(57)【要約】【課題】車両運転者に対して快適な排気音を発生させることが可能な排気装置を提供すること。【解決手段】エンジンの排気ガスを排出する排気装置１０において、大気に連通する複数のテールパイプを有し、複数のテールパイプは、第１消音器及び第２消音器に接続される第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂと、直接的に消音器に接続されていない第３テールパイプ２０ｃとから構成され、第３テールパイプ２０ｃは、第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｃから分岐して設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスを排出する排気装置において、
大気に連通する複数のテールパイプを有し、
前記複数のテールパイプは、
消音器に接続される第１のテールパイプ群と、
前記第１のテールパイプ群と異なる第２のテールパイプ群と、
を含み、
前記第２のテールパイプ群は、前記第１のテールパイプ群から分岐していることを特徴とする排気装置。
【請求項２】
請求項１記載の排気装置において、
前記第２のテールパイプ群の最小内径（Ｄ３）は、前記第１のテールパイプ群の最小内径（Ｄ１、Ｄ２）よりも小さいこと（Ｄ１＞Ｄ３、Ｄ２＞Ｄ３）を特徴とする排気装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の排気装置において、
前記第１のテールパイプ群から分岐して前記第２のテールパイプ群に連なる分岐部の最小内径（Ｄ４）は、前記第２のテールパイプ群の最小内径（Ｄ３）よりも小さいこと（Ｄ３＞Ｄ４）を特徴とする排気装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の排気装置において、
前記第１のテールパイプ群において、前記消音器に連通する管路であって前記分岐部よりも前記内燃機関側に位置する前記分岐部の入口部位には、車幅方向内側に向かって湾曲する湾曲部が設けられていることを特徴とする排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガスを排出する排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、内部に単一の拡張室を有し、排気管が接続されたメインマフラーを備えた排気装置が開示されている。この排気装置には、拡張室に連通して並設された３本のロングテールパイプが設けられている。
【０００３】
特許文献１では、このように構成することで、内燃機関の排気音を低減する高い消音効果を有すると共に、簡略な構造の内燃機関を得ることができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５００２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、低速回転域且つ低負荷の状態においてマフラーから迫力のある低音を出すと共に、高速回転域において気流音を抑制して、その両者を調和させたいというニーズがある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された排気装置の構造では、排気音の高い消音効果を得ることができるが、前記した両者を調和することが困難である。
【０００７】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、車両運転者に対して快適な排気音を発生させることが可能な排気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】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明は、内燃機関の排気ガスを排出する排気装置において、大気に連通する複数のテールパイプを有し、前記複数のテールパイプは、消音器に接続される第１のテールパイプ群と、前記第１のテールパイプ群と異なる第２のテールパイプ群と、を含み、前記第２のテールパイプ群は、前記第１のテールパイプ群から分岐していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、車両運転者に対して快適な排気音を発生させることが可能な排気装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る排気装置が適用された車両の概略底面図である。
【図２】図１に示すフィニッシャを取り外した３本のテールパイプの拡大底面図である。
【図３】（ａ）は、エンジンが低回転域で低負荷状態のときの排気ガスの流れを示す説明図、（ｂ）は、エンジンが高回転域のときの排気ガスの流れを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る排気装置が適用された車両の概略底面図、図２は、図１に示すフィニッシャを取り外した３本のテールパイプの拡大底面図である。なお、各図中において、「前後」は、車両前後方向、「左右」は、車幅方向（左右方向）をそれぞれ示している。
【００１２】
本発明の実施形態に係る排気装置１０では、自動車１等の車両のエンジン２（内燃機関）の排気系３に適用されたものに基づいて以下説明する。しかしながら、これに限定されるものではなく、車両以外のエンジンの排気系に適用することも可能である。
【００１３】
図１に示されるように、自動車１に搭載されたエンジン２には、このエンジン２から排出された排気ガスを大気に排出するための排気系３が配設されている。この排気系３は、排気管４ａ、４ｂ、４ｃと、プリチャンバ５と、プリチャンバ６と、三岐部７と、排気装置１０とを備えて構成されている。
【００１４】
エンジン２の排気ポートには、図示しない排気マニホールド及び触媒が接続されている。排気管４ａは、図示しない排気マニホールドの下流側に接続されている。プリチャンバ５は、排気管４ａと排気管４ｂとの間に介装されている。プリチャンバ５の下流側には、排気管４ｂを介してプリチャンバ６が接続されている。プリチャンバ６の下流側には、排気管４ｃを介して三股に分岐する三岐部７が接続されている。排気装置１０は、プリチャンバ６及び三岐部７の下流側に接続されている。
【００１５】
エンジン２の駆動によって排出された排気ガスは、プリチャンバ５によって一次的に消音された後、プリチャンバ６によって二次的に消音され、さらに、後記する第１〜第３消音器１２ａ〜１２ｃによって三次的に消音されて大気中に排出される。
【００１６】
三岐部７の下流側には、３本の排気管が接続されている。この３本の排気管は、車幅方向に沿った左右側に配置される第１排気管１４ａ及び第２排気管１４ｂと、第１排気管１４ａと第２排気管１４ｂとの間の中央に配置される第３排気管１４ｃとによって構成されている。
【００１７】
第１排気管１４ａの下流側には、第１消音器１２ａが接続されている。第２排気管１４ｂの下流側には、第２消音器１２ｂが接続されている。第３排気管１４ｃの下流側には、第３消音器１２ｃが接続されている。
【００１８】
第１消音器１２ａ及び第２消音器１２ｂの下流側には、第１消音器１２ａ及び第２消音器１２ｂを導出側で結ぶと共に３つに分岐させることで、それぞれ流通した排気ガスをさらに分岐（合流・分岐）させる分岐部１６が接続されている。第３消音器１２ｃの下流側は、行き止まりとなって分岐部１６と流通（連通）することがなく分離構成され、第３消音器１２ｃの車両後方端部を支持するブラケット１８（図１参照）が装着されている。第３消音器１２ｃは、上流側に接続された第３排気管１４ｃと、下流側に接続されたブラケット１８とによって両持ち支持されている。
【００１９】
分岐部１６には、車両後方に向かって延出する３本のテールパイプ２０ａ〜２０ｃがそれぞれ並列に接続されている。３本のテールパイプ２０ａ〜２０ｃは、底面視して車幅方向に沿った左右両側にそれぞれ配置される第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂと、第１テールパイプ２０ａと第２テールパイプ２０ｂとの間の中央に配置される第３テールパイプ２０ｃとから構成されている。第１〜第３テールパイプ２０ａ〜２０ｃの車両後方端部には、略円筒状のフィニッシャ２６ａ〜２６ｃがそれぞれ装着されている。
【００２０】
第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂは、「第１のテールパイプ群」として機能するものである。第３テールパイプ２０ｃは、第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂの両者から分岐して構成され、「第２のテールパイプ群」として機能するものである。なお、この例では、「第２のテールパイプ群」が１本のテールパイプで構成されているが、後記するように複数であってもよい。
【００２１】
換言すると、第１テールパイプ２０ａの直近の上流側には、第１消音器１２ａが配置され、また、第２テールパイプ２０ｂの直近の上流側には、第２消音器１２ｂが配置されている。これに対し、第３テールパイプ２０ｃは、第３消音器１２ｃと非連通状態（分離状態）にあって、その上流側に消音器が直接的に配置されていない点で第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂと異なっている。なお、「第２のテールパイプ群」は、１以上のテールパイプで構成されるとよい。
【００２２】
図２に示されるように、第１〜第３テールパイプ２０ａ〜２０ｃは、それぞれ、分岐部１６に連続し内径が略一定に形成された定径部２２ａ〜２２ｃと、定径部２２ａ〜２２ｃに連続し車両後方に向かって内径が徐々に拡径する拡径部２４ａ〜２４ｃとから構成されている。拡径部２４ａ〜２４ｃは、各テールパイプ２０ａ〜２０ｃの車両後方端部に設けられ、断面ラッパ状を呈している。各拡径部２４ａ〜２４ｃには、それぞれ、略円筒状のフィニッシャ２６ａ〜２６ｃが装着されている。なお、図２中では、各フィニッシャ２６ａ〜２６ｃの図示を省略している。
【００２３】
図２に示されるように、第３テールパイプ２０ｃの定径部２２ｃの最小内径（Ｄ３）は、第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂの定径部２２ａ、２２ｂの最小内径（Ｄ１、Ｄ２）よりも小さく設定されている（Ｄ１＞Ｄ３、Ｄ２＞Ｄ３）。なお、第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂの定径部２２ａ、２２ｂの最小内径（Ｄ１、Ｄ２）は、それぞれ等しく設定されている（Ｄ１＝Ｄ２）。ちなみに、テールパイプの内径は、流路断面積と同じである。
【００２４】
また、図２に示されるように、第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂから分岐して第３テールパイプ２０ｃに連なる分岐部１６の最小内径（Ｄ４）は、第３テールパイプ２０ｃの最小内径（Ｄ３）よりも小さく設定されている（Ｄ３＞Ｄ４）。
【００２５】
さらに、図２に示されるように、第３テールパイプ２０ｃの拡径部２４ｃの最大内径（Ｄ７）は、第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂの拡径部２４ａ、２４ｂの最大内径（Ｄ５、Ｄ６））よりも小さく設定されている（Ｄ５＞Ｄ７、Ｄ６＞Ｄ７）。なお、第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂの拡径部２４ａ、２４ｂの最大内径（Ｄ５、Ｄ６）は、それぞれ等しく設定されている（Ｄ５＝Ｄ６）。
【００２６】
さらにまた、第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂにおいて、第１消音器１２ａ及び第２消音器１２ｂにそれぞれ連通する第１及び第２排気管（管路）１４ａ、１４ｂであって分岐部１６よりもエンジン２側に位置する分岐部１６の入口部位２８には、湾曲部３０が設けられている。この湾曲部３０は、分岐部１６を指向するように車幅方向の外側から内側に向かって断面円弧状に湾曲する車幅方向内側の湾曲壁（内壁）によって形成されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、分岐部１６と第１〜第３テールパイプ２０ａ〜２０ｃとを一体的に構成しているが、これに限定されるものではない。分岐部１６と、第１〜第３テールパイプ２０ａ〜２０ｃとをそれぞれ別体で構成し、例えば、溶接等によって一体的に結合するようにしてもよい。
【００２８】
第１消音器１２ａと第２消音器１２ｂは、それぞれ同一構造からなり、図示しない拡張室が形成されている。第３消音器１２ｃの内部には、図示しない共鳴室が形成されている。
【００２９】
本実施形態に係る排気装置１０が適用された自動車１は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
【００３０】
図３（ａ）は、エンジンが低回転域で低負荷状態のときの排気ガスの流れを示す説明図、図３（ｂ）は、エンジンが高回転域のときの排気ガスの流れを示す説明図である。
【００３１】
本実施形態では、エンジン２が低速回転域で低負荷状態のとき（排気ガスの流量が少ないとき）、分岐部１６を流通した排気ガスが車幅方向両側の第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂからそれぞれ排気ガスが排出される。同時に、コアンダ効果により車幅方向内側の湾曲部３０を介して車幅方向の外側から内側に回り込んだ排気ガスは、分岐部１６を経由して中央の第３テールパイプ２０ｃからも排気ガスが排出される。なお、図３（ａ）において、矢印Ｆは、コアンダ効果によって内側に回り込んだ排気ガスの流れを示している。また、「コアンダ効果」とは、粘性流体の噴流が近くの壁（湾曲部３０）に引き寄せられることをいう。
【００３２】
このように、本実施形態では、エンジン２の低速回転域（排気ガスの流量が少ないとき）で、低負荷状態にあるとき、並設された３本の第１〜第３テールパイプ２０ａ〜２０ｃから同時に排気ガスが排出される（図３（ａ）参照）。
これに対して、エンジン２の回転数が上昇し、所定の車速を境界として中央に配置された第３テールパイプ２０ｃから排出される排気ガスが減少する。
【００３３】
これは、例えば、第１排気管１４ａ及び第１テールパイプ２０ａを流通する速い流れの排気ガスによるエゼクタ効果によって、また、第２排気管１４ｂ及び第２テールパイプ２０ｂを流通する速い流れの排気ガスによるエゼクタ効果によって、第３テールパイプ２０ｃ内（具体的には、第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂに近接する分岐部１６内）で負圧が発生し、大気中からのエアが分岐部１６内に逆流しているものと推定される。
【００３４】
換言すると、左右の第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂを流通する排気ガスの流速（コアンダ効果が発生しない程度の流速）に起因して第３テールパイプ２０ｃ内に負圧が発生する。この負圧作用によって第３テールパイプ２０ｃ内を逆流するエアが分岐部１６を介して左右の第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂの排気ガス内に合流する。これにより、第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂを流通する排気ガスの流速が低下して気流音（高周波音）が抑制される。この結果、本実施形態では、図３（ｂ）に示されるように、エンジン２が高速回転域にあるとき、中央の第３テールパイプ２０ｃから排気ガスが排気されることがなく、左右に配置された第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂのみから排気ガスが排出される。
【００３５】
以上から、本実施形態では、エンジン２が低回転域で低負荷状態にあるとき、迫力ある低音の音圧を損なうことがないと共に、エンジン２が高速回転域にあるとき、第３テールパイプ２０ｃで発生する負圧作用により、第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂから排出される排気ガスの排気流速を低下させて気流音（高周波音）を抑制しその両者を調和させることができる。この結果、本実施形態では、車両運転者に対して快適な排気音を発生させることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、第３テールパイプ２０ｃの定径部２２ｃの最小内径（Ｄ３）を、第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂの定径部２２ａ、２２ｂの最小内径（Ｄ１、Ｄ２））よりも小さく設定している（Ｄ１＞Ｄ３、Ｄ２＞Ｄ３）。これにより、本実施形態では、左右に配置された第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂを流通する排気ガスの流速に起因して第３テールパイプ２０ｃ内に負圧を発生させることができる。
【００３７】
さらにまた、本実施形態では、第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂから分岐して第３テールパイプ２０ｃに連なる分岐部１６の最小内径（Ｄ４）を、第３テールパイプ２０ｃの最小内径（Ｄ３）よりも小さく設定している（Ｄ３＞Ｄ４）。これにより、本実施形態では、エンジン２が高速回転域にあるときに分岐部１６での低背圧を維持することができ、分岐部１６内のエアの逆流を促進することができる。
【００３８】
さらにまた、本実施形態では、分岐部１６よりもエンジン２側に位置する分岐部１６の入口部位２８に、湾曲部３０を設けている。これにより、本実施形態では、エンジンが低速回転域で低負荷状態にあるとき、分岐部１６の入口部位２８において湾曲部３０に引き寄せられて車幅方向の外側から内側に回り込む排気ガスの流れを発生させることができる。この結果、左右の第１テールパイプ２０ａ及び第２テールパイプ２０ｂと共に、中央に配置された第３テールパイプ２０ｃからも排気ガスを同時に排出することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１      自動車（車両）
２      エンジン（内燃機関）
１０    排気装置
１２ａ  第１消音器（消音器）
１２ｂ  第２消音器（消音器）
１６    分岐部
２０ａ  第１テールパイプ（第１のテールパイプ群）
２０ｂ  第２テールパイプ（第１のテールパイプ群）
２０ｃ  第３テールパイプ（第２のテールパイプ群）
２８    入口部位
３０    湾曲部
Ｄ１〜Ｄ４  最小内径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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