(57)【要約】【課題】２つのフロント排気パイプが合流する合流部の背圧を抑えることができ、また、排気ガスの触媒活性化温度を保持できるＶ型エンジンの排気システムを提供する。【解決手段】本発明によるＶ型エンジンの排気システムは、第１及び第２フロント排気パイプの合流部を、第１排気マニホールドから最小限８００ｍｍの地点に設置し、相互連結角度は２０度以内、センター排気パイプに対する第１及び第２フロント排気パイプの連結角度は６０度以内とした。また、センター排気パイプ上にメインヒートプロテクタを、第２フロント排気パイプ上にサブヒートプロテクタを設けた。【選択図】図１
2004308641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２排気マニホールドと、
上流側が第１及び第２フロント触媒コンバータを介して前記第１及び第２排気マニホールドに各々連結され、後端部が互いに連結されて合流部を形成する第１及び第２フロント排気パイプと、
前記合流部の下流側に連結され、メイン触媒コンバータが設置されるセンター排気パイプと、
前記センター排気パイプの下流側に連結されるリア排気パイプとを含んで構成され、
前記合流部は、前記第１フロント排気パイプの末端部の中心線と、前記第２フロント排気パイプの末端部の中心線とのなす角度が２０度以内となるように形成されることを特徴とするＶ型エンジンの排気システム。
【請求項２】
前記合流部は、前記第１フロント排気パイプの末端部の中心線と前記センター排気パイプの中心線とのなす角度と、前記第２フロント排気パイプの末端部の中心線と前記センター排気パイプの中心線とのなす角度の各々が６０度以内となるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のＶ型エンジンの排気システム。
【請求項３】
前記第１及び第２フロント排気パイプの端部のうち、いずれか一つには傾斜部が形成され、他の一つには曲線部が形成され、
前記傾斜部と前記曲線部とが合流して前記合流部を形成することを特徴とする請求項１に記載のＶ型エンジンの排気システム。
【請求項４】
前記合流部の垂直方向中心線と、前記メイン触媒コンバータから離れている方の前記第１または第２排気マニホールドの垂直方向中心線との間の距離が、最小限８００ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のＶ型エンジンの排気システム。
【請求項５】
前記合流部に隣接した前記センター排気パイプにはメインヒートプロテクタが取り付けられ、前記第１または第２フロント排気パイプのうち、排気パイプの長い方にサブヒートプロテクタが取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のＶ型エンジンの排気システム。
【請求項６】
第１及び第２排気マニホールドと、
上流側が第１及び第２フロント触媒コンバータを介して前記第１及び第２排気マニホールドに各々連結され、後端側が互いに連結されて合流部を形成する第１及び第２フロント排気パイプと、
前記合流部の下流側に連結され、メイン触媒コンバータが設置されるセンター排気パイプと、
前記センター排気パイプの下流側に連結されるリア排気パイプとを含んで構成され、
前記第１フロント排気パイプの末端部の中心線と前記センター排気パイプの中心線とがなす角度と、前記第２フロント排気パイプの末端部の中心線と前記センター排気パイプの中心線とがなす角度の各々が６０度以内となるように前記合流部が形成されることを特徴とするＶ型エンジンの排気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｖ型エンジンの排気システムに係り、より詳しくは、Ｖ型エンジンを搭載した車両のメイン触媒コンバータ前方に設置され、両側２つのフロント排気パイプが合流する合流部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車の排気システムには、触媒コンバータの配置によって、触媒コンバータが排気マニホールドの各ランナー付近に連結されるクローズカップルドキャタリティックコンバータ（ＣＬＯＳＥ−ＣＯＵＰＬＥＤ  ＣＡＴＡＬＹＴＩＣ  ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ；ＣＣＣ）タイプと、触媒コンバータが排気マニホールドから比較的離されて連結され、排気ガスの流動均一化の要求が相対的に小さいアンダーフロアキャタリティックコンバータ（ＵＮＤＥＲ−ＦＬＯＯＲ  ＣＡＴＡＬＹＴＩＣ  ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ；ＵＣＣ）タイプとがある。これらは車両のエンジンルーム内のレイアウトや排気ガス低減の仕様などを考慮して決められている。
【０００３】
車両の排気システムにおいては、多様な側面で研究及び開発が行われているが、排気ガスの流動均一化特性の改善は、触媒全体における流動均一化精度の改善、触媒の動作をセンスする酸素センサの設置場所の選定、初期始動時の触媒活性化温度の改善、背圧増加の抑制など四つの目標に要約することができる。
【０００４】
図５に、従来のＶ型エンジンの排気システムで、アンダーフロアキャタリティックコンバータ（ＵＣＣ）タイプのものを示す。その特徴は、両側の排気マニホールド１０１、１０３に連結されるフロント触媒コンバータ１０５、１０７を有しており、その下流にフロント排気パイプ１０９、１１１が連結されている。同様の構成は引用文献１にも記載されている。
【０００５】
さらに、フロント排気パイプ１０９、１１１は、両端部が連結され合流部１１３を構成し、センター排気パイプ１１９の前端部に連結されている。続いて、メイン触媒コンバータ１１５、フロントマフラ１１６及びセンターマフラ１１７が連結され、センター排気パイプ１１９の後端部は２つに分岐し、各々メインマフラ１２１、１２３を備えたリア排気パイプ１２５、１２７に連結されている。
【０００６】
しかし、このような従来のＶ型エンジンの排気システムは、左右のフロント排気パイプ１０９、１１１が、合流部１１３で互いに直角方向に連結されるため、合流部１１３で、排気ガスの流れが不規則な乱流状になり、この部分での内部断面積が急激に縮小し、圧力降下が大きくなり、これに伴い背圧が増加し、全負荷性能が低下するという問題が発生する。すなわち、エンジンの回転トルクが抑えられてしまう。
【０００７】
また、排気マニホールド１０１、１０３とメイン触媒コンバータ１１５との距離が長いので、左右のフロント排気パイプ１０９、１１１及びセンター排気パイプ１１９を通過する排気ガスの温度が低下して、触媒の活性化温度に及ばないという問題が発生する。
【０００８】
【特許文献１】特開平０７−１１９４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明は前記のような問題点を解消するために創出されたものであって、本発明の目的は、２つのフロント排気パイプが合流する合流部の背圧を抑えることができ、また、排気ガスの触媒活性化温度を保持できる車両のＶ型エンジンの排気システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明によるＶ型エンジンの排気システムは、第１及び第２排気マニホールド（１、３）と、上流側が第１及び第２フロント触媒コンバータ（５、７）を介して第１及び第２排気マニホールド（１、３）に各々連結され、後端側が互いに連結されて合流部（１３）を形成する第１及び第２フロント排気パイプ（９、１１）と、合流部（１３）の下流側に連結され、メイン触媒コンバータ（１５）が設置されるセンター排気パイプ（１７）と、センター排気パイプ（１７）の下流側に連結されるリア排気パイプ（２９、３１）とを含んで構成され、合流部（１３）は、第１フロント排気パイプ（９）の末端部の中心線と、第２フロント排気パイプ（１１）の末端部の中心線とのなす角度が２０度以内となるように形成されることを特徴とする。
【００１１】
また、合流部（１３）は、第１フロント排気パイプ（９）の末端部の中心線とセンター排気パイプ（１７）の中心線とのなす角度と、第２フロント排気パイプ（１１）の末端部の中心線とセンター排気パイプ（１７）の中心線とのなす角度の各々が６０度以内となるように形成されることが好ましい。
【００１２】
さらに、第１及び第２フロント排気パイプ（９、１１）の端部のうち、いずれか一つには傾斜部（Ｐ２）が形成され、他の一つには曲線部（Ｐ１）が形成され、傾斜部（Ｐ２）と曲線部（Ｐ１）とが合流して、合流部（１３）が形成されることが好ましい。
【００１３】
さらにまた、合流部（１３）の垂直方向中心線と、第１及び第２排気マニホールド（１、３）のうち、メイン触媒コンバータ（１５）から離れている方の垂直方向中心線との間の距離は、最小限８００ｍｍであることが好ましい。
【００１４】
合流部（１３）に隣接したセンター排気パイプ（１７）には、メインヒートプロテクタ（１９）が取り付けられ、第１または第２フロント排気パイプ（９、１１）のどちらか長い方にサブヒートプロテクタ（２１）が取り付けられることが好ましい。
【００１５】
本発明によるＶ型エンジンの排気システムは、また、第１及び第２排気マニホールド（１、３）と、上流側が第１及び第２フロント触媒コンバータ（５、７）を介して前記第１及び第２排気マニホールド（１、３）に各々連結され、後端側が互いに連結されて合流部（１３）を形成する第１及び第２フロント排気パイプ（９、１１）と、合流部（１３）の下流側に連結され、メイン触媒コンバータ（１５）が設置されるセンター排気パイプ（１７）と、センター排気パイプ（１７）の下流側に連結されるリア排気パイプ（２９、３１）とを含んで構成され、
第１フロント排気パイプ（９）の末端部の中心線とセンター排気パイプ（１７）の中心線とがなす角度と、第２フロント排気パイプ（１１）の末端部の中心線とセンター排気パイプ（１７）の中心線とがなす角度の各々が６０度以内となるように合流部（１３）が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上述のように、本発明のＶ型エンジンの排気システムは、第１及び第２フロント排気パイプの合流部を、エンジンルーム内のレイアウトを考慮して、メイン触媒コンバータから遠い方の第１排気マニホールドから最小限８００ｍｍの地点に設置し、第１及び第２フロント排気パイプの相互連結角度が２０度以内となるようにし、前記センター排気パイプに対する第１及び第２フロント排気パイプ各々の連結角度が６０度以内となるようにしたものである。これによって、排気ガスの合流による干渉を最少化し、排気ガスの流動均一化が図れるので、エンジンの全負荷性能を向上させることができる。
【００１７】
また、センター排気パイプ及び第２フロント排気パイプ上に、それぞれメインヒートプロテクタ及びサブヒートプロテクタを組み込み、排気ガスの触媒活性化温度を保持できるようにしたので、触媒の排気ガスの浄化効率を高めて、排気ガスの発生を最少化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施例を、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例によるＶ型エンジンの排気システムの斜視図であり、図２は本発明の実施例によるＶ型エンジンの排気システムの第１及び第２フロント排気パイプの合流部の詳細図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の実施例によるＶ型エンジン（図示せず）の排気システムは、Ｖ型エンジンの左側に、第１排気マニホールド１と、ＵＣＣタイプの第１フロント触媒コンバータ５と、第１フロント排気パイプ９とが連結され、右側に、第２排気マニホールド３と、ＵＣＣタイプの第２フロント触媒コンバータ７と、第１フロント排気パイプ１１とが連結されている。
【００２１】
そして、第１及び第２フロント排気パイプ９、１１は、両端部が連結されて合流部１３を構成し、センター排気パイプ１７の前端部と連結される。センター排気パイプ１７には、メイン触媒コンバータ１５、フロントマフラ２５、及びセンターマフラ２７が連結されている。
【００２２】
センター排気パイプ１７の後端部は、２つに分岐して各々メインマフラ３３、３５を備えたリア排気パイプ２９、３１に連結される。
【００２３】
図１に示すように、第１及び第２フロント排気パイプ９、１１が合流する合流部１３の垂直方向の中心線と、メイン触媒コンバータ１５からより離れている方の第１排気マニホールド１の垂直方向中心線との間の中心距離Ｌが、最小限８００ｍｍとなるように形成する。
【００２４】
図２に示すように、第１及び第２フロント排気パイプ９、１１の相互連結角度ａは２０度以内となるように形成される。さらに、センター排気パイプ１７に対する第１及び第２フロント排気パイプ９、１１の各々の連結角度ｂ、ｃは、各々６０度以内となるように形成される。第２フロント排気パイプ１１の一部には曲管部Ｐ１が形成される。
【００２５】
第１フロント排気パイプ９は、センター排気パイプ１７に対して約４０度（角ｂ）に設定される傾斜部Ｐ２を形成して合流し、第２フロント排気パイプ１１は、曲管部Ｐ１を通じてセンター排気パイプ１７に対して約５５度（角ｃ）に設定されて合流する。
【００２６】
そして、センター排気パイプ１７上の、第１及び第２フロント排気パイプ９、１１の合流部１３に近い側にメインヒートプロテクタ１９が備えられ、第１フロント排気パイプ９に比べて排気パイプが長く、大気中への露出量が多い第２フロント排気パイプ１１上の中央部には、サブヒートプロテクタ２１が備えられる。
【００２７】
メインヒートプロテクタ１９及びサブヒートプロテクタ２１は、各々その内部を通過する排気ガスの熱を、大気中へ逃がすことを減少させることができるように構成される装置であり、例えば保温材で形成することができる。
【００２８】
このような構成を有するＶ型エンジンの排気システムは、合流部１３が第１排気マニホールド１の中心から最小限８００ｍｍとなる位置に配置される。第１及び第２フロント排気パイプ９、１１の相互連結角度は、２０度以内となるように形成され、センター排気パイプ１７に対する第１及び第２フロント排気パイプ９、１１の各々の連結角度は６０度以内となる形成される。そのため各パイプ上には傾斜部Ｐ２及び曲管部Ｐ１が形成される。これによって、排気ガスの合流による干渉を最少化して排気ガスの流動均一化を図り、背圧を減らして全負荷性能を向上させることができる。
【００２９】
図３は、このようなＶ型エンジンの排気システムの背圧特性を示す図である。第１及び第２フロント排気パイプ９、１１の前端部、つまり、排気マニホールドの下端部におけるエンジン回転数（ｒｐｍ）別の背圧特性（実線）と、第１及び第２フロント排気パイプ９、１１の合流部１３におけるエンジン回転数（ｒｐｍ）別の背圧特性（点線）とを示している。前記２つの部分における背圧の差が最少化されるほどエンジン性能に変化がないということを意味する。すなわち、最適なエンジン状態を具現することができる。
【００３０】
一方、図４は、このようなＶ型エンジンの排気システムの性能を示す図である。本発明の実施例よる排気システムでは、エンジンの回転数（ｒｐｍ）別のエンジン性能（エンジントルクのこと）が、従来の排気システムのエンジン回転数（ｒｐｍ）別のエンジントルクに比べて、全体的に大きいことが分かる。エンジンの回転数が２，５００〜３，０００ｒｐｍの領域では、従来に比べて最大で４％程度性能が向上している。つまり、低速領域であきらかな性能向上が得られる。
【００３１】
また、センター排気パイプ１７及び第２フロント排気パイプ１１上に、メインヒートプロテクタ１９及びサブヒートプロテクタ２１を組み込んだので、大気温度による排気ガスの冷却を防止し、排気ガス温度を高温に保持してメイン触媒コンバータ１５に供給することができる。これによって、触媒の排気ガスの浄化効率を高めて、排気ガスの発生を最少化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
自動車の排気システムに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例によるＶ型エンジンの排気システムの斜視図である。
【図２】本発明の実施例によるＶ型エンジンの排気システムの第１及び第２フロント排気パイプの合流部の詳細図である。
【図３】本発明の実施例によるＶ型エンジンの排気システムの背圧特性曲線である。
【図４】本発明の実施例によるＶ型エンジンの排気システムの性能曲線である。
【図５】従来の技術によるＶ型エンジンの排気システムの斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      第１排気マニホールド
３      第２排気マニホールド
５      第１フロント触媒コンバータ
７      第２フロント触媒コンバータ
９      第１フロント排気パイプ
１１    第２フロント排気パイプ
１３    合流部
１５    メイン触媒コンバータ
１７    センター排気パイプ
１９    メインヒートプロテクタ
２１    サブヒートプロテクタ
２５    フロントマフラ
２７    センターマフラ
２９、３１    リア排気パイプ
３３、３５    メインマフラ
【図１】
2004308641.tif 000003
【図２】
2004308641.tif 000004
【図３】
2004308641.tif 000005
【図４】
2004308641.tif 000006
【図５】
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