(57)【要約】　　　（修正有）【課題】４気筒エンジンの排気干渉を防止する構成を安価で設計の自由度の高い構造で提供する。【解決手段】４気筒エンジンの排気分岐管１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄがジョイント３内に嵌合して集合部４を形成し、この集合部４で排気分岐管１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは縮径されて断面積が小さくなっており、それぞれが絞り部５を構成している。絞り部の断面積をエンジンの単気筒容積にて除して得られる絞り係数の範囲を１．５より小さく設定して、この絞り係数の範囲にて絞り部を形成する。【選択図】　　　図１
2004124820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４気筒エンジンからの各排気分岐管を集合部にて集合して１本の排気管を構成する４気筒エンジンの排気管構造において、
前記各排気分岐管の端部を縮径して絞り部を形成し、該絞り部を集合部にて集合したことを特徴とする４気筒エンジンの排気管構造。
【請求項２】
請求項１に記載の４気筒エンジンの排気管構造において、
前記絞り部の断面積をエンジンの単気筒容積にて除して得られる絞り係数の範囲を１より大きくかつ１．５より小さく設定して、この絞り係数の範囲にて前記絞り部を形成したことを特徴とする４気筒エンジンの排気管構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４気筒エンジンの排気分岐管を一本に纏める４気筒エンジンの排気管構造の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
４気筒エンジンでは着火工程間隔が１８０°であるため、ある気筒のバルブオーバーラップ時に次着火工程気筒のブローダウン波が影響を及ぼすことによって排気干渉が発生する。
この排気干渉を防止するために従来の４気筒エンジンの排気管構造は次のようになっていた、
▲１▼　排気分気管の集合部に仕切板を設けて、排気干渉を生ずる排気分岐管同士を隔成する構造。（特許文献１参照）
▲２▼　排気分岐管の長さを長くする。
▲３▼　排気分岐管の径を小径にする。
【０００３】
【特許文献１】
実開平５−３２７２０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各従来技術にあっては、次の問題を有している。
すなわち、▲１▼の従来例にあっては、仕切板を集合部に設けることによって集合部構造が複雑になって高価になる。　次に▲２▼の従来例にあっては、干渉波の到達タイミングを遅らせて干渉波の影響を少なくするためには、５００ｍｍ程度の長い排気分気管が必要となり、エンジンルーム内でのレイアウトの自由度が小さくなり、採用には制約が大きい。　また▲３▼の従来例にあっては、排気分岐管を小径にして干渉波の到達タイミングを遅らせるため、ブローダウン波の圧力ピークが極端に高くなってブローダウン損失が増加することと、通気抵抗が悪化することからポンプ仕事損失が増加することによって、４０００ｒｐｍ以上の高速域でのトルク性能が低下する。
【０００５】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その第一の目的とするところは、中低速域のトルク性能を向上させ、簡素かつ安価で、さらにエンジンルーム内のレイアウトの自由度の高い構造の４気筒エンジンの排気管構造を提供することにある。
また第二の目的とするところは、高速域のトルク性能を低下させることなく、第一の目的を達成する４気筒エンジンの排気管構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記第一の目的を達成するため、本発明請求項１に記載の発明では、４気筒エンジンからの各排気分岐管を集合部にて集合して１本の排気管を構成する４気筒エンジンの排気管構造において、
前記各排気分岐管の端部を縮径して絞り部を形成し、該絞り部を集合部にて集合したことを特徴とする。
【０００７】
さらに第二の目的を達成するために請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の４気筒エンジンの排気管構造において、前記絞り部の断面積をエンジンの単気筒容積にて除して得られる絞り係数の範囲を１より大きくかつ１．５より小さく設定して、この絞り係数の範囲にて前記絞り部を形成したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載の発明では、排気分岐管に形成した絞り部によって干渉波の伝達タイミングが遅れることと、動圧成分が持続し干渉波の静圧レベルが低下することによって中低速域のトルク性能が向上すると共に、集合部となる端部のみに絞り部を形成しているのでブローダウン損失やポンプ損失を可及的に小さく設定することができる。そしてこのような性能の向上を排気分岐管の長さを長くすることなく達成できるので、エンジンルーム内でのレイアウトの自由度を高く維持できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の絞り部が、絞り部断面積を単気筒容積で序して得られる絞り係数が１より大きく１．５より小さい範囲で設定されて、この絞り係数の範囲で形成されているので、ブローダウン損失やポンプ損失が殆ど生じることがなく、高速時のトルク性能の低下が殆どなくなる。
このため４０００ｒｐｍ以上の高速域におけるトルク性能の低下を殆ど生じなくなることによって、中低速域のトルク性能の向上の分が全体としてのエンジン性能の向上として発揮される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例）
まず、構成を説明する。
図１は本発明の４気筒エンジンの排気管構造の外観図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は干渉波位相の特性線図、図４は損失仕事の特性線図、図５はトルク特性線図である。
【００１１】
図１および図２において、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは４気筒エンジンの各気筒から固定板２を介して導出された排気分岐管で、これら４本の排気分岐管１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが集合し、ジョイント３内に嵌合して集合部４を形成している。
この集合部４は図２に示すように、４本の排気分岐管１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄがそれぞれ断面扇形に形成され、それぞれが直線部で隣り合って当接して全体として円形の断面となってジョイント３に嵌合し、該ジョイント３のフランジ部に図示しない排気管がボルト止めされて１本に纏められる。
そして各排気分岐管１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの扇形断面部は縮径されて断面積が小さくなっており、それぞれが絞り部５を構成している。
【００１２】
次に、前記絞り部５の絞り係数Ｒの範囲の設定について説明する。
ここで、絞り部の断面積をＳ（ｍｍ２）、単気筒容積をＶ（ｍｍ３）とすると、絞り係数は、Ｒ＝Ｓ／Ｖにて表される。
図３は２０００ｒｐｍ時における上死点後角度（ＡＴＤＣ）と絞り係数Ｒとの関係を表しており、Ｒが大きくなるに従ってＡＴＤＣが小さくなっている。即ち、絞り係数Ｒが大きくなるに従い干渉波の遅れが小さくなり、排気干渉を生じ易くなることを表している。
一方、バルブオーバーラップの中心は上死点ＴＤＣ近傍となるため一般的に干渉波位相をこれより１５°以上遅らせることが好ましい。
この１５°以上の位相遅れは、図３から絞り係数Ｒを１．５より小さくすることから得られることが表されている。
【００１３】
次に、図４は６０００ｒｐｍ時における絞り係数Ｒと損失仕事Ｌの関係を表しており、損失仕事Ｌはブローダウン損失Ｌｂとポンプロス損失Ｌｐとからなり、トータルの損失仕事ＬはＬ＝Ｌｂ＋Ｌｐとなる。
図からブローダウン損失Ｌｂもポンプロス損失Ｌｐも絞り係数Ｒが小さくなるに従ってｎ次関数的に増大しており、その和Ｌｂ＋Ｌｐの増大幅はさらに大きくなる。これから、絞り係数Ｒを１より大きくすることが高速域でのエンジンのトルク性能の低下を防止するために必要なことが想定された。
【００１４】
そこで、絞り係数ＲをＲ＝０．８、０．９７、１．１３、１．２８、１．４５、１．６１の６種類をとって、絞り係数Ｒの違いによる１０００ｒｐｍから６０００ｒｐｍまでのトルク性能をシミュレーションしたのが図５である。
図５によると２４００ｒｐｍより低回転の領域で、また、２８００ｒｐｍより高回転で４０００ｒｐｍより低回転の中回転領域で絞り係数Ｒが小さいほどトルク性能が向上し、Ｒ＜１．５の好ましい領域が示される。
さらに４０００ｒｐｍを超えた領域でＲ＝０．８、０．９７の場合はトルク性能の低下を示している。
このことは４０００ｒｐｍ以上の高速域でトルク性能を低下させないためにはＲ＞１が必要なことを示している。
【００１５】
以上のように、排気分岐管１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを集合部４にて縮径して絞り部５を設けたことによって、干渉波の影響を小さくして、低中速域のトルク性能が改善される。
さらに、１＜Ｒ＜１．５とすることによって、低中速域で確実に干渉波の影響を小さくして、トルク性能が改善され、高速域でトルク性能が低下することのない排気管構造が設定できる。
そしてこれらの作用効果を奏する構成は、排気分岐管１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを集合部４にて縮径しただけの簡単な構成なのでコストアップすることはない。
また、排気分岐管１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを長くすることはないので、エンジンルーム内のレイアウトの自由度を阻害しない。
【００１６】
以上、本発明の４気筒エンジンの排気管構造を実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、例えば排気分岐管の絞り部の形状は本発明の絞り係数を満足する範囲であれば、他の形状でもよい。要は、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の４気筒エンジンの排気管構造の外観図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】干渉波位相の特性線図である。
【図４】損失仕事の特性線図である。
【図５】図５はトルク特性線図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ　　　　排気分岐管
２　固定板
３　ジョイント
４　集合部
５　絞り部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004124820.tif 000006
【図５】
2004124820.tif 000007