前記ＤＰＦ５４とその上流側の前段酸化触媒５６とは、同一の筒形状のケーシング６２内に収納されユニット化されて連続再生式ＤＰＦ装置６０を構成している。また後段酸化触媒５８は、別の筒形状のケーシング６４内に収納されている。
【００２５】
この連続再生式ＤＰＦ装置６０は、前段酸化触媒５６の作用によって、前段酸化触媒５６でＰＭの未燃燃料分やオイル分を燃焼させて、前段酸化触媒５６の下流側に設置されたＤＰＦ５４を高温化させ、ＤＰＦ５４に捕捉されていたスス分を自動的に連続燃焼して除去するように構成されている。
さらに、前段酸化触媒５６を通過したＨＣ、ＣＯを再度後段酸化触媒５８で捕集して、そこでＨＣ、ＣＯを浄化する。
【００２６】
また、連続再生式ＤＰＦ装置６０では、ＤＰＦ５４や前段酸化触媒５６の温度が低く、連続再生式ＤＰＦ装置６０が連続再生機能を果たせないような状況のときに、ＤＰＦ５４に堆積した粒子状物質（ＰＭ）を強制的に燃焼除去させるようになっている。
【００２７】
すなわち、停車・発進を繰り返す走行や渋滞の連続といった走行時には、排気温度が十分に上昇しないため、走行時に自動で連続再生が行なわれない場合がある。このような場合には、ＰＭ堆積量が一定量に達するとＤＰＦインジケータランプ等が警報を発して運転者に知らしめることで、運転者が安全な場所に車両を停車して、ＤＰＦクリーニングスイッチ等の手動再生スイッチを操作することで、外部熱源での強制再生を実施する。
【００２８】
例えば、この強制再生は、燃料噴射ノズル４２によって、主燃焼用の主噴射を行った後に、当該噴射ノズル４２により、膨張行程あるいは排気行程において、燃料の追加噴射すなわち、ポスト噴射を行なって排気温度を上昇せしめるように燃料噴射制御が行われるようになっている。
このポスト噴射によって、排気温度が上昇して、前段酸化触媒５６が活性化して酸化作用の熱によってＤＰＦ５４を加熱して、ＤＰＦ５４上のススを高温状態として強制的に燃焼除去する。
【００２９】
なお、排ガスｅは、図１に示すように、排ガス浄化装置３２を通過した後、後部排気管３４から大気へ排出される。
このようにして、連続再生式ＤＰＦ装置６０を設けた車両では、通常の排気ガスより高温の排気ガスが後部排気管３４から排出される。
【００３０】
次に、図３及び図４により、排気管終端部の構成を説明する。図３及び図４において、後部排気管３４の終端部には、排気管本体７０に対してテールパイプ７２が接合されている。テールパイプ７２は、排気管本体７０とは、別体に製作され、排気管本体７０の先端部に嵌合され、溶接されている。また、テールパイプ７２の軸線ｍは、車体右側面ｆに対して、斜め後方に向いて配置されている。
【００３１】
排気管本体７０は円形断面形状ｄをなす。テールパイプ７２は、排気管本体７０との接合部は円形断面を有するが、先端部に向かって水平方向に徐々に広がる扁平形状をなしている。即ち、平面視で扇形となる形状をなし、その端面形状は、後述する切断面ｇ及びｉを形成する前の状態では、楕円形ｅをなす。この楕円形ｅの形状は、長尺寸法ａと短尺寸法ｂのアスベクト比ａ／ｂが１．５〜５．０の範囲内となるように成形されている。また、この扇形の拡開角度θが１０〜４０°の範囲内となるように成形されている。
【００３２】
また、テールパイプ７２の扇形の長尺寸法側一側が、車体右側面ｆの近傍でかつ車体右側面ｆに平行な切断線で切断された切断面ｇを有する。また、テールパイプ７２の下部は、水平方向の切断線ｈで切断された形状を有する。そのため、テールパイプ７２の下部は、切断面ｉで切り欠いた形状となっている。そして、図４に示すように、切断面ｇが車体右側面の外板８０に略一致するように、外板８０の下縁部に近接配置されている。
【００３３】
テールパイプ７２は、後部排気管３４の排気管本体７０とは別体に製作され、排気管本体７０とは嵌合部７４で嵌合され、切断面ｇが車体右側面外方に向き、切断面ｉが路面に対面するように位置決めされた後、溶接される。
図３（ｂ）において、Ｘ視から視たテールパイプ７２の端面は、楕円形ｅの一部を構成する非切断面ｊと、切断面ｇ及び切断面ｉとで構成されている。
【００３４】
図３及び図４中、破線ｋ１及びｋ２は、切断面ｇ及び切断面ｉで切断される前の扁平状のテールパイプ（例えば特許文献１に開示された構成のテールパイプ）から排出された排気ガス流の外縁を示す。また、破線ｌ１及びｌ２は、切断面ｇ及び切断面ｉで切断後の本実施形態に係るテールパイプ７２から排出された排気ガス流の外縁を示す。  
【００３５】
図示のとおり、本実施形態に係るテールパイプ７２のほうが水平方向に排気ガスが拡散され、排気ガスの温度低減を促進できる。また、排気ガスの排気方向を深く路面に向けて下方に噴出できるので、下方向に向かう排ガス流が増加するため、この下方向に向かう排ガス流によって、従来技術のように切断面ｉによる削除部分がない終端部構造に比べて排ガスの拡散が増大して周囲の外気と混合し易くなる。
【００３６】
従って、排ガス流の中心部の温度低下が促進され、さらに、上方への排ガスの拡散も少なくなるため、高温部が広範囲に広がることが抑えられる。
また、切断面ｉは路面に略平行に水平ラインでカットされるため、路面方向に開口する開口面積を最も大きくとることができる。このため、排ガスの路面側への拡散が効果的になされて、排ガス流の中心部の温度低下をより一層促進することができ、高温部が広範囲に広がることが抑えられる。従って、図２に示すように、ディーゼルエンジン２０に接続され、排ガス浄化装置３２が介設されて、排気ガス温度が高い場合でも、排気ガス温度を急速に低減できる。
【００３７】
また、テールパイプ７２を車体右側面の外板８０に近接配置し、排気ガスの吹出口を車体右側面外方に向けているので、車体の内側に排気ガスが溜まることなく、排気ガスを拡散させたまま、車体の外側に排出することができる。
【００３８】
テールパイプ７２を含む後部排気管３４の軸線は、３次元方向に曲折した複雑な形状を有しているが、本実施形態において、テールパイプ７２を排気管本体７０と別体に製作し、切断面ｇ及び切断面ｉの向きを調節してテールパイプ７２を位置決めした後、テールパイプ７２を排気管本体７０に溶接するようにしているので、テールパイプ７２の位置決めが容易になると共に、後部排気管全体の車体への取り付けが容易になる。
【００３９】
また、後部排気管３４の終端部を後輪収納部２６とリアバンパ１４間で、車体右側面ｆに近接して配置しているので、デパーチャー角を排気管終端部の位置に影響を受けずに最大限に設定できる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、排気管内を流れる排気ガスの圧力損失を低減すると共に、車体後部での作業に支障をきたすことがなく、かつディーゼル内燃機関にように、排気ガス温度が高い場合でも、排気ガスの拡散効果を高めて、排気ガスの温度を低下可能な車両の排気管構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気管構造を示す車両の平面視説明図である。
【図２】車両に搭載された内燃機関及び排気管構造を示す説明図である。
【図３】前記実施形態の排気管終端部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）図中のＸ視側面図である。
【図４】前記実施形態の排気管終端部を示す斜視図である。
【図５】従来の排気管終端部を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０              小型バス
２０              ディーゼルエンジン
３０              前部排気管
３２              排ガス浄化装置
３４              後部排気管
７０              排気管本体
７２              テールパイプ（排気管終端部）
８０              車体側面外板
ａ                長尺寸法
ｂ                短尺寸法
ｇ、ｉ            切断面
ｍ                排気管軸線
θ                拡開角度
【図１】
2010120514.tif 000003
【図２】
2010120514.tif 000004
【図３】
2010120514.tif 000005
【図４】
2010120514.tif 000006
【図５】
2010120514.tif 000007