(57)【要約】【課題】テールパイプの通路断面積の確保により排ガスの圧損を低減した上で、テールパイプの取回しスペースを縮小して車体フレームへの架装性を向上できるエンジンの排気系のテールパイプ構造を提供する。【解決手段】断面円形状をなす一対のテールパイプ５ａ，５ｂを上下方向に並設し、両テールパイプ５ａ，５ｂの前端をケーシング２の下流端に溶接し、両テールパイプ５ａ，５ｂを右側方に向けて円弧状に湾曲成形して後端を車体フレームＦの右側部に開口させる。テールパイプ５ａ，５ｂを２本とすることで大きな通路断面積を確保し、テールパイプ５ａ，５ｂを上下方向に併設することで平面視における取回しスペースを縮小する。【選択図】図１
2009121310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に配設したケーシングにテールパイプの一端を接続し、該テールパイプの他端を大気に開放するエンジンの排気系のテールパイプ構造において、
上記テールパイプを、幅寸法に対して高さ寸法を拡大した扁平断面形状をなす１本のテールパイプ、または上下方向に並設された複数本のテールパイプとしたことを特徴とするエンジンの排気系のテールパイプ構造。
【請求項２】
上記テールパイプは、上記ケーシングの排気下流端に接続されると共に、該ケーシングの長手方向に対して略直交する水平方向に湾曲して他端を車両外部に臨ませたことを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気系のテールパイプ構造。
【請求項３】
上記テールパイプは、幅寸法に対して高さ寸法を拡大した扁平断面形状をなす１本のテールパイプであり、該テールパイプ内に排気浄化装置を収容したことを特徴とする請求項１または２記載のエンジンの排気系のテールパイプ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの排気系のテールパイプ構造に係り、詳しくは排気系に配設されたケーシングに接続されるテールパイプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気通路を流通する際の排ガスの圧損は、エンジン性能や燃費に対して大きな影響を及ぼす重要な条件であり、種々の圧損低減の対策の一つとして、テールパイプを２連とした対策がある（例えば、特許文献１参照）。当該テールパイプは、エンジンの排気通路に配設された消音器や排気浄化装置等のケーシングに接続されており、ケーシング内を流通後の排ガスを所定方向に向けて排出するものであるが、テールパイプを２連とすることにより通路断面積を拡大して圧損低減を果たしている。
【０００３】
例えば、図９は特許文献１と同種類の従来技術におけるエンジンの排気系のテールパイプ構造を示す平面図、図１０は同じく図９のX−X線断面図である。排気管１を経た排ガスはケーシング２内で図中の上方から下方へと流通し、流通後の排ガスはテールパイプ１０１ａ，１０１ｂにより車体フレームＦの右側部から外部に向けて排出される。この従来のテールパイプ構造では、一対のテールパイプ１０１ａ，１０１ｂを左右方向に併設しており、両テールパイプ１０１ａ，１０１ｂの前端をケーシング２の下流端に溶接している。全体として両テールパイプ１０１ａ，１０１ｂは水平方向に湾曲する円弧状をなし、それぞれの後端が車体フレームＦの右側部に開口している。
【特許文献１】特開２００２−１５５７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、テールパイプ１０１ａ，１０１ｂの取り回しに大きなスペースを必要とするという問題がある。
即ち、図９から明らかなように、一対のテールパイプ１０１ａ，１０１ｂは、小さい曲率半径で湾曲する右側のテールパイプ１０１ａ，１０１ｂの外周側に、大きい曲率半径で湾曲する左側のテールパイプ１０１ａ，１０１ｂが配置される位置関係のため、その取り回しのために平面視でかなりのスペースを要する。例えばトラックやバス等では、エンジンの排気系が燃料タンクやスペアタイヤ等の走行用装備と共に車体フレームＦに設置されるため、これらの走行用装備との干渉を避けながらエンジンの排気系の取り回しを設定する必要がある。このためエンジンの排気系には、平面視における取回しスペースを極力縮小することが要望されており、当然排気系の一部を構成する上記テールパイプ１０１ａ，１０１ｂの取回しスペースも縮小することが必要となる。
【０００５】
上記特許文献１のテールパイプ構造では、このような要望に反して一対のテールパイプ１０１ａ，１０１ｂが大きな取回しスペースを必要とするため、特にテールパイプ周辺に走行用装備を配置することが制限され、結果として車体フレームＦへの架装性が悪化するという問題を抱えていた。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、テールパイプの通路断面積の確保により排ガスの圧損を低減した上で、テールパイプの取回しスペースを縮小して車体フレームへの架装性を向上することができるエンジンの排気系のテールパイプ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、エンジンの排気通路に配設したケーシングにテールパイプの一端を接続し、テールパイプの他端を大気に開放するエンジンの排気系のテールパイプ構造において、テールパイプを、幅寸法に対して高さ寸法を拡大した扁平断面形状をなす１本のテールパイプ、または上下方向に並設された複数本のテールパイプとしたものである。
【０００７】
従って、幅寸法に対して高さ寸法を拡大した扁平断面形状のテールパイプでは、幅寸法に相当する径を有する１本のテールパイプと比較して大きな通路断面積が確保され、同じく上下方向に並設された複数本のテールパイプでは、同一径の１本のテールパイプと比較して大きな通路断面積が確保され、テールパイプを通過する際の排ガスの圧損が低減される。
【０００８】
また、何れの場合でも平面視におけるテールパイプの取回しスペースは１本のテールパイプと略同一であり、例えば一対のテールパイプを左右方向に併設した特許文献１の技術に比較して取回しスペースが大幅に縮小する。従って、テールパイプ周辺に他の走行用装備を容易に配置可能となる。
請求項２の発明は、請求項１において、テールパイプが、ケーシングの排気下流端に接続されると共に、ケーシングの長手方向に対して略直交する水平方向に湾曲して他端を車両外部に臨ませたものである。
【０００９】
従って、テールパイプは水平方向に湾曲して他端を車両外部に臨ませており、このようにテールパイプが湾曲している場合でも、１本のテールパイプを幅寸法に対して高さ寸法を拡大した扁平断面形状としたり、或いは複数本のテールパイプを上下方向に並設したりすることにより、テールパイプを通過する際の排ガスの圧損が低減されると共に、平面視におけるテールパイプの取回しスペースが縮小される。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２において、テールパイプが、幅寸法に対して高さ寸法を拡大した扁平断面形状をなす１本のテールパイプであり、テールパイプ内に排気浄化装置を収容したものである。
従って、テールパイプは扁平断面形状により大きな通路断面積が確保されるため、例えばケーシング内に収容されている酸化触媒等の排気浄化装置をテールパイプに収容可能となり、これによりケーシングの全長が短縮化されて周辺への他の走行用装備の配置が容易化される。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように請求項１，２の発明のエンジンの排気系のテールパイプ構造によれば、テールパイプの通路断面積の確保により排ガスの圧損を低減した上で、テールパイプの取回しスペースを縮小して車体フレームへの架装性を向上することができる。
請求項３の発明のエンジンの排気系のテールパイプ構造によれば、請求項１または２に加えて、ケーシングの全長を短縮化することによりケーシング周辺に他の走行用装備を容易に配置可能とし、車体フレームへの架装性を一層向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［第１実施形態］
以下、本発明をトラックに搭載されたエンジンの排気系のテールパイプ構造に具体化した第１実施形態を説明する。
図１は本実施形態のエンジンの排気系のテールパイプ構造を示す平面図、図２は同じく図１のII−II線断面図である。図１では上方が車両前部に相当し、図１中に破線で車体フレームＦの右側部を示している。以下の説明では、車両を基準として前後方向及び左右方向を表現する。
【００１３】
車両前部に搭載された図示しないエンジンからは後方に向けて排気管１が延設され、図示はしないが排気管１には、前段酸化触媒及びＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を収容したケーシングが設けられている。排気管１の後端は前後方向に延びる円筒状をなすケーシング２の上流端に接続され、ケーシング２内の上流側には選択還元型のＮＯx触媒３が収容され、下流側には後段酸化触媒４が収容されている。
【００１４】
前段酸化触媒、ＤＰＦ、ＮＯx触媒３及び後段酸化触媒４は排気浄化装置として機能し、ＤＰＦは排ガス中のパティキュレートを捕集し、前段酸化触媒は排ガス中のＮＯを酸化させて生成したＮＯ２をＤＰＦ上に供給して、ＤＰＦ上に堆積しているパティキュレートをＮＯ２の酸化反応により連続的に焼却する（連続再生）。また、ＤＰＦの連続再生が行われない運転領域では、パティキュレートの堆積によりＤＰＦが目詰まりを生じる以前に、排気管１内に供給した未燃燃料を燃焼させてＤＰＦを昇温しパティキュレートを強制的に焼却する（強制再生）。また、ＮＯx触媒３は、上流側の図示しない噴射ノズルが噴射する尿素水溶液から生成されたアンモニアを利用して、排ガス中のＮＯxを無害なＮ２に選択還元するＮＯx浄化作用を奏し、このときの余剰アンモニアや上記ＤＰＦの強制再生時の余剰ＣＯ，ＨＣを酸化処理する作用を後段酸化触媒４が奏する。
【００１５】
本実施形態のテールパイプ構造では、断面円形状をなす一対のテールパイプ５ａ，５ｂを上下方向に並設しており、両テールパイプ５ａ，５ｂの前端はケーシング２の下流端に溶接されている。全体として両テールパイプ５ａ，５ｂは右側方に向けて円弧状に湾曲成形され、その後端は車体フレームＦの右側部から外部に臨むように開口している。
テールパイプ５ａ，５ｂの形状をさらに詳述すると、両テールパイプ５ａ，５ｂは断面円形状のストレートパイプを素材として、曲げ加工により同一の所定曲率半径で円弧状に湾曲形成されている。これらのテールパイプ５ａ，５ｂが上下に並設されていることから、図１に示す平面視では、上側のテールパイプ５ａにより下側のテールパイプ５ｂが隠される位置関係となっている。結果として平面視における両テールパイプ５ａ，５ｂの取回しスペースは、同一形状に湾曲形成された1本のテールパイプの取回しスペースと同等の小さなものになっている。
【００１６】
上記排気管１、ケーシング２、テールパイプ５ａ，５ｂ等のエンジンの排気系は車体フレームＦに架装されるが、車体フレームＦには燃料タンクやスペアタイヤ等の走行用装備が設置されているため、これらの走行用装備との干渉を避けながらエンジンの排気系は車体フレームＦ上で取り回されている。
以上のように構成されたエンジンの排気系では、エンジンからの排ガスが排気管１により案内されてケーシング２内に導入され、ケーシング２内のＮＯx触媒３及び後段酸化触媒４を流通した後にテールパイプ５ａ，５ｂにより案内されて車体フレームＦの右側部から外部に排出される。ケーシング２内に比較してテールパイプ５ａ，５ｂ内の通路断面積は狭いことから、排ガスはケーシング２内で絞られてテールパイプ５ａ，５ｂへと移送され、さらにテールパイプ５ａ，５ｂ内で後方から右側方へと移送方向を変更された後に外部に排出される。よって、ケーシング２からテールパイプ５ａ，５ｂを経て排出されるときの排ガスの圧損は、テールパイプ５ａ，５ｂの通路断面積の影響を大きく受け、テールパイプ５ａ，５ｂの通路断面積が十分に確保されていないときには、この部分で大きな圧損を生じる。
【００１７】
本実施形態では、テールパイプ５ａ，５ｂを２連としているため、同一径の１本のテールパイプ５ａ，５ｂに比較して約２倍の通路断面積が確保されている。よって、排ガスの圧損に大きく関与するテールパイプ５ａ，５ｂの通路断面積を十分に確保し、もってテールパイプ５ａ，５ｂを流通する際の排ガスの圧損を低減して、エンジン性能や燃費を向上することができる。
【００１８】
テールパイプ５ａ，５ｂを大径化しても通路断面積は拡大できるが、周知のようにパイプ曲げ加工は、素材となるパイプの湾曲内周側を圧縮しながら湾曲外周側を引き延ばして行われることから、パイプが大径化して内外周の曲率半径の差が大きくなるほど湾曲内周側に皺が生じ易くなって加工困難となり、生産性の低下等の弊害を引き起こす。テールパイプ５ａ，５ｂを２連とした場合には個々のパイプは小径であるため容易に曲げ加工可能であり、生産性の低下等の弊害を未然に防止した上で上記作用効果を得ることができる。
【００１９】
一方、以上のようにテールパイプ５ａ，５ｂを２連としているものの、テールパイプ５ａ，５ｂ周辺の走行用装備に対する影響は、例えば特許文献１の２連テールパイプ１０１ａ，１０１ｂに比較して遥かに小さい。
即ち、エンジンの排気系は車体フレームＦ上で走行用装備との干渉を避けて設置する必要があり、この点は排気系の一部を構成するテールパイプ５ａ，５ｂも同様である。ここで、車体フレームＦ上には荷台等が架装される一方、車体フレームＦの下方は走行に必要な最低地上高を確保する必要があることから、これらの制限により車体フレームＦには上下方向に大きな設置スペースを確保できず、必然的にエンジンの排気系や走行用装備は上下に重ねて配置するよりも、前後に隣接して配置、或いは左右に隣接して配置されるケースが多い。このため、車体フレームＦ上においてエンジンの排気系や走行用装備の設置位置を決定する際には、平面視における排気系の取回しスペースや走行用装備の占有スペース等を考慮しながら決定することになる。
【００２０】
従って、テールパイプ５ａ，５ｂに関しても、その上側或いは下側に他の走行用装備を設置する必要性よりも、図１に二点鎖線で示すようにテールパイプ５ａ，５ｂの左側方や後方等に走行用装備を設置する必要性の方が格段に高い。このため、特許文献１の技術のように一対のテールパイプ１０１ａ，１０１ｂを左右方向に並設して側面視における取回しスペースを縮小することは、他の走行用装備の設置を容易化することにはほとんど貢献しない。これに対して本実施形態では、一対のテールパイプ５ａ，５ｂを上下方向に並設することにより平面視における取回しスペースを大幅に縮小しているため、例えば特許文献１の技術では不可能なテールパイプ５ａ，５ｂの左側方や後方の近接位置に走行用装備を設置可能となる。従って、テールパイプ５ａ，５ｂ周辺への他の走行用装備の配置を容易化でき、ひいては車体フレームＦへの架装性を向上することができる。
［第２実施形態］
次に、本発明を別のエンジンの排気系のテールパイプ構造に具体化した第２実施形態を説明する。
【００２１】
本実施形態のテールパイプ構造は、第１実施形態のものと比較してテールパイプの形状を変更したものであり、その他の構成は第１実施形態のものと同様である。従って、同一構成の箇所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に述べる。
図３は本実施形態のエンジンの排気系のテールパイプ構造を示す平面図、図４は同じく図３のIV−IV線断面図である。
【００２２】
本実施形態のテールパイプ構造では、第１実施形態のようにテールパイプ５ａ，５ｂを２連とする代わりに、幅寸法Ｂに対して高さ寸法Ｈを拡大した上下方向に長い扁平断面形状の１本のテールパイプ１１とすることで通路断面積を確保している。テールパイプ１１の断面形状をより詳述すると、図２に示す第１実施形態の上下一対のテールパイプ５ａ，５ｂ及びそれらの間の全領域をテールパイプ１１の内部としたものである。そして、テールパイプ１１の前端はケーシング２に接続され、テールパイプ１１は右側方に向けて円弧状に湾曲形成され、後端を車体フレームＦの右側部に開口させている。
【００２３】
なお、テールパイプ１１の湾曲は第１実施形態と同様に曲げ加工により行われ、その素材として扁平断面形状のストレートパイプが使用される点だけが相違する。
以上のテールパイプ１１の断面形状の設定により、通路断面積に関しては第１実施形態のテールパイプ５ａ，５ｂと比較して一層拡大されていることから、より排ガスの圧損を低減することができる。
【００２４】
また、第１実施形態のテールパイプ５ａ，５ｂより通路断面積を拡大しながらも、曲げ加工により湾曲形成したときの内外周の曲率半径の差は第１実施形態のものと相違なく、容易に曲げ加工を実施して生産性の低下を未然に防止することができる。
また、通路断面積を拡大しながらも、平面視におけるテールパイプ１１の取回しスペースは第１実施形態のテールパイプ５ａ，５ｂと同等の小さなものになっている。従って、第１実施形態と同じく、テールパイプ１１の左側方や後方の近接位置に走行用装備を設置可能であり、テールパイプ１１周辺への他の走行用装備の配置を容易化して車体フレームＦへの架装性を向上することができる。
［第３実施形態］
次に、本発明を別のエンジンの排気系のテールパイプ構造に具体化した第３実施形態を説明する。
【００２５】
本実施形態のテールパイプ構造は、第２実施形態と同じく上下方向に長い扁平断面形状をなすテールパイプ２１内に後段酸化触媒４を収容している点にあり、その他の構成は第１，２実施形態のものと同様である。従って、同一構成の箇所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に述べる。
図５は本実施形態のエンジンの排気系のテールパイプ構造を示す平面図、図６は同じく図５のVI−VI線断面図である。
【００２６】
本実施形態では後段酸化触媒４を収容するためのテールパイプ２１の延長化に対応して、第１，２実施形態の場合よりケーシング２が車体の左右方向の中央寄りに配設されている。また、ケーシング２は後段酸化触媒４を収容する必要がなくなることから、その前後長が短縮化されている。
テールパイプ２１は第１実施形態と同じく右側方に向けて円弧状に湾曲形成され、湾曲領域の終端から右側方に向けて直線状に延びて車体フレームＦの右側部に開口している。また、テールパイプ２１は幅寸法Ｂに対して高さ寸法Ｈを拡大した上下方向に長い扁平断面形状をなしており、テールパイプ２１内の直線部分に後段酸化触媒４が収容されている。上下方向に長い扁平断面形状のテールパイプ２１は、断面円形状の通常のテールパイプに比較して通路断面積が格段に大きいため、後段酸化触媒４を収容可能となる。
【００２７】
ここで、テールパイプ２１の通路断面積はケーシング２よりは狭く、ケーシング２内に比較するとテールパイプ２１内では収容可能な後段酸化触媒４の容量が制限される。しかしながら、ＮＯx触媒３と後段酸化触媒４とを比較した場合、周知のように後段酸化触媒４はＮＯx触媒３ほどの容量を要求されないため、テールパイプ２１内に収容可能な断面積や長さの後段酸化触媒４により要求される浄化機能を十分に確保できる。
【００２８】
そして、以上のテールパイプ構造によれば、重複する説明はしないが、第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
しかも、後段酸化触媒４をテールパイプ２１内に収容することによりケーシング２の全長を短縮化でき、この要因も、他の走行用装備の配置を容易化して車体フレームＦへの架装性を向上することに貢献する。また、ケーシング２の前後長を短縮化しなければ、内部に収容したＮＯx触媒３の前後長を延長化でき、もってＮＯx浄化性能を向上できるという別の利点が得られる。
【００２９】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では、トラックに搭載されたエンジンの排気系のテールパイプ構造に具体化し、テールパイプ５ａ，５ｂ，１１，２１が接続されたケーシング２内に排気浄化装置としてＮＯx触媒３や後段酸化触媒４を収容したが、適用対象となる車両の種別、及びケーシング２の用途はこれに限ることはなく、例えば乗用車に適用してもよいし、ケーシング２を内部に拡張室等を設けた消音器として構成してもよい。
【００３０】
また、上記各実施形態では、ケーシング２の排気下流端にテールパイプ５ａ，５ｂ，１１，２１を接続して右側方に向けて湾曲成形したが、これに限ることはない。例えば図７に示すように、ケーシング２の外周面に直線状をなす一対のテールパイプ３１ａ，３１ｂの一端を接続して、その他端を車両側部に開口させてもよい。この場合でも、一対のテールパイプ３１ａ，３１ｂを上下方向に併設することで上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、テールパイプ５ａ，５ｂ，３１ａ，３１ｂの本数は２本に限ることはなく、３本以上としてもよい。
【００３１】
また、上記各実施形態では、テールパイプ５ａ，５ｂ，１１，２１を曲げ加工により湾曲形成したが、テールパイプ５ａ，５ｂ，１１，２１を湾曲させる手法は曲げ加工に限ることはなく、例えば複数のパーツを相互に溶接して所望の湾曲形状のテールパイプ５ａ，５ｂ，１１，２１を製作してもよい。
また、テールパイプ５ａ，５ｂ，１１は必ずしも側方に曲げる必要はなく、ケーシング２の後方にスペースがある場合には、テールパイプ５ａ，５ｂ，１１を直線状として、その排ガスの開口を、後方斜め下、側方、側方斜め下、または下方等に向けるようにしてもよい。また、一対のテールパイプでは、上記排ガスの開口の組み合わせでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態のエンジンの排気系のテールパイプ構造を示す平面図である。
【図２】同じく図１のII−II線断面図である。
【図３】第２実施形態のエンジンの排気系のテールパイプ構造を示す平面図である。
【図４】同じく図３のIV−IV線断面図である。
【図５】第３実施形態のエンジンの排気系のテールパイプ構造を示す平面図である。
【図６】同じく図５のVI−VI線断面図である。
【図７】別例のエンジンの排気系のテールパイプ構造を示す平面図である。
【図８】同じく図７のＡ矢視図である。
【図９】従来技術のエンジンの排気系のテールパイプ構造を示す平面図である。
【図１０】同じく図９のX−X線断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  排気管（排気通路）
２  ケーシング
４  後段酸化触媒（排気浄化装置）
５ａ，５ｂ，１１，２１，３１ａ，３１ｂ  テールパイプ
Ｈ  高さ寸法
Ｂ  幅寸法
【図１】
2009121310.tif 000003
【図２】
2009121310.tif 000004
【図３】
2009121310.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009121310.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009121310.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009121310.tif 000011
【図１０】
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