(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系を構成する管路の途中に管材を設け、
前記管材を、一つの部材で形成され断面視形状が一連で連続し、その途中に略Ｕ字状の屈曲部が形成されるものとし、
前記屈曲部の頂部付近の内空横断面積を前記管材の最小内空横断面積の１．３倍以上となるようにして、前記屈曲部を漸次なだらかな曲面に形成することを特徴とするエンジンの排気系。
【請求項２】
前記管材を、自動車の横置式エンジンの後側気筒からの排気管とし、
前記後側気筒からの排気管の下流側の直管状部分を断面略半円形に形成し、
前記横置式エンジンの前側気筒からの排気管の下流側部分を、前記後側気筒からの排気管と対称形状の断面略半円形に形成し、
前記後側気筒からの排気管の断面略半円形の部分と前記前側気筒からの排気管の断面略半円形の部分とを集合部で合流することを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気系。
【請求項３】
前記管材を、自動車のマフラ内に配置される排気流通管とし、
前記排気流通管を複数設け、
前記マフラの本体内を区画する仕切板に前記複数の排気流通管の直管状部分を貫通して配置し、
前記複数の排気流通管の直管状部分を前記仕切板の貫通部において互いに嵌合接続することを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車等のエンジンの排気系に関する。更に詳しくは、排気系を構成する管路の途中に略Ｕ字状の屈曲部を有する排気系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記のようなエンジンの排気系において、該排気系を構成する管路の途中に略Ｕ字状の屈曲部を設けたものは知られている。例えば横置式エンジンの前側気筒からの排気管と、後側気筒からの排気管とをエンジンの下側で合流させる場合には、上記後側気筒からの排気管をエンジンの下側で前向きに湾曲させたのちＵ字状に屈曲させて前側気筒からの排気管と合流させている。また例えばマフラ内に配設される排気流通管等において、所定の消音機能を発揮させるのに必要な管路長を確保するために、上記流通管等をマフラ内でＵ字状に屈曲させる場合がある。
【０００３】
上記のようなＵ字状屈曲部の内空横断面積は通常その近傍の管路をも含めて略一定に形成されており、また上記のような管路は最大排気流量および消音特性等を勘案して必要最小限の大きさに形成されている。そのため、上記屈曲部では排気の流れが悪く、それが抵抗となってエンジンに背圧が掛かり、エンジン性能やエンジン出力が低下する等の不具合がある。
【０００４】
そこで、上記屈曲部での抵抗を軽減させるために、上記管路全体の内空横断面積を大きくすることが考えられるが、そのようにすると往々にして排気流に乱れや渦流が生じるため必ずしも流通抵抗を少なくすることができないだけでなく、消音性能の低下および材料コストや重量が増大する等の不具合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案したもので、上記のような排気系を構成する管路の途中にＵ字状の屈曲部を有するものにあっても排気流の流通抵抗を極力小さくすることのできるエンジンの排気系を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明によるエンジンの排気系は、以下の構成としたものである。
【０００７】
即ち、本発明のエンジンの排気系は、排気系を構成する管路の途中に管材を設け、前記管材を、一つの部材で形成され断面視形状が一連で連続し、その途中に略Ｕ字状の屈曲部が形成されるものとし、前記屈曲部の頂部付近の内空横断面積を前記管材の最小内空横断面積の１．３倍以上となるようにして、前記屈曲部を漸次なだらかな曲面に形成することを特徴とする。また、本発明のエンジンの排気系は、前記管材を、自動車の横置式エンジンの後側気筒からの排気管とし、前記後側気筒からの排気管の下流側の直管状部分を断面略半円形に形成し、前記横置式エンジンの前側気筒からの排気管の下流側部分を、前記後側気筒からの排気管と対称形状の断面略半円形に形成し、前記後側気筒からの排気管の断面略半円形の部分と前記前側気筒からの排気管の断面略半円形の部分とを集合部で合流することを特徴とする。また、本発明のエンジンの排気系は、前記管材を、自動車のマフラ内に配置される排気流通管とし、前記排気流通管を複数設け、前記マフラの本体内を区画する仕切板に前記複数の排気流通管の直管状部分を貫通して配置し、前記複数の排気流通管の直管状部分を前記仕切板の貫通部において互いに嵌合接続することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。図１は本発明によるエンジンの排気系の一実施形態を示す斜視図、図２はその一部の平面図および要部の断面図である。
【０００９】
本実施形態は横置式エンジンの前側気筒からの排気管１と、後側気筒からの排気管２とをエンジンの下側で合流させるために後側気筒からの排気管２に形成したＵ字状の屈曲部に適用したものである。上記各排気管１，２は、その各一端部１ａ，２ａに設けたフランジ継手３，４を介して図に省略したエンジンの前側気筒および後側気筒の排気マニホールドにそれぞれ接続されている。
【００１０】
後側気筒からの排気管２は、図に省略したエンジンの下側で前向きに湾曲したのちＵ字状に屈曲して前側気筒からの排気管１の後端部１ｂと集合部５で合流するように構成され、その集合部５で合流した排気は、引き続き触媒コンバータを経て車体後部のマフラに導かれる構成であるが図には省略した。
【００１１】
上記排気管２のＵ字状屈曲部２ｃおよびその両側の直管状部分２ｂ，２ｄは、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すようにそれぞれ断面略円形に形成され、上記Ｕ字状の屈曲部２ｃは、その頂部（図の場合は図２（ａ）のｃ−ｃ切断部）付近の内空横断面積が、そのＵ字状屈曲部を有する管路の最小内空横断面積の１．３倍以上になるように漸次なだらかな曲面に形成されている。特に、本実施形態においては上記排気管２のＵ字状屈曲部２ｃよりも上流側の直管状部分２ｂの内空横断面積が最も小さく形成されており、屈曲部２ｃの頂部はその最小内空横断面積の１．３倍以上に形成されている。
【００１２】
上記のように形成すると、排気流に乱れや渦流等が殆ど生じることなく、排気の流通抵抗を極力小さくすることが可能となり、エンジンに背圧が掛かってエンジン出力が低下するのを防止することができる。
【００１３】
なお上記実施形態においては、排気管２のＵ字状屈曲部２ｃおよびその両側の直管状部分２ｂ，２ｄの断面形状を略円形に形成したが、必ずしも円形である必要はなく、例えば上記排気管２の近傍に配設される他部品との干渉をさけるために図３（ｃ）のように異形断面に形成してもよく、また排気管２の下流側の直管状部分２ｄの断面形状を図３（ｄ）に示すように略半円形に形成し、それと合流する排気管１の下流側部分を上記と対称の略半円形状に形成すると前記の集合部を簡素化することができる。
【００１４】
次に、図４および図５は本発明による他の実施形態を示すもので、マフラ内にＵ字状に屈曲させて配置した排気流通管に適用したものである。上記のマフラは外筒１１の両端部を端板１２，１３で閉塞してなるマフラ本体１０内を仕切板１４，１５によって２つの膨張室１６，１７と１つの共鳴室１８とに区画した構成であり、その仕切板１４，１５を貫通し且つ上記３つの室１６〜１８内を往復するようにして２つのＵ字状の屈曲部２１ｂ，２２ｂとを有する排気流通管２０が設けられている。
【００１５】
その排気流通管２０は、本実施形態においては２つの管材２１，２２で構成され、その各管材２１，２２には、それぞれ上記のＵ字状の屈曲部２１ｂ，２２ｂを設けると共に、その各Ｕ字状屈曲部２１ｂ，２２ｂに連通する直管状部分２１ａ，２１ｃ、２２ａ、２２ｃが設けられ、管材２１の直管状部分２１ｃと管材２２の直管状部分２２ａとは前記仕切板１４の貫通部において互いに嵌合接続されている。
【００１６】
上記の各Ｕ字状屈曲部２１ｂ，２２ｂは、その各頂部の内空横断面積が、その管路すなわち排気流通管２０の最小内空横断面積の１．３倍以上になるように漸次なだらかな曲面に形成されている。特に図の場合は上記各直管状部分２１ａ、２１ｃ、２２ａ、２２ｃの内空横断面積は略同じ大きさに形成されており、上記屈曲部２１ｂ，２２ｂの各頂部の内空横断面積は上記各直管状部分２１ａ、２１ｃ、２２ａ、２２ｃの内空横断面積の１．３倍以上に形成されている。なお図５（ｂ）〜（ｄ）は上記管材２１の直管状部分２１ａ，２１ｃおよびＵ字状屈曲部２１ｂのみを示したが、管材２２の直管状部分２２ａ、２２ｃおよび屈曲部２２ｂも同様に構成されている。
【００１７】
図中、３０は排気導入管で、その下流側端部は端板３１で閉塞され、その端板３１の近傍に形成した貫通孔３２によって排気導入管３０内と共鳴室１８内とが連通して上記貫通孔３２の開口面積と共鳴室１８の容積等によって決定される所定周波数の排気騒音が共鳴作用によって消音される。
【００１８】
また排気導入管３０の長手方向中央部には、該導入管３０によってマフラ本体１０内に導かれた排気を膨張室１７内に導入する排気導入孔３３が設けられ、その導入孔３３から膨張室１７内に導入された排気は、連通管４０を介して膨張室１６に導入されて膨張収縮を繰り返したのち前記排気流通管２０に導かれる。
【００１９】
その排気流通管２０は、上記のように直管状部分２１ａ，２１ｃ、２２ａ、２２ｃとＵ字状屈曲部２１ｂ，２２ｂとで構成され、その屈曲部２１ｂ，２２ｂを、その頂部の内空横断面積が、その管路すなわち排気流通管２０の最小内空横断面積の１．３倍以上になるように漸次なだらかな曲面に形成したことによって、排気をスムーズに流通させることが可能となり、エンジンに背圧が掛かって出力が低下するのを良好に防止することができるものである。
【００２０】
なお、上記実施形態は、２つのＵ字状の屈曲部２１ｂ，２２ｂを有する排気流通管２０に適用したが、上記屈曲部の数は適宜であり、また上記屈曲部および直管状部分の断面形状も適宜変更可能である。また上記実施形態は排気流通管２０を２つの管材２１，２２で構成したが、１つ若しくは２つ以上の管材で構成したものにも適用できる。
【００２１】
【実施例】
前記図１および図２に示すような排気系において、Ｕ字状屈曲部２ｃの頂部の内空横断面積が、その排気系の最小内空横断面積の約１．３倍となるように上記屈曲部２ｃをなだらかな曲面に形成して排気の流通性能を調べたところ、以下のような結果が得られた。
【００２２】
即ち、図６は上記の排気系に空気を供給したときの供給圧力と流量との関係を示すもので、図中Ａは本発明による上記実施例の場合、Ｂは上記実施例と同径でＵ字状屈曲部を有しない直管を用いた場合、ＣはＵ字状の屈曲部を直管部分と同径にした場合である。
【００２３】
上記の図からも明らかなように、本発明によるＵ字状屈曲部の頂部付近の内空横断面積を、その管路の最小内空横断面積の１．３倍になるように漸次なだらかな曲面に形成した上記Ａの排気系は、Ｕ字状の屈曲部を直管部分と同径にした上記Ｃの排気系に比べ、排気の流通抵抗が小さく、エンジンに背圧が掛かってエンジン出力が低下するようなおそれがないことが分かった。また１．３倍以上にすれば更に流通抵抗を少なくできることは、上記の結果からも明らかであるが、あまり大きくすると屈曲部の体積が増大して嵩張るので適宜の大きさに設定すればよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明によるエンジンの排気系は、上記のように排気系を構成する管路の途中に設けられた略Ｕ字状屈曲部の頂部付近の内空横断面積が、そのＵ字状屈曲部を有する管路の最小内空横断面積の１．３倍以上になるように漸次なだらかな曲面に形成するだけの極めて簡単な構成により、上記屈曲部で排気流に乱れや渦流等が殆ど生じることなく、流通抵抗を極力小さくすることが可能となり、エンジンに背圧が掛かって出力が低下するのを良好に防止できる。又その際、上記屈曲部の両側の略直管状部分の内空横断面積は必要最小限の大きさでよいから、前記従来のように直管状部分を含めて屈曲部全体を大径に形成した場合に比べ、材料コストや重量を低減できると共に、車体底部やマフラ内の狭い配置スペースでも良好に配置できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエンジンの排気系の一実施形態を示す斜視図。
【図２】（ａ）はその一部の平面図。
（ｂ）〜（ｄ）は（ａ）におけるｂ−ｂ、ｃ−ｃ、ｄ−ｄ線断面図。
【図３】（ａ）は断面形状を変更した一部の平面図。
（ｂ）〜（ｄ）は（ａ）におけるｂ−ｂ、ｃ−ｃ、ｄ−ｄ線断面図。
【図４】本発明によるエンジンの排気系の他の実施形態を示す横断平面図。
【図５】上記排気系の一部の拡大平面図。
【図６】本発明による排気系を用いて排気の流通抵抗を調べた結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１、２  排気管
２ｂ，２ｄ  直管状部分
２ｃ  屈曲部
３、４  フランジ継手
１０  マフラ本体
１１  外筒
１２、１３  端板
１４、１５  仕切板
１６、１７  膨張室
１８  共鳴室
２０  排気流通管
２１、２２  管材
２１ａ、２１ｃ、２２ａ、２２ｃ  直管状部分
２１ｂ、２２ｂ  屈曲部
３０  排気導入管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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