JP2003049640A - エンジンの排気系構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ターボ過給機２を通過した排気ガスは螺旋流と
なり、触媒９の直上流の排気通路に曲がり部７がある
と、触媒９の上流端面における排気ガスの流速分布が偏
ったものになることを防止する。 【解決手段】排気ガスが螺旋流となって流れる直線部６
と、該直線部６に続いて該直線部６と直交する軸回りに
曲がった曲がり部７と、該曲がり部７から触媒９の上流
端面に至る拡径部８とを備えたエンジンの排気系構造に
おいて、曲がり部８に排気ガスの流れを分ける分流部１
１を設け、排気ガスの流速分布が偏りを少なくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの排気系構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にエンジンの排気管には排気ガスを
浄化するための触媒コンバータが結合されている。この
触媒コンバータの触媒を有効に利用するためには、排気
ガスがコンバータ上流端の全面にわたって均等に流入す
ることが望まれる。この点に関し、特開平８−２１２３
１号公報には、排気マニホールドの集合部に触媒コンバ
ータを直結したとき、集合部に近接した気筒から排出さ
れる排気ガスが触媒コンバータの一部の領域に高温のま
ま直線状に流入する問題について記載されている。その
解決手段は、排気マニホールドの集合部に上記高温の排
気ガスの流れを偏向させる堰を設ける、というものであ
る。すなわち、高温の排気ガスを偏向させることによ
り、排気流を拡散させて排気ガスを触媒コンバータ全体
にできるだけ均等に流入させる、というものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】排気ガス浄化用触媒の
早期活性を図るには上述の如く触媒コンバータを排気マ
ニホールドの集合部に直結し、触媒コンバータに高温の
排気ガスが流入するようにすればよい。

【０００４】しかし、図１に示すように、触媒コンバー
タ１よりも上流側にターボ過給機２を設ける場合、自動
車エンジンルーム内の各種機器のレイアウトの関係で、
ターボ過給機２から直線状に延びる排気管を途中で曲げ
てその下流側に触媒コンバータ１を結合しなければなら
ないことがある。図１において、３はエンジン、４はタ
ーボ過給機２に集合部が連結された排気マニホールドで
ある。５は排気通路であり、ターボ過給機２から直線状
に延びる直線部６、該直線部６の下流端に続く曲がり部
７、並びに曲がり部７から通路径が拡大して触媒９の上
流端面に至る拡径部８とを備えている。

【０００５】このような構成であれば、排気ガスは、タ
ーボ過給機２のタービン２ａの回転の影響により、直線
部６においては排気ガスが通路内面に沿って旋回しなが
ら進む螺旋流となるが、触媒９に流入する排気ガスの流
速は触媒各部で大きく異なるものになる。これは、直線
部６で螺旋流となっている排気ガスが曲がり部７に至っ
たとき、排気ガス全体の進行方向は変わるものの、旋回
方向は変わらず、螺旋流であった排気ガス流が曲がり部
７を通過するときに直線流に変わり、曲がり部７の内周
側の壁面に沿って巻き込まれるように流れるためであ
る。

【０００６】つまり、排気ガスの流れを矢符で示すよう
に、直線部６を通路内面に沿って旋回しながら進んでい
た排気ガスは、曲がり部７に至ると、旋回を継続させる
ための管壁が言わばなくなった状態になっているから、
旋回の勢いで直線流に変わり曲がり部を一気に抜けるも
のである。

【０００７】このような螺旋流から直線流への急激な変
化は、直線部６の中心軸と触媒９の中心軸とが直角又は
鋭角に交わり、且つ曲がり部７の内周側の曲率半径が小
さい場合に顕著になる。すなわち、曲がり部７が８０度
〜１２０度程度の円弧状に形成され、曲がり部７の最内
周側の曲率半径が管内径の1/10〜1/3程度である場合で
ある。

【０００８】図２はシミュレーションによって得た排気
ガスの代表的な流線を示す。直線部６を螺旋流で進んで
きた排気ガスは曲がり部７で直線流に近い状態に変わ
り、曲がり部７の内周側の壁面に沿うように流れて触媒
９へ向かっている。図３にそのときの触媒９の上流端面
の排気ガス流速の分布を示すように（同図の閉曲線は排
気ガスの等流速線であり、多重になった等流速線は内側
になるほど流速が高い。）、曲がり部７の内周側に対応
する部位に流速の高い排気ガスが強く集中している。つ
まり、流速の偏りが強くなっている。従って、触媒９は
その触媒全体が排気ガスの浄化に有効に利用されず、ま
た、局部的に劣化し易くなる。

【０００９】本発明は、このような排気ガスが螺旋流と
なって流れる直線部に続けて曲がり部を設けた場合に、
触媒に流入する排気ガスの流速が触媒各部で大きく異な
るものになる、という問題を解決するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンの排
気通路に排気ガスを浄化する触媒が設けられているエン
ジンの排気系構造であって、上記排気通路は、エンジン
の排気ガスが通路内面に沿って旋回しながら進む螺旋流
となって流れる直線部と、上記直線部の下流端に続いて
該直線部と直交する軸回りに曲がった曲がり部と、上記
曲がり部から通路径が拡大して上記触媒の上流端面に至
る拡径部とを備え、上記曲がり部に上記排気ガスの流れ
を分ける分流部が設けられていることを特徴とする。

【００１１】従って、直線部を螺旋流となって流れてく
る排気ガスは曲がり部に入ると流れが分流部によって分
断されるから、流速の高い排気ガスが触媒の上流端面の
１箇所に強く集中することが避けられる。しかも、螺旋
流が分流部に至った場合、この分流部がいわゆる邪魔板
となって螺旋流の旋回力が弱められる（旋回運動エネル
ギーが圧力エネルギーに変換される）から、螺旋流が当
該旋回力によって直線流に変わっても、曲がり部の内周
面に沿って強く巻き込まれることがなくなる。よって、
排気ガスが触媒の上流端面において分散され易くなり、
流速の高い排気ガスが局部的に強く集中することが避け
られる。このため、触媒全体を排気ガスの浄化に有効に
利用する上で有利になり、また、触媒が局部的に早期に
劣化することを避ける上で有利になる。

【００１２】本発明は、上記曲がり部が８０度〜１２０
度程度の円弧状に形成され、該曲がり部の管内の最内周
側の曲率半径が管内径の1/10〜1/3程度である場合に特
に有効である。

【００１３】上記分流部は、板面が上記曲がり部と同様
に上記直線部と直交する軸回りに曲がった曲板によって
形成することができる。このようにすれば、曲がり部の
外周側を通過する排気ガスは内周側を通過する排気ガス
よりも流速が遅くなり、この流速が異なる排気ガス同士
が分流部（曲板）を通過して合流するときに、排気ガス
の流れに乱れを生じ、排気ガスが触媒の上流端面全体に
分散され易くなる。

【００１４】上記分流部は、板面が上記直線部と直交す
る上記軸に垂直になった平板によって形成することがで
きる。このようにすれば、平板によって曲がり部の内周
側と外周側とに分断された２つの排気ガス流の流速は略
等しくなり、流速の高い排気ガスが触媒上流端面の１箇
所に強く集中することが避けられる。

【００１５】しかも、分断された一方の排気ガス流は平
板に沿った流れとなるように整流されるから、触媒の上
流端面の中心に指向し易くなる。また、分断された他方
の排気ガス流は曲がり部の管壁に沿って流れるため、旋
回力が少し残り、分流部を通り抜けたときに上記一方の
排気ガス流と合流して触媒上流端面の中心を指向するよ
うになる。

【００１６】上記平板状の分流部は、上記曲がり部の外
周側の壁面より内周側に突設し、且つ該分流部と内周側
の壁面との間に隙間を形成するようにしてもよい。これ
により、排気ガスの分流効果は低くなるが、分流部が排
気ガスの流れに抵抗する度合が低くなり、エンジンに対
する背圧が高くなることを避ける上で有利になる。

【００１７】上記分流部は、上記曲がり部の上流端から
下流端に至るまで延ばすことが好ましい。これにより、
分流効果を高めることができ、特に、曲がり部の上流端
において螺旋流を分断することができるから、その旋回
力を弱め、曲がり部を通過する直線流の流速を落とす上
で有利になる。

【００１８】上記曲がり部の下流端の中心軸と上記触媒
の中心軸とは、略一致させるようにしても、互いにずれ
たオフセット状態にしてもよい。

【００１９】また、本発明は、エンジンの排気通路に排
気ガスを浄化する触媒が設けられているエンジンの排気
系構造であって、上記排気通路は、エンジンの排気ガス
が通路内面に沿って旋回しながら進む螺旋流となって流
れる直線部と、上記直線部の下流端に続いて該直線部と
直交する軸回りに曲がった曲がり部と、上記曲がり部か
ら通路径が拡大して上記触媒の上流端面に至る拡径部と
を備え、上記曲がり部は、滑らかに曲がっており、上記
曲がり部の下流端の中心軸に対して上記触媒の中心軸が
上記直線部の長手方向の上流側にずれていることを特徴
とする。

【００２０】すなわち、曲がり部を滑らかに曲がったも
のにすると、上述の如く螺旋流から直線流に変化した排
気ガスは、曲がり部の内周側の壁面に沿って流れる。こ
の曲がり部の内周側は、上記直線部の長手方向で言えば
その上流側に対応する。そこで、本発明は、上記曲がり
部の下流端の中心軸に対して上記触媒の中心軸を上記直
線部の長手方向上流側にずらすことにより、排気ガスを
触媒の上流端面の中央（上記直線部の長手方向で考えた
ときの中央）に指向させ易くしたものである。これによ
り、触媒全体を排気ガスの浄化に有効に利用するととも
に、触媒の局部的な劣化を避ける上で有利になる。

【００２１】また、本発明は、エンジンの排気通路に排
気ガスを浄化する触媒が設けられているエンジンの排気
系構造であって、上記排気通路は、エンジンの排気ガス
が通路内面に沿って旋回しながら進む螺旋流となって流
れる直線部と、上記直線部の下流端に続いて該直線部と
直交する軸回りに曲がった曲がり部と、上記曲がり部か
ら通路径が拡大して上記触媒の上流端面に至る拡径部と
を備え、上記直線部の中心軸と上記触媒の中心軸とは直
角又は鋭角に交わり、上記曲がり部は、上記直線部と直
交する軸を回る最内周側が上記直線部から上記拡径部に
至るまで順次鈍角で折れ曲がっていることを特徴とす
る。

【００２２】このようにすれば、排気ガスの螺旋流が曲
がり部に至っても、その最内周側の各直線部が鈍角で連
なっているから、一気に直線流に変化することがなくな
る。つまり、螺旋流が曲がり部を抜けるときも保存され
易くなり、排気ガスを触媒の上流端面全体に均等に流入
させることに、すなわち、触媒全体を排気ガスの浄化に
有効に利用するとともに、触媒の局部的な劣化を避ける
上で有利になる。

【００２３】また、本発明は、エンジンの排気通路に排
気ガスを浄化する触媒が設けられているエンジンの排気
系構造であって、上記排気通路は、エンジンの排気ガス
が通路内面に沿って旋回しながら進む螺旋流となって流
れる直線部と、上記直線部の下流端に続いて該直線部と
直交する軸回りに曲がった曲がり部と、上記曲がり部か
ら通路径が拡大して上記触媒の上流端面に至る拡径部と
を備え、上記曲がり部は、上記直線部と直交する軸を回
る最内周側が上記直線部から上記拡径部に至るまで順次
鈍角で折れ曲がり、上記曲がり部の下流端の中心軸に対
して上記触媒の中心軸が上記直線部の長手方向の上流側
にずれており、上記直線部と直交する上記軸の方向を幅
方向とする板状に形成され、上記曲がり部の中間部位か
ら下流端まで延びていて、上記排気ガスの流れを上記曲
がり部の内周側と外周側とに分ける分流部と、上記直線
部と直交する上記軸の方向を幅方向とする板状に形成さ
れ、上記分流部に続いて上記曲がり部の下流端から上記
触媒の中心に向かって延びた整流部とを備えていること
を特徴とする。

【００２４】上述の如く、曲がり部の最内周側が鈍角で
折れ曲がっている場合、螺旋流が曲がり部を抜けるとき
も保存され易くなるが、曲がり部の下流端の中心軸に対
して触媒の中心軸が直線部の長手方向の上流側にずれて
いる場合、螺旋流が保存される結果、排気ガスが触媒の
上流端面の中心から直線部の長手方向の下流側にずれた
位置を指向し易くなる。

【００２５】そこで、本発明は、曲がり部の中間部位か
ら下流端の間で排気ガスの流れを分流部によって分け、
さらに、この分流部に続く整流部によって上記排気ガス
の流れを上記触媒の中心に向かうように変更するように
したものである。従って、触媒全体を排気ガスの浄化に
有効に利用するとともに、触媒の局部的な劣化を避ける
上で有利になる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、エンジ
ンの排気ガスが螺旋流となって流れる直線部と、該直線
部に続いて該直線部と直交する軸回りに曲がった曲がり
部と、該曲がり部から触媒の上流端面に至る拡径部とを
備えたエンジンの排気系構造において、曲がり部に上記
排気ガスの流れを分ける分流部が設けられているから、
流速の高い排気ガスが触媒上流端面の１箇所に強く集中
することが避けられ、触媒全体を排気ガスの浄化に有効
に利用するとともに、触媒の局部的な早期劣化を避ける
上で有利になる。

【００２７】上記分流部を、板面が上記曲がり部と同様
に上記直線部と直交する軸回りに曲がった曲板によって
形成すれば、排気ガスを触媒の上流端面全体に分散させ
る上で有利になる。

【００２８】上記分流部を、板面が上記直線部と直交す
る上記軸に垂直になった平板によって形成すれば、排気
ガス流を触媒の上流端面の中心に指向させる上で有利に
なる。

【００２９】また、本発明によれば、エンジンの排気ガ
スが螺旋流となって流れる直線部と、該直線部に続いて
該直線部と直交する軸回りに曲がった曲がり部と、該曲
がり部から触媒の上流端面に至る拡径部とを備えたエン
ジンの排気系構造において、上記曲がり部を滑らかに曲
がったものにし、この曲がり部の下流端の中心軸に対し
て触媒の中心軸を上記直線部の長手方向の上流側にずら
したから、排気ガス流を触媒の上流端面の中央に指向さ
せ易くなり、触媒全体を排気ガスの浄化に有効に利用す
るとともに、触媒の局部的な劣化を避ける上で有利にな
る。

【００３０】また、本発明によれば、エンジンの排気ガ
スが螺旋流となって流れる直線部と、該直線部に続いて
該直線部と直交する軸回りに曲がった曲がり部と、該曲
がり部から触媒の上流端面に至る拡径部とを備え、直線
部の中心軸と触媒の中心軸とが直角又は鋭角に交わった
エンジンの排気系構造において、曲がり部の最内周側を
上記直線部から拡径部に至るまで順次鈍角で折れ曲がっ
たものにしたから、螺旋流が曲がり部を抜けるときに保
存され易くなり、排気ガスを触媒の上流端面全体に均等
に流入させる上で有利になる。

【００３１】また、本発明によれば、エンジンの排気ガ
スが螺旋流となって流れる直線部と、該直線部に続いて
該直線部と直交する軸回りに曲がった曲がり部と、該曲
がり部から触媒の上流端面に至る拡径部とを備え、直線
部の中心軸と触媒の中心軸とが直角又は鋭角に交わって
いるとともに、曲がり部の下流端の中心軸に対して触媒
の中心軸が上記直線部の長手方向の上流側にずれたエン
ジンの排気系構造において、曲がり部の最内周側を上記
直線部から拡径部に至るまで順次鈍角で折れ曲がったも
のにし、曲がり部の中間部位から下流端まで延びる分流
部と、該分流部に続いて上記曲がり部の下流端から上記
触媒の中心に向かって延びた整流部とを設けたから、排
気ガスの流れを分流部によって分け、さらに、整流部に
よって排気ガスの流れを触媒の中心に向かうように変更
することができ、触媒全体を排気ガスの浄化に有効に利
用するとともに、触媒の局部的な劣化を避ける上で有利
になる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００３３】＜実施形態１＞本実施形態に係るエンジン
の排気系の基本構成は図１に示す通りであり、図４及び
図５に要部を示している。図４に示す直線部６は円筒状
のものであって、図１に示すターボ過給機２のタービン
室より自動車の車幅方向に直線状に延びている。直線部
６の下流端に続く曲がり部７も直線部６と同径の円筒状
のものであって、直線部６に直交する軸回りに滑らかに
曲がっている。曲がり部７の下流端に接続された触媒コ
ンバータ１は、図１に示すように触媒容器に排気ガスを
浄化するための触媒９を収容してなるものである。

【００３４】触媒容器は中央部に上記直線部６よりも大
径に形成された円筒状の触媒収容部を有し、この触媒収
容部の上流側は上記曲がり部７から通路径が拡大して触
媒９の上流端面に至る拡径部８に形成されている。触媒
収容部の下流側は径が漸次小さくなったコーン状（縮径
部）に形成されている。曲がり部７の下流端の中心軸と
触媒コンバータ１の触媒収容部の中心軸、すなわち、触
媒９の中心軸Ｃ１とは一致している。また、触媒９の中
心軸Ｃ１と直線部６の中心軸Ｃ２とは鋭角に交わってい
る。このため、本例の曲がり部７は１１０度程度の円弧
状に形成されている。曲がり部７の最内周側の曲率半径
は管内径の1/7程度である。

【００３５】そうして、上記曲がり部７には、板面が上
記直線部６に直交する軸回りに曲がり部７と同心状に曲
がった分流板１１が設けられている。すなわち、この分
流板１１は、上記直線部６と直交する上記軸の方向を幅
方向としていて、曲がり部７の通路中心を該曲がり部７
の上流端から下流端に至るまで延びている。換言すれ
ば、分流板１１は、曲がり部７の通路中心を上記直線部
６と直交する上記軸の方向に横切っている。

【００３６】従って、ターボ過給機２のタービンの回転
により直線部６を螺旋状に進んでくる排気ガス流は、曲
がり部７に入ると、図４及び図５に矢符付き流線で示す
ように、分流板１１によって内周側と外周側とに分かれ
る。その際、分流板１１が邪魔板となって螺旋流の旋回
力が弱められるから、曲がり部７の内周側を通過する排
気ガスは曲がり部７の内周面に沿って巻き込まれること
が少なくなる。つまり、排気ガス流が図５に示すように
触媒９の上流端面の全体に分散され易くなる。また、曲
がり部７の外周側を通過する排気ガス流も旋回力による
巻き込みはないから、同様に分散され易くなる。

【００３７】また、曲がり部７の外周側を通過する排気
ガスは内周側を通過する排気ガスよりも流速が遅くな
る。そうして、この流速が異なる排気ガス同士が曲がり
部７を通過して合流するときに、排気ガスの流れに乱れ
を生じ、排気ガスが触媒９の上流端面全体に分散され易
くなる。

【００３８】よって、図５の触媒９の上流端面に排気ガ
ス流速の分布を示すように、流速の高い排気ガスが触媒
上流端面の１箇所に強く集中することが避けられる。

【００３９】＜実施形態２＞本実施形態に係るエンジン
の排気系の基本構成は図１に示す通りであり、図６及び
図７に要部を示している。本実施形態は、分流板１１の
構成が実施形態１とは異なり、他は同じである。

【００４０】本実施形態の分流板１１は、板面が直線部
６と直交する上記軸に垂直になった平板によって形成さ
れている。すなわち、分流板１１は、曲がり部７の内周
側を中心に曲がり部７の上流端から下流端にわたって開
いた扇形であり、曲がり部７の通路中心を横切ってい
る。

【００４１】従って、ターボ過給機２のタービンの回転
により直線部６を螺旋状に進んでくる排気ガス流は、曲
がり部７に入ると、図６及び図７に矢符付き流線で示す
ように、分流板１１によって上記直線部６と直交する上
記軸方向の両側に分かれ、この２つの排気ガス流の流速
は略等しくなる。分断された一方の排気ガス流は分流板
１１に沿った流れとなるから、触媒９の上流端面の中心
に指向し易くなる。また、分断された他方の排気ガス流
は曲がり部７の壁面に沿って流れるため、旋回力が少し
残り、曲がり部７を通り抜けたときに上記一方の排気ガ
ス流と合流して触媒９の上流端面の中心を指向するよう
になる。

【００４２】また、分流板１１が邪魔板となって螺旋流
の旋回力が弱められるから、分流板１１の両側を通過す
る排気ガスは曲がり部７の内周面に沿って巻き込まれる
ことが少なくなる。

【００４３】＜実施形態３＞本実施形態に係るエンジン
の排気系の基本構成は図１に示す通りであり、図８に要
部を示している。本実施形態は、直線部６及び滑らかな
曲がり部７については実施形態１と同じであるが、曲が
り部７の下流端の中心軸Ｃ３に対して触媒９の中心軸Ｃ
１が直線部６の長手方向の上流側にずれている点、並び
に分流板が設けられていない点で相違する。

【００４４】従って、本実施形態の場合、分流板が設け
られていないため、直線部６を螺旋状に進んでくる排気
ガス流は曲がり部７に入ると、旋回力によって直線流に
変わり、曲がり部７の内周側の壁面に沿うようにして触
媒９へ向かう。しかし、触媒９の中心軸Ｃ１が曲がり部
７の下流端の中心軸Ｃ３に対して直線部６の長手方向の
上流側にずれているから、排気ガスは触媒９の上流端面
の中央（上記直線部の長手方向で考えたときの中央）を
指向するようになる。しかも、上記中心軸のずれによ
り、曲がり部７の内周側の壁面に続く拡径部８の壁面の
逃げ角（該内周側の壁面に対する逃げ角）が大きくなっ
ているから、曲がり部７の内周側の壁面に沿って流れる
排気ガスが拡径部８に至ったときに壁面から離れ易くな
る。このため、排気ガスは触媒９の上流端面の中央へ向
かい易くなる。

【００４５】＜実施形態４＞本実施形態に係るエンジン
の排気系の基本構成は図１に示す通りであり、図９及び
図１０に要部を示している。

【００４６】すなわち、触媒９の中心軸Ｃ１と直線部６
の中心軸Ｃ２とは鋭角に交わり、触媒９の中心軸Ｃ１と
曲がり部７の下流端の中心軸Ｃ３とは一致している。直
線部６から拡径部８に至る間の曲がり部７は、直線部６
に対して鈍角で折れ曲がった直線状の第１折れ部７ａ
と、該第１折れ部７ａに対して鈍角で折れ曲がった直線
状の第２折れ部７ｂとによって構成されている。各々の
折れ角は１３０度である。但し、折れ角は１２０度〜１
５０度とすることができ、また、折れ部の数は３又は４
にすることができる。

【００４７】従って、排気ガスの螺旋流が直線部６から
曲がり部７に至っても、この曲がり部７は直線状の折れ
部７ａ，７ｂが鈍角で連なってなるものであるから、各
折れ部７ａ，７ｂの直線状に延びる壁面が排気ガスの旋
回を維持させながら、その進行方向を少しずつ（本実施
形態では５０度ずつ）変更させる働きをする。このた
め、螺旋流が曲がり部７を抜けるときも保存され易くな
り、排気ガスが触媒９の上流端面全体に分散して流入す
るようになる。

【００４８】＜実施形態５＞本実施形態に係るエンジン
の排気系の基本構成は図１に示す通りであり、図１１に
要部を示し、図１２に触媒９の上流端面における排気ガ
スの流速分布を示している。

【００４９】すなわち、本実施形態は、直線部６及び折
れ曲がった曲がり部７については実施形態４と同じであ
るが、触媒９の中心軸Ｃ１が曲がり部７の下流端の中心
軸Ｃ３に対して直線部６の長手方向の上流側にずれてい
る点、並びに曲がり部７の下流端近くから拡径部８にわ
たって分流・整流板１２を設けている点で相違する。

【００５０】すなわち、分流・整流板１２は、直線部６
と直交する上記軸の方向を幅方向とする板状に形成され
ていて、曲がり部７の第２折れ部７ｂの途中から下流端
まで延び排気ガスの流れを分ける分流部１２ａと、この
分流部１２ａに続いて拡径部８を曲がり部７の下流端か
ら触媒９の中心に向かって延びた整流部１２ａとを備え
てなる。分流部１２ａは曲がり部７の通路中心を横切っ
ている。

【００５１】本実施形態のように曲がり部７が鈍角で折
れ曲がり且つ触媒９の中心軸Ｃ１が曲がり部７の下流端
の中心軸Ｃ３に対してずれている場合、上記分流・整流
板１２がないときは、図１３に示すような排気ガス流と
なる。すなわち、螺旋流が曲がり部８を抜けても保存さ
れる結果、排気ガスが触媒９の上流端面の中心から直線
部６の長手方向の下流側にずれた位置を指向する。ま
た、螺旋流から直線流に変化した排気ガス流は曲がり部
７の第１折れ部７ａの内周側壁面を伝って外周側へ向か
う。図１４はそのときの触媒９の上流端面における排気
ガスの流速分布を示すものであり、曲がり部７の外周側
に対応する部位に流速の高い排気ガスが集中している。

【００５２】これに対して、本実施形態の場合は、直線
部６から曲がり部７に流入した排気ガスの流れは、分流
・整流板１２の分流部１２ａによって曲がり部７の内周
側と外周側とに分かれる。そして、内周側の排気ガス流
は分流部１２ａに続く整流部１２ｂによって触媒９の中
心側（直線部６の長手方向の上流側）に向かうように変
向される。曲がり部７の内周側は螺旋流から直線流に変
化した流速の高い排気ガス流になっているが、この排気
ガス流が触媒９の中心側へ向かうことにより、図１２に
示すように触媒９の上流端面においては、その中心部に
流速の高い排気ガスが集まり易くなり、また、流速の高
い排気ガス流の分散度も高くなる。

【００５３】上記分流部１２ａは、矢符Ａのように曲が
り部７の第１折れ部７ａを流れる排気ガス流の入射角が
４０〜５０度になるように設けられ、整流部１２ｂは、
矢符Ｂのように第２折れ部７ｂを流れる排気ガス流の入
射角が４０〜５０度になるように設けられている。

【００５４】＜実施形態６＞本実施形態は図１５に示
し、実施形態２の変形例である。すなわち、分流板１１
は実施形態２と同じく板面が直線部６と直交する軸に垂
直になった平板によって形成されているが、この分流板
１１は曲がり部７の外周側の壁面より内周側に向かって
突設され、その突出端縁と内周側壁面との間に隙間１３
が形成されている。

【００５５】従って、隙間１３がある分、排気ガスの分
流効果は低くなるが、分流板１１が排気ガスの流れに抵
抗する度合が低くなり、エンジンに対する背圧が大きく
なることを避ける上で有利になる。

【００５６】なお、先に説明した他の実施形態において
も、その分流板又は分流・整流板は、その両側縁のうち
の一方を排気通路の壁面から離して隙間を設けるように
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンの排気系構造の基本構成を示す概略
図。

【図２】本発明の課題とする排気ガス流の偏在を示す排
気系の断面図。

【図３】本発明の課題とする排気ガス流の偏在を示す触
媒上流端面の流速分布図。

【図４】本発明の実施形態１に係る排気系及び代表的な
排気ガス流を示す断面図。

【図５】同実施形態の代表的な排気ガス流及び流速分布
を図４のａ矢視で示す図。

【図６】本発明の実施形態２に係る排気系及び代表的な
排気ガス流を示す断面図。

【図７】同実施形態の代表的な排気ガス流及び流速分布
を図６のｂ矢視で示す図。

【図８】本発明の実施形態３に係る排気系及び代表的な
排気ガス流を示す断面図。

【図９】本発明の実施形態４に係る排気系の側面図。

【図１０】同実施形態の排気系及び代表的な排気ガス流
を示す断面図。

【図１１】本発明の実施形態５に係る排気系及び代表的
な排気ガス流を示す断面図。

【図１２】同実施形態の触媒上流端面の排気ガス流速の
分布図。

【図１３】同実施形態の比較例の排気系及び代表的な排
気ガス流を示す図。

【図１４】同比較例の触媒上流端面の排気ガス流速の分
布図。

【図１５】本発明の実施形態６に係る排気系の断面図。

【符号の説明】

１ 触媒コンバータ ２ ターボ過給機 ３ エンジン ４ 排気マニホールド ５ 排気通路 ６ 直線部 ７ 曲がり部 ７ａ 第１折れ部 ７ｂ 第２折れ部 ８ 拡径部 ９ 触媒 １１ 分流板 １２ 分流・整流板 １２ａ 分流部 １２ｂ 整流部 １３ 隙間

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G004 AA01 AA09 BA03 BA06 DA01 DA04 DA21 FA04 FA07 3G091 AA02 AA10 AA28 AB01 BA01 BA38 BA39 CA27 GA06 GA21 GA23 HA03 HA46 HB01 HB06 3H025 BA25 BB02 4D048 CA05 CA07 CC21 CC24 CC31 CC35

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排気通路に排気ガスを浄化す
   る触媒が設けられているエンジンの排気系構造であっ
   て、 上記排気通路は、エンジンの排気ガスが通路内面に沿っ
   て旋回しながら進む螺旋流となって流れる直線部と、 上記直線部の下流端に続いて該直線部と直交する軸回り
   に曲がった曲がり部と、 上記曲がり部から通路径が拡大して上記触媒の上流端面
   に至る拡径部とを備え、 上記曲がり部に上記排気ガスの流れを分ける分流部が設
   けられていることを特徴とするエンジンの排気系構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されているエンジンの排
   気系構造において、 上記分流部は、板面が上記曲がり部と同様に上記直線部
   と直交する軸回りに曲がった曲板によって形成され、排
   気ガスを曲がり部の内周側と外周側とに分けることを特
   徴とするエンジンの排気系構造。
3. 【請求項３】 請求項１に記載されているエンジンの排
   気系構造において、 上記分流部は、板面が上記直線部と直交する上記軸に垂
   直になった平板によって形成され、排気ガスを上記軸の
   方向の両側に分けることを特徴とするエンジンの排気系
   構造。
4. 【請求項４】 請求項３に記載されているエンジンの排
   気系構造において、 上記分流部は、上記曲がり部の外周側の壁面より内周側
   に突設され、且つ該分流部と内周側の壁面との間に隙間
   が形成されていることを特徴とするエンジンの排気系構
   造。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれか一に記
   載されているエンジンの排気系構造において、 上記分流部は、上記曲がり部の上流端から下流端に至る
   まで延びていることを特徴とするエンジンの排気系構
   造。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれか一に記
   載されているエンジンの排気系構造において、 上記曲がり部の下流端の中心軸と上記触媒の中心軸とが
   略一致していることを特徴とするエンジンの排気系構
   造。
7. 【請求項７】 エンジンの排気通路に排気ガスを浄化す
   る触媒が設けられているエンジンの排気系構造であっ
   て、 上記排気通路は、エンジンの排気ガスが通路内面に沿っ
   て旋回しながら進む螺旋流となって流れる直線部と、 上記直線部の下流端に続いて該直線部と直交する軸回り
   に曲がった曲がり部と、 上記曲がり部から通路径が拡大して上記触媒の上流端面
   に至る拡径部とを備え、 上記曲がり部は、滑らかに曲がっており、 上記曲がり部の下流端の中心軸に対して上記触媒の中心
   軸が上記直線部の長手方向の上流側にずれていることを
   特徴とするエンジンの排気系構造。
8. 【請求項８】 エンジンの排気通路に排気ガスを浄化す
   る触媒が設けられているエンジンの排気系構造であっ
   て、 上記排気通路は、エンジンの排気ガスが通路内面に沿っ
   て旋回しながら進む螺旋流となって流れる直線部と、 上記直線部の下流端に続いて該直線部と直交する軸回り
   に曲がった曲がり部と、 上記曲がり部から通路径が拡大して上記触媒の上流端面
   に至る拡径部とを備え、 上記直線部の中心軸と上記触媒の中心軸とは直角又は鋭
   角に交わり、 上記曲がり部は、最内周側が上記直線部から上記拡径部
   に至るまで順次鈍角で折れ曲がっていることを特徴とす
   るエンジンの排気系構造。
9. 【請求項９】 エンジンの排気通路に排気ガスを浄化す
   る触媒が設けられているエンジンの排気系構造であっ
   て、 上記排気通路は、エンジンの排気ガスが通路内面に沿っ
   て旋回しながら進む螺旋流となって流れる直線部と、 上記直線部の下流端に続いて該直線部と直交する軸回り
   に曲がった曲がり部と、 上記曲がり部から通路径が拡大して上記触媒の上流端面
   に至る拡径部とを備え、 上記曲がり部は、最内周側が上記直線部から上記拡径部
   に至るまで順次鈍角で折れ曲がり、 上記曲がり部の下流端の中心軸に対して上記触媒の中心
   軸が上記直線部の長手方向の上流側にずれており、 上記直線部と直交する上記軸の方向を幅方向とする板状
   に形成され、上記曲がり部の中間部位から下流端まで延
   びていて、上記排気ガスの流れを上記曲がり部の内周側
   と外周側とに分ける分流部と、 上記直線部と直交する上記軸の方向を幅方向とする板状
   に形成され、上記分流部に続いて上記曲がり部の下流端
   から上記触媒の中心に向かって延びた整流部とを備えて
   いることを特徴とするエンジンの排気系構造。