JP2006009793A - Exhaust pipe structure - Google Patents

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高志 保田
Naoki Nakamura
直樹 中村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust pipe structure capable of diffusing flow of exhaust gas flowing into a catalyst converter from each exhaust pipe. <P>SOLUTION: This exhaust pipe structure is provided with an exhaust manifold 5 composed of a plurality of exhaust pipes P connected with an exhaust port of the internal combustion engine, the catalyst converter 9 for purifying exhaust gas, and a swirl stream generator 8 provided between the exhaust manifold 5 and the catalyst converter 9. The swirl stream generator 8 is provided with a flow-in part 8b provided on the downstream side of a collection part 8a for collecting downstream terminal parts of the plurality of exhaust pipes P, a swirl stream generation part 8c provided on the downstream side of the flow-in part 8b to convert flow of exhaust gas into swirl stream, and a flow-out part 8f connected with the downstream side of the swirl stream generation part 8c and communicating with the catalyst converter 9. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の排気管構造に関する。   The present invention relates to an exhaust pipe structure of an internal combustion engine.

従来から多気筒エンジンの排気ポートから排出される排気ガスは、複数の排気パイプからなるエキゾーストマニホールドの下流端末部分をそれぞれ旋回流発生部(ミキシングチャンバ)に接続して、1つの触媒コンバータで浄化できるようにしている(例えば、特許文献1参照)。
このような排気ガスの排気管構造では、排気ガスの旋回流を生じさせるための旋回流発生部が、エキゾーストマニホールドと触媒コンバータとの間に設置されている。
特開2003−193829号公報(段落0013、図1)
Conventionally, exhaust gas discharged from the exhaust port of a multi-cylinder engine can be purified by a single catalytic converter by connecting the downstream end portion of an exhaust manifold composed of a plurality of exhaust pipes to a swirl flow generating portion (mixing chamber). (For example, refer to Patent Document 1).
In such an exhaust gas exhaust pipe structure, a swirling flow generating section for generating a swirling flow of the exhaust gas is provided between the exhaust manifold and the catalytic converter.
JP 2003-193829 (paragraph 0013, FIG. 1)

しかしながら、前記特許文献1に記載された旋回流発生部は、水平方向に平らな楕円形態のものからなり、その楕円形態の上面外周側や外周面に、各々の方向からエキゾーストマニホールドの排気パイプが溶接手段によって直接接続されている。
そして、従来の各排気パイプは、それぞれ分離された状態で、旋回流発生部の複数箇所に分離して接続され、旋回流発生部において、各排気パイプから流れて来た排気ガスが1つに合流するようになっている。このため、旋回流発生部は、構造が複雑になっているとともに、各排気パイプから旋回流発生部に流れて来た排気ガスが互いに干渉するので、通気抵抗が大きく、内燃機関のパワーロスを招いていた。
However, the swirl flow generating portion described in Patent Document 1 has an elliptical shape that is flat in the horizontal direction, and the exhaust pipe of the exhaust manifold is connected to the outer peripheral surface and the outer peripheral surface of the elliptical shape from each direction. Directly connected by welding means.
Each of the conventional exhaust pipes is separated and connected to a plurality of locations of the swirl flow generation unit, and the exhaust gas flowing from each exhaust pipe is united in the swirl flow generation unit. It has come to join. For this reason, the structure of the swirling flow generator is complicated, and the exhaust gases flowing from the respective exhaust pipes to the swirling flow generating section interfere with each other, so that the ventilation resistance is large and the power loss of the internal combustion engine is caused. It was.

前記特許文献1に記載されているようなエキゾーストマニホールドでは、各排気パイプの集合部である旋回流発生部から触媒コンバータまでの距離が短いので、各排気パイプから流れて合流した排気ガスが拡散されず、そのままの状態で触媒コンバータに流れ込んでいた。すると、旋回流発生部から触媒コンバータ内に流れ込んだ排気ガスは、偏った状態で触媒に当たり、流速分布が不均一な状態になっていたため、浄化性能を十分に発揮できないという問題点があった。   In the exhaust manifold as described in Patent Document 1, since the distance from the swirl flow generating portion, which is a collection portion of each exhaust pipe, to the catalytic converter is short, the exhaust gas that flows from the exhaust pipe and merges is diffused. However, it was flowing into the catalytic converter as it was. Then, the exhaust gas that has flowed into the catalytic converter from the swirling flow generating portion hits the catalyst in a biased state, and the flow velocity distribution is in a non-uniform state, so that there is a problem that the purification performance cannot be sufficiently exhibited.

そこで、本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の課題は、各排気パイプから触媒コンバータに流れる排気ガスの流れを拡散することができる排気管構造を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is an exhaust pipe structure capable of diffusing the flow of exhaust gas flowing from each exhaust pipe to the catalytic converter. Is to provide.

前記課題を解決するために、請求項1に記載の排気管構造は、内燃機関の排気ポートに接続される複数の排気パイプからなるエキゾーストマニホールドと、排気ガスの浄化を行う触媒コンバータと、前記エキゾーストマニホールドと前記触媒コンバータとの間に介在される旋回流発生器とを備えた排気管構造であって、前記旋回流発生器は、前記複数の排気パイプの下流端末部分を集合させた集合部の下流側に設けられる流入部と、この流入部の下流側に設けられて前記排気ガスの流れを旋回流に変換させるための旋回流発生部と、この旋回流発生部の下流側に接続されるとともに前記触媒コンバータに連通される流出部と、を備えていることを特徴する。   In order to solve the above-mentioned problem, the exhaust pipe structure according to claim 1 includes an exhaust manifold including a plurality of exhaust pipes connected to an exhaust port of an internal combustion engine, a catalytic converter for purifying exhaust gas, and the exhaust. An exhaust pipe structure provided with a swirling flow generator interposed between a manifold and the catalytic converter, wherein the swirling flow generator is formed of a collecting portion in which downstream end portions of the plurality of exhaust pipes are gathered. An inflow portion provided on the downstream side, a swirl flow generation portion provided on the downstream side of the inflow portion for converting the flow of the exhaust gas into a swirl flow, and connected to the downstream side of the swirl flow generation portion And an outflow portion communicating with the catalytic converter.

請求項1に記載の本発明によれば、旋回流発生器は、複数の排気パイプの下流端末部分を集合させた集合部を有し、この集合部の下流側に、旋回流発生器の入口となる流入部が設けられているので、複数の排気パイプを流れた排気ガスが1つに合流してから下流の旋回流発生部に流入されるようになる。このため、排気パイプは、下流方向に長く延設することができることにより、従来の排気パイプのようにプレス加工する必要がなく、一般の鋼管を使用することを可能にするとともに、各排気パイプから流れて来た排気ガスの干渉を小さくすることができる。さらに、各排気パイプから旋回流発生器に流れ込んだ排気ガスは、旋回流発生部によって流れが旋回流に変換されて一様となり、互いに干渉し合うことがなく、流速が偏った不均一な状態になることもなく、かつ、拡散された状態で、旋回流発生器の出口である流出部から触媒コンバータ内に流れ込むようになる。このように排気ガスは、流れが整流されるため、触媒コンバータによる浄化性能が向上されて、良好に浄化される。   According to the first aspect of the present invention, the swirling flow generator has a collecting portion in which the downstream end portions of the plurality of exhaust pipes are gathered, and an inlet of the swirling flow generator is provided downstream of the gathering portion. Therefore, the exhaust gas that has flowed through the plurality of exhaust pipes merges into one, and then flows into the downstream swirl flow generation unit. For this reason, since the exhaust pipe can be extended long in the downstream direction, it is not necessary to press work like a conventional exhaust pipe, and it is possible to use a general steel pipe, and from each exhaust pipe Interference of exhaust gas that has flowed can be reduced. Further, the exhaust gas flowing into the swirling flow generator from each exhaust pipe is converted into a swirling flow by the swirling flow generating unit and becomes uniform, does not interfere with each other, and has a non-uniform state where the flow velocity is biased. In a diffused state, the gas flows into the catalytic converter from the outflow portion that is the outlet of the swirling flow generator. Thus, since the flow of the exhaust gas is rectified, the purification performance by the catalytic converter is improved and the exhaust gas is purified well.

請求項2に記載の排気管構造は、請求項1に記載の排気管構造であって、前記流入部は、前記旋回流発生部の中心部から偏心した位置にある外周部に設けられ、前記旋回流発生部は、前記流入部の内径をa、前記旋回流発生部の内径をbとすると、
b≧2a
になることを特徴とする。
The exhaust pipe structure according to claim 2 is the exhaust pipe structure according to claim 1, wherein the inflow portion is provided in an outer peripheral portion at a position eccentric from a central portion of the swirl flow generation portion, The swirling flow generating portion is defined as a, where the inflow portion has an inner diameter a, and the swirling flow generation portion has an inner diameter b.
b ≧ 2a
It is characterized by becoming.

請求項2に記載の本発明によれば、流入部が、排気ガスを旋回させる旋回流発生部の中心部から偏心した位置にある外周部に設けられているので、各排気パイプから集められた排気ガスが、旋回流発生部の外周部の接線方向に流れ込んで、その旋回流発生部の外周部から中心部側に向かって渦を巻くように旋回して拡散されるように流れる。さらに、旋回流発生部内の排気ガスは、旋回流発生部の内径bと流入部の内径aとの比を適宜に変えることにより、旋回流の強さを調整できるようになり、最適な旋回流(サイクロン)を生じさせることができる。そして、流出部から触媒コンバータへ流れるときには、排気ガスが触媒コンバータの全断面に亘って略均等に分配されて、一様な流れとなり、触媒コンバータ内の特定部位に偏って通過することがないため、浄化効率が向上されるとともに、触媒の一部が偏って高温に暴露されることを防止することができる。これにより、触媒コンバータは、一部が集中的に劣化することが防止されるので、寿命を長くすることが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, since the inflow portion is provided in the outer peripheral portion at a position eccentric from the central portion of the swirling flow generating portion for swirling the exhaust gas, the inflow portion is collected from each exhaust pipe. The exhaust gas flows in a direction tangential to the outer peripheral portion of the swirl flow generating portion, and flows so as to be swirled and diffused from the outer peripheral portion of the swirl flow generating portion toward the central portion. Further, the exhaust gas in the swirling flow generating section can adjust the strength of the swirling flow by appropriately changing the ratio of the inner diameter b of the swirling flow generating section and the inner diameter a of the inflow section. (Cyclone) can be generated. And when flowing from the outflow part to the catalytic converter, the exhaust gas is distributed substantially evenly over the entire cross section of the catalytic converter, so that the flow is uniform and does not pass to a specific part in the catalytic converter. In addition to improving the purification efficiency, it is possible to prevent a part of the catalyst from being biased and exposed to high temperatures. As a result, a part of the catalytic converter is prevented from being intensively deteriorated, so that the lifetime can be extended.

請求項3に記載の排気管構造は、請求項1または請求項2に記載の排気管構造であって、前記流出部は、前記流入部の内径をa、前記旋回流発生部の内径をb、前記流出部の最も細い部分の内径をcとすると、
a≦c≦b
になることを特徴とする。
The exhaust pipe structure according to claim 3 is the exhaust pipe structure according to claim 1 or 2, wherein the outflow portion has an inner diameter of the inflow portion, and an inner diameter of the swirl flow generation portion, b. , Where c is the inner diameter of the narrowest part of the outflow part,
a ≦ c ≦ b
It is characterized by becoming.

請求項3に記載の本発明によれば、流出部の最も細い部分の内径cが、流入部の内径aより大きく、旋回流発生部の内径bよりも小さく形成されている。これにより、旋回流発生部内の排気ガスは、通気抵抗が緩和されてスムーズに旋回しながら流れるようになるとともに、各排気パイプから流れて来た排気ガスを流出部の内壁に沿って流して、流れを一様に均一化して触媒コンバータに流すことができるようになり、触媒コンバータで効率よく浄化されるようになる。
例えば、流出部の内壁に酸素濃度検出センサを設ける場合は、旋回流発生部に酸素濃度検出センサを設けた場合と比較して、取り付け位置の制約が解消されて取り付けの自由度が向上されるとともに、排気ガスの流れが安定して、酸素濃度検出センサの検出精度も向上される。
According to the third aspect of the present invention, the inner diameter c of the narrowest portion of the outflow portion is larger than the inner diameter a of the inflow portion and smaller than the inner diameter b of the swirl flow generating portion. As a result, the exhaust gas in the swirl flow generating portion flows while smoothly swirling with reduced ventilation resistance, and the exhaust gas flowing from each exhaust pipe flows along the inner wall of the outflow portion, The flow can be made uniform and flowed to the catalytic converter, and the catalytic converter can efficiently purify the flow.
For example, when the oxygen concentration detection sensor is provided on the inner wall of the outflow part, the restriction on the attachment position is eliminated and the degree of freedom of attachment is improved as compared with the case where the oxygen concentration detection sensor is provided in the swirl flow generation part. At the same time, the flow of the exhaust gas is stabilized, and the detection accuracy of the oxygen concentration detection sensor is improved.

請求項4に記載の排気管構造は、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の排気管構造であって、前記流出部は、この流出部の基端部が前記旋回流発生部の中心線上に設けられていることを特徴とする。   The exhaust pipe structure according to claim 4 is the exhaust pipe structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the outflow portion has a base end portion of the outflow portion that generates the swirling flow. It is provided on the center line of the part.

請求項4に記載の本発明によれば、流出部の基端部が旋回流発生部の中心線上に設けられることにより、旋回流発生部内の排気ガスが、外周部から中心部側に向かってスムーズに渦を巻くように旋回しながら一様に拡散されて、旋回流発生部の中心部の流出部から触媒コンバータへ流れるようになる。   According to the fourth aspect of the present invention, the base end portion of the outflow portion is provided on the center line of the swirling flow generating portion, so that the exhaust gas in the swirling flow generating portion is directed from the outer peripheral portion toward the central portion. It is uniformly diffused while swirling so as to smoothly vortex, and flows from the outflow portion at the center of the swirling flow generating portion to the catalytic converter.

請求項5に記載の排気管構造は、請求項1に記載の排気管構造であって、前記旋回流発生部は、前記流入部の中心線に対して、前記旋回流発生部の中心線がずらして配置され、前記旋回流発生部内の壁面に、前記排気ガスの流れる方向を規制する案内壁部を有することを特徴とする。   The exhaust pipe structure according to claim 5 is the exhaust pipe structure according to claim 1, wherein the swirling flow generating portion has a center line of the swirling flow generating portion with respect to a center line of the inflow portion. The guide wall portion is arranged so as to be shifted and has a wall surface in the swirl flow generating portion for restricting the flow direction of the exhaust gas.

請求項5に記載の本発明によれば、旋回流発生部は、流入部の中心線に対して、旋回流発生部の中心線がずらして配置されていることにより、排気ガスが旋回流発生部の中心部からずれた外周部からその旋回流発生部内に流れ込むため、旋回流が生じ易い。さらに、旋回流発生部内の壁面に、排気ガスの流れる方向を規制する案内壁部を有することより、流入部から旋回流発生部に流れ込んだ排気ガスが案内壁部に衝突して旋回しながら下流方向に流れるように流れを強めて案内される。これにより、流出部内を下流方向に流れる排気ガス流れ成分と、この流出部内を旋回しながら流れる排気ガス流れ成分とがバランスよく合成することで、流れを整流化して均一にしつつ通気抵抗を小さくできる。   According to the fifth aspect of the present invention, the swirling flow generating section is arranged such that the center line of the swirling flow generating section is shifted with respect to the center line of the inflow section. Since it flows into the swirl flow generation part from the outer peripheral part shifted from the center part of the part, swirl flow is likely to occur. Further, the wall surface in the swirling flow generating portion has a guide wall portion that regulates the flow direction of the exhaust gas, so that the exhaust gas flowing from the inflow portion into the swirling flow generating portion collides with the guide wall portion and turns downstream. It is guided to strengthen the flow to flow in the direction. As a result, the exhaust gas flow component flowing in the downstream direction in the outflow portion and the exhaust gas flow component flowing while swirling in the outflow portion are combined in a well-balanced manner, so that the flow resistance can be rectified and the airflow resistance can be reduced. .

請求項6に記載の排気管構造は、請求項1または請求項5に記載の排気管構造であって、前記旋回流発生部は、前記流入部から前記流出部に向けて拡径し、捩れた状態に形成されていることを特徴とする。   The exhaust pipe structure according to claim 6 is the exhaust pipe structure according to claim 1 or claim 5, wherein the swirl flow generating portion expands in diameter from the inflow portion toward the outflow portion, and is twisted. It is characterized by being formed in the state.

請求項6に記載の本発明によれば、旋回流発生部が、流入部から流出部に向けて拡径して略螺旋状に捩れた状態に形成されていることにより、流入部から流出部へ流れる各排気パイプからの排気ガスが、その拡径し捩れた形状に沿って案内され、旋回しながら広がって進む螺旋流となって一様に流れる。これにより、各排気パイプから流れて来た排気ガスは、流入部から流出部に流れる際に、それぞれ同じように旋回流が生じて整流され、触媒コンバータへ流れるようになる。   According to the sixth aspect of the present invention, the swirling flow generating portion is formed in a state in which the diameter is increased from the inflow portion toward the outflow portion and twisted in a substantially spiral shape, so Exhaust gas from each exhaust pipe that flows to is guided along its enlarged diameter and twisted shape, and flows uniformly as a spiral flow that spreads while turning. As a result, when the exhaust gas flowing from each exhaust pipe flows from the inflow portion to the outflow portion, a swirling flow is generated in the same manner and rectified to flow to the catalytic converter.

請求項7に記載の排気管構造は、請求項1に記載の排気管構造であって、前記流出部は、前記旋回流発生部から前記触媒コンバータに向けて傾斜して形成されていることを特徴とする。   The exhaust pipe structure according to claim 7 is the exhaust pipe structure according to claim 1, wherein the outflow portion is formed to be inclined from the swirl flow generation portion toward the catalytic converter. Features.

請求項7に記載の本発明によれば、流出部は、旋回流発生部から触媒コンバータに向けて傾斜していることにより、排気ガスが下流方向に向かって螺旋状に流れようになる。   According to the seventh aspect of the present invention, the outflow portion is inclined from the swirl flow generation portion toward the catalytic converter, so that the exhaust gas flows spirally in the downstream direction.

請求項8に記載の排気管構造は、請求項1に記載の排気管構造であって、前記旋回流発生部、または、前記流出部の前記旋回流発生部に近い位置に、酸素濃度検出センサが設けられていることを特徴とする。   The exhaust pipe structure according to claim 8 is the exhaust pipe structure according to claim 1, wherein an oxygen concentration detection sensor is provided at a position near the swirl flow generation unit or the swirl flow generation unit of the outflow unit. Is provided.

請求項8に記載の本発明によれば、各排気パイプから流れて来た排気ガスは、旋回流発生部、または、流出部の旋回流発生部に近い位置において、それぞれが同じように内壁に向かって沿うように流れる。このため、酸素濃度検出センサは、旋回流発生部、または、流出部の旋回流発生部に近い位置に設けられたことにより、それらの内壁の何処の位置に設置しても、各排気パイプから流れて来た排気ガスが一様に流れるため、取り付けた位置に依存せず、平均的な酸素濃度を正確に検出することができる。したがって、酸素濃度検出センサの取り付け位置の自由度が大きい。   According to the present invention as set forth in claim 8, the exhaust gas flowing from each exhaust pipe is similarly applied to the inner wall at a position near the swirling flow generating portion or the swirling flow generating portion of the outflow portion. It flows along the way. For this reason, the oxygen concentration detection sensor is provided at a position close to the swirl flow generation part or the swirl flow generation part of the outflow part. Since the flowing exhaust gas flows uniformly, the average oxygen concentration can be accurately detected without depending on the attachment position. Therefore, the degree of freedom of the attachment position of the oxygen concentration detection sensor is great.

本発明の排気管構造によれば、各排気パイプから触媒コンバータに流れる排気ガスの流れを拡散することができるようになり、浄化効率が向上されるとともに、触媒コンバータの劣化を防止して寿命を長くすることができる。   According to the exhaust pipe structure of the present invention, it becomes possible to diffuse the flow of exhaust gas flowing from each exhaust pipe to the catalytic converter, improving the purification efficiency and preventing the deterioration of the catalytic converter and extending the life. Can be long.

≪第1実施の形態≫
まず、図1〜図5を参照して、本発明の第1実施の形態に係る排気管構造を詳細に説明する。
なお、本発明に係る排気管構造が適用される内燃機関の形式および種類は、特に限定されず、以下、その一例として、直列4気筒型ガソリンエンジンの4つの排気ポートに接続される排気管構造を説明する。また、本発明に係る排気管構造において、上下左右の方向は、エキゾーストマニホールドなどが設置される向きによって変わるため任意であるが、集合管の旋回流発生部に連設される流出部が設置されている方向を正面(図2参照)として、以下説明する。
図1は、本発明の第1実施の形態に係る排気管構造を示す斜視図である。
<< First Embodiment >>
First, the exhaust pipe structure according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
The type and type of the internal combustion engine to which the exhaust pipe structure according to the present invention is applied are not particularly limited. Hereinafter, as an example, an exhaust pipe structure connected to four exhaust ports of an in-line four-cylinder gasoline engine. Will be explained. Further, in the exhaust pipe structure according to the present invention, the vertical and horizontal directions are arbitrary because they change depending on the direction in which the exhaust manifold or the like is installed, but an outflow part connected to the swirl flow generating part of the collecting pipe is installed. The following description will be given with the front direction (see FIG. 2) as the front direction.
FIG. 1 is a perspective view showing an exhaust pipe structure according to the first embodiment of the present invention.

<エキゾーストマニホールド>
図1に示すように、エキゾーストマニホールド5は、内燃機関の燃焼室(図示せず)で燃焼した燃焼ガスを後記する集合管8を介して触媒コンバータ9に送るためのものである。このエキゾーストマニホールド5は、例えば、4気筒の内燃機関の排気ポート(図示せず)に接続される4本の第1〜第4排気パイプ1〜4(以下、第1〜第4排気パイプ1〜4を総称して言うときは、単に、「排気パイプP」という)を備えてなる。エキゾーストマニホールド5には、上流側に、排気パイプPの上流端末部を接続したフランジ部6が設けられ、下流側に、排気パイプPの下流端末部分が集合して一体となる集合部8aが設けられている。
<Exhaust manifold>
As shown in FIG. 1, the exhaust manifold 5 is for sending combustion gas burned in a combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine to a catalytic converter 9 via a collecting pipe 8 to be described later. The exhaust manifold 5 includes, for example, four first to fourth exhaust pipes 1 to 4 (hereinafter referred to as first to fourth exhaust pipes 1 to 4) connected to exhaust ports (not shown) of a four-cylinder internal combustion engine. 4 is collectively referred to as “exhaust pipe P”). The exhaust manifold 5 is provided with a flange portion 6 connected to the upstream end portion of the exhaust pipe P on the upstream side, and a collective portion 8a in which the downstream end portions of the exhaust pipe P are assembled and integrated on the downstream side. It has been.

<排気パイプ>
排気パイプPは、複数のステンレス鋼管、鋼管などからなり、内燃機関の気筒数だけフランジ部6に取付口(図示せず)と第1〜第4排気パイプ1〜4とが設置されている。排気パイプPは、排気ガスが管内の流速抵抗でエンジン(図示せず)のパワーロスが生じないように滑らかな曲線形状に形成されている。各排気パイプPは、例えば、上流側の開口端部がそれぞれフランジ部6に横向きに溶接され、中央部が収束するように集中されて、この中央部から下流側の端部に向かって真下に延設されて、その下流側の端部が集合管8の集合部8aの上面にそれぞれ溶接されている。このため、排気パイプPは、下流方向に長く延設することができることにより、一般の鋼管を使用することも可能である。
<Exhaust pipe>
The exhaust pipe P is composed of a plurality of stainless steel pipes, steel pipes, and the like, and mounting ports (not shown) and first to fourth exhaust pipes 1 to 4 are installed in the flange portion 6 by the number of cylinders of the internal combustion engine. The exhaust pipe P is formed in a smooth curved shape so that the exhaust gas does not cause a power loss of the engine (not shown) due to the flow velocity resistance in the pipe. Each exhaust pipe P has, for example, an upstream opening end portion that is welded laterally to the flange portion 6 and concentrated so that the central portion converges, and directly below the downstream end portion from the central portion. The end portions on the downstream side are welded to the upper surface of the collecting portion 8 a of the collecting pipe 8. For this reason, since the exhaust pipe P can extend long in the downstream direction, it is also possible to use a general steel pipe.

<集合管(旋回流発生器)>
図1に示すように、集合管8は、集合部8aで排気パイプPを集合させて、流入部8bで1つになった排気ガスの流れを旋回流発生部8cで旋回流に変換させて拡散させて触媒コンバータ9に流す管であり、ステンレス鋼、鋼、鋳鉄などによって形成されている。この集合管8は、エキゾーストマニホールド5の集合部8aと触媒コンバータ9との間に、連通して介在されている。集合管8は、複数の排気パイプPの下流端末部分を集合させた集合部8aと、この集合部8aの下流側に設けられて排気ガスを1つに合流させて取り入れるための流入部8bと、排気ガスを旋回させるための旋回流発生部8cと、触媒コンバータ9に接続して排気ガスを送り出すための流出部8fと、をこの順番に備えて、それぞれ溶接手段などによって一体形成されてなる。
なお、この集合管8は、特許請求の範囲に記載の旋回流発生器に相当する。
<Collecting pipe (swirl flow generator)>
As shown in FIG. 1, the collecting pipe 8 collects the exhaust pipe P at the collecting portion 8a, and converts the flow of the exhaust gas united at the inflow portion 8b into a swirling flow at the swirling flow generating portion 8c. It is a pipe that diffuses and flows to the catalytic converter 9, and is formed of stainless steel, steel, cast iron, or the like. The collecting pipe 8 is communicated between the collecting portion 8a of the exhaust manifold 5 and the catalytic converter 9. The collecting pipe 8 includes a collecting portion 8a in which the downstream end portions of the plurality of exhaust pipes P are gathered, and an inflow portion 8b that is provided on the downstream side of the collecting portion 8a to join and take in exhaust gas. The swirl flow generating portion 8c for swirling the exhaust gas and the outflow portion 8f for sending the exhaust gas connected to the catalytic converter 9 are provided in this order, and are integrally formed by welding means or the like, respectively. .
The collecting pipe 8 corresponds to the swirling flow generator described in the claims.

<集合部>
集合部8aは、4つ(複数)の排気パイプPを流れた排気ガスを1つにするために下流端末部に形成されたもので、例えば、略円筒状に形成されている。集合部8aの上流側は、各排気パイプPの先端部が溶接されるとともに、各排気パイプPに連通する貫通孔(図示せず)が穿設された円板状の部材からなり、水平に設けられている。集合部8aの下流側は、その円板状の部材の外周部から下側に向けて連設された長さの短い円筒状のものからなり、その下流側に、排気ガスの集合管8への入口となる流入部8bが接続されている。
<Meeting part>
The collecting portion 8a is formed at the downstream end portion so that the exhaust gas flowing through the four (plural) exhaust pipes P becomes one, and is formed in, for example, a substantially cylindrical shape. The upstream side of the collecting portion 8a is a disc-shaped member in which the tip end portion of each exhaust pipe P is welded and a through hole (not shown) communicating with each exhaust pipe P is formed. Is provided. The downstream side of the collecting portion 8a is formed of a cylindrical member having a short length continuously provided from the outer peripheral portion of the disk-shaped member to the lower side, and to the exhaust gas collecting tube 8 on the downstream side thereof. An inflow portion 8b serving as an inlet is connected.

<流入部>
図2は、本発明の第1実施の形態に係る排気管構造を示す図面であり、集合管を示す一部断面を有する正面図である。
図2に示すように、流入部8bは、集合部8aに連結されて各排気パイプPから流れて来た排気ガスを合流させる部分であり、旋回流発生部8cの中心部Oから偏心している位置にある外周部8dに設けられている。この流入部8bは、集合部8a側の径が大きく、旋回流発生部8c側の径が小さく形成されて、上流側に向かって拡径するように、略円錐形状に形成されている。流入部8bは、例えば、前記中心部Oから斜め上方向の偏心位置に配置されて、排気パイプPから流れて来た排気ガスが外周部8dの左側中央の接線方向から旋回流発生部8cに入って、この旋回流発生部8cの外側から中心部O側に向かってスムーズに渦を巻いて流れるように配置されている。なお、流入部8bは、前記各排気パイプPの中央部から下流側がストレートに流入部8bに向かって流れるように形成されているため、各排気パイプPから流れて来た排気ガスの干渉を小さくできるようになっている。また、流入部8bは、旋回流発生部8cの左上側でも右上側でもどちらでもよい。
<Inflow section>
FIG. 2 is a view showing the exhaust pipe structure according to the first embodiment of the present invention, and is a front view having a partial cross section showing the collecting pipe.
As shown in FIG. 2, the inflow portion 8b is a portion that is connected to the collecting portion 8a and joins the exhaust gas flowing from the exhaust pipes P, and is eccentric from the central portion O of the swirl flow generating portion 8c. It is provided on the outer peripheral portion 8d at the position. The inflow portion 8b is formed in a substantially conical shape so that the diameter on the collecting portion 8a side is large, the diameter on the swirling flow generating portion 8c side is small, and the diameter increases toward the upstream side. The inflow portion 8b is disposed, for example, at an eccentric position obliquely upward from the central portion O, and the exhaust gas flowing from the exhaust pipe P enters the swirl flow generating portion 8c from the tangential direction at the left center of the outer peripheral portion 8d. It is arranged so as to smoothly flow in a vortex from the outside of the swirling flow generating portion 8c toward the center portion O side. The inflow portion 8b is formed so that the downstream side from the central portion of each exhaust pipe P flows straight toward the inflow portion 8b, so that interference of the exhaust gas flowing from each exhaust pipe P is reduced. It can be done. Moreover, the inflow part 8b may be either the upper left side or the upper right side of the swirl flow generation part 8c.

<旋回流発生部>
旋回流発生部8cは、流入部8bの下流側に設けられて、各排気パイプPから排気ガスの流れを旋回流に変換させて、一様になるように整流させるためものである。旋回流発生部8cは、略円盤形状をした中空のものからなり、外周部8dの左側から上方向に向けて流入部8bが溶接手段によって一体形成されて、旋回流発生部8cの盤面側の中心部O上(中心線上)に、流出部8fの基端部8eが溶接手段によって一体形成されて連通している。すなわち、旋回流発生部8cは、図2に示すように、各排気パイプPからの排気ガスが、上側から下側に向かって流れて、旋回流発生部8cの左側の外周部8dに流れ込んで旋回し、略90度向きを変えて正面側の中心部Oから流出部8fに流れ出るように形成されている。
<Swirl flow generator>
The swirling flow generating portion 8c is provided on the downstream side of the inflow portion 8b, and converts the flow of the exhaust gas from each exhaust pipe P into a swirling flow so as to rectify it uniformly. The swirling flow generating portion 8c is formed of a hollow having a substantially disk shape, and the inflow portion 8b is integrally formed by welding means from the left side of the outer peripheral portion 8d to the upper side, and the swirling flow generating portion 8c A base end portion 8e of the outflow portion 8f is integrally formed and communicated with the center portion O (on the center line) by welding means. That is, as shown in FIG. 2, the swirling flow generating portion 8c causes the exhaust gas from each exhaust pipe P to flow from the upper side to the lower side and into the outer peripheral portion 8d on the left side of the swirling flow generating portion 8c. It is formed so as to turn and flow from the central portion O on the front side to the outflow portion 8f while changing its direction by approximately 90 degrees.

図2に示すように、旋回流発生部8cは、流入部8bの内径をa、旋回流発生部8cの内径をbとすると、
b≧2a
になるように、旋回流発生部8cの内径bが流入部8bの内径aより大きく形成されている。
すなわち、流入部8bが旋回流発生部8cの中心部Oから偏心した位置に配設されていることにより、旋回流発生部8cの内径bは、流入部8bの内径aの2倍以上の大きさに形成されている。
As shown in FIG. 2, the swirling flow generating portion 8c has an inner diameter of the inflow portion 8b as a and an inner diameter of the swirling flow generating portion 8c as b.
b ≧ 2a
The inner diameter b of the swirl flow generating portion 8c is formed larger than the inner diameter a of the inflow portion 8b.
That is, since the inflow portion 8b is disposed at a position eccentric from the central portion O of the swirling flow generating portion 8c, the inner diameter b of the swirling flow generating portion 8c is at least twice as large as the inner diameter a of the inflow portion 8b. Is formed.

<流出部>
流出部8fは、旋回流発生部8cで旋回させた排気ガスを拡散させながら触媒コンバータ9に送るためのもので、触媒コンバータ9方向に径が拡径した略円錐形状に形成されている。流出部8fは、旋回流発生部8cの中心部Oから下流側に向けて設けられ、集合管8の出口を形成し、触媒コンバータ9に連通されている。
流出部8fは、図4(a)、(b)に示すように、側面視して、上流側の基端部8eが、旋回流発生部8cの正面中央部から水平方向に略円錐形状に拡径して形成され、下流側の端部が斜め下側に折曲した状態で触媒コンバータ9に連設されている。
なお、図4(b)に示すように、流出部8fの旋回流発生部8cに近い箇所は、排気ガスがスムーズに旋回しながら流れるようにするために、基端部8eから僅かに離れた位置が流出部8fの最も細い部分の内径cとなるように曲線状に形成されている。すなわち、流出部8fは、図1に示すように、旋回流発生部8cからこの流出部8fに流れ込んだ排気ガスが略螺旋状に旋回しながら拡散して触媒コンバータ9に流れるように形成されている。
<Outflow part>
The outflow part 8f is for sending the exhaust gas swirled by the swirl flow generating part 8c to the catalytic converter 9 while diffusing, and is formed in a substantially conical shape whose diameter is increased in the direction of the catalytic converter 9. The outflow portion 8f is provided from the central portion O of the swirling flow generating portion 8c toward the downstream side, forms an outlet of the collecting pipe 8, and communicates with the catalytic converter 9.
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the outflow portion 8f has an upstream base end portion 8e having a substantially conical shape in the horizontal direction from the front central portion of the swirl flow generating portion 8c. It is formed with an enlarged diameter, and is connected to the catalytic converter 9 in a state where the downstream end is bent obliquely downward.
In addition, as shown in FIG.4 (b), the location near the swirl | flow flow generation part 8c of the outflow part 8f has left | separated slightly from the base end part 8e in order to make it flow while rotating exhaust gas smoothly. It is formed in a curved shape so that the position is the inner diameter c of the narrowest portion of the outflow portion 8f. That is, as shown in FIG. 1, the outflow portion 8f is formed such that the exhaust gas flowing into the outflow portion 8f from the swirling flow generating portion 8c diffuses while spiraling and flows to the catalytic converter 9. Yes.

図2に示すように、流出部8fは、流入部8bの内径をa、旋回流発生部8cの内径をb、流出部8fの最も細い部分の内径をcとすると(図4(b)参照)、
a≦c≦b
になるように形成されている。
すなわち、流出部8fの最も細い部分の内径cは、流入部8bの内径a以上で、旋回流発生部8cの内径b以下の長さに形成されている。
なお、図2に示すように、本実施の形態おいて、流入部8bの内径をaは、
a=b/2−c/2
の略等しい長さに形成されている。
As shown in FIG. 2, the outflow portion 8f has an inner diameter of the inflow portion 8b, a as an inner diameter of the swirling flow generation portion 8c, and c as an inner diameter of the narrowest portion of the outflow portion 8f (see FIG. 4B). ),
a ≦ c ≦ b
It is formed to become.
That is, the inner diameter c of the thinnest portion of the outflow portion 8f is formed to be not less than the inner diameter a of the inflow portion 8b and not more than the inner diameter b of the swirling flow generating portion 8c.
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the inner diameter of the inflow portion 8b is a.
a = b / 2−c / 2
Are formed in substantially the same length.

そして、図4(a)、(b)に示すように、例えば、流出部8fの旋回流発生部8cに近い位置(流出部8fの内径cが最も細い部分)には、酸素の濃度を検出するO2センサSが設置されている。このO2センサSは、エンジンのシリンダ(図示せず)から流れて来る排気ガスの酸素の濃度を検出して、その検出した信号を、空燃比の制御を行うエンジン制御ユニットに送るように電気的に接続されている。
なお、このO2センサSは、旋回流発生部8c内に設けてもよい。O2センサSは、特許請求の範囲に記載の酸素濃度検出センサに相当する。
Then, as shown in FIGS. 4A and 4B, for example, the oxygen concentration is detected at a position close to the swirl flow generating portion 8c of the outflow portion 8f (the portion where the inner diameter c of the outflow portion 8f is the narrowest). An O 2 sensor S is installed. This O 2 sensor S detects the concentration of oxygen in exhaust gas flowing from an engine cylinder (not shown), and sends the detected signal to an engine control unit that controls the air-fuel ratio. Connected.
The O 2 sensor S may be provided in the swirl flow generation unit 8c. The O 2 sensor S corresponds to the oxygen concentration detection sensor described in the claims.

<触媒コンバータ>
触媒コンバータ9は、最終的に大気中に放出されることになる排気ガスを、この触媒コンバータ9を通過させることで浄化して、その排気ガス中に含まれる有害成分を除去する装置であり、触媒9aが内設されている。この触媒コンバータ9は、例えば、モノリス型三元触媒コンバータからなり、触媒コンバータ9の下流側には、マフラー(図示せず)が設置されている。
なお、触媒コンバータ9は、排気ガスの除害効果を有するものであれば、他のものであってもよい。
<Catalytic converter>
The catalytic converter 9 is a device that purifies exhaust gas that will eventually be released into the atmosphere by passing through the catalytic converter 9 and removes harmful components contained in the exhaust gas. A catalyst 9a is provided inside. The catalytic converter 9 is composed of, for example, a monolith type three-way catalytic converter, and a muffler (not shown) is installed on the downstream side of the catalytic converter 9.
The catalytic converter 9 may be other as long as it has an exhaust gas detoxifying effect.

<第1実施の形態の作用>
次に、図1〜図5を参照して、本発明の第1実施の形態に係る排気管構造の作用を説明する。
図3は、本発明の第1実施の形態に係る排気管構造を示す要部斜視図であり、第1排気パイプから流れて来た排気ガスの軌跡を示す説明図である。図4は、本発明の第1実施の形態に係る排気管構造を示す図であり、(a)は第1排気パイプから流れて来た排気ガスの軌跡を示す説明図、(b)は要部左側面である。図5は、本発明の第1実施の形態に係る排気管構造を示す図面であり、(a)は斜視図、(b)は図5(a)のB−B線断面部における第1排気パイプから流れて来た排気ガスの流速分布図、(c)は第2排気パイプから流れて来た排気ガスの流速分布図、(d)は第3排気パイプから流れて来た排気ガスの流速分布図、(e)は第4排気パイプから流れて来た排気ガスの流速分布図である。
<Operation of First Embodiment>
Next, the operation of the exhaust pipe structure according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a main part perspective view showing the exhaust pipe structure according to the first embodiment of the present invention, and is an explanatory view showing the trajectory of the exhaust gas flowing from the first exhaust pipe. 4A and 4B are diagrams showing an exhaust pipe structure according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4A is an explanatory diagram showing a locus of exhaust gas flowing from the first exhaust pipe, and FIG. This is the left side of the unit. 5A and 5B are drawings showing an exhaust pipe structure according to the first embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is a perspective view, and FIG. 5B is a first exhaust at a cross-section along line BB in FIG. Flow velocity distribution diagram of exhaust gas flowing from the pipe, (c) Flow velocity distribution diagram of exhaust gas flowing from the second exhaust pipe, (d) Flow velocity of exhaust gas flowing from the third exhaust pipe The distribution diagram (e) is a flow velocity distribution diagram of the exhaust gas flowing from the fourth exhaust pipe.

内燃機関(図示せず)が作動すると、各排気ポート(図示せず)から図1に示す第1〜第4排気パイプ1〜4に排気ガスが流れる。第1〜第4排気パイプ1〜4は、集合管8の集合部8aで1つに連結されており、その集合部8aの下側に、流入部8bが設置されている。   When an internal combustion engine (not shown) operates, exhaust gas flows from each exhaust port (not shown) to the first to fourth exhaust pipes 1 to 4 shown in FIG. The first to fourth exhaust pipes 1 to 4 are connected together by a collecting portion 8a of the collecting pipe 8, and an inflow portion 8b is installed below the collecting portion 8a.

これにより、第1〜第4排気パイプ1〜4を通過した排気ガスは、例えば、図3に示す第1排気パイプ1のように、集合管8の左側上端部にある流入部8bを通って下降する。その排気ガスは、流入部8bから旋回流発生部8cの外周部8dの左側中央に流れて、集合管8の内壁に案内され、旋回しながら旋回流発生部8c内に入る。
旋回流発生部8cに入った排気ガスは、旋回流発生部8cの内壁に案内されて渦を巻くように旋回して拡散し、各排気パイプPからの排気ガスはそれぞれ同じように旋回流となって流出部8fに流れ込む。
流出部8f内の排気ガスは、図4(a)、(b)に示すように、流出部8fが略円錐形状に拡径しているため、流出部8fの内壁に沿って拡散して、触媒コンバータ9の触媒9aに流入する。
Thus, the exhaust gas that has passed through the first to fourth exhaust pipes 1 to 4 passes through the inflow portion 8b at the upper left end of the collecting pipe 8 as in the first exhaust pipe 1 shown in FIG. Descend. The exhaust gas flows from the inflow portion 8b to the left center of the outer peripheral portion 8d of the swirling flow generating portion 8c, is guided to the inner wall of the collecting pipe 8, and enters the swirling flow generating portion 8c while swirling.
The exhaust gas that has entered the swirl flow generation unit 8c is guided by the inner wall of the swirl flow generation unit 8c and swirls in a vortex, and the exhaust gas from each exhaust pipe P is similarly swirled. And flows into the outflow part 8f.
As shown in FIGS. 4A and 4B, the exhaust gas in the outflow portion 8f is diffused along the inner wall of the outflow portion 8f because the outflow portion 8f has a substantially conical shape. It flows into the catalyst 9a of the catalytic converter 9.

すると、触媒コンバータ9内の排気ガスは、従来の排気管構造と比較して、図5(b)〜(e)に示すように、各排気パイプPの排気ガスの流れが略一様になっており、排気ガスの流速の等速線の間隔が広くて、その本数が少なく、略中央部が低速になって整流化されている。第1〜第4排気パイプ1〜4からの排気ガスは、旋回流発生部8cによって旋回されたことによって、図5(b)〜(e)に示すように、最低速部分が触媒コンバータ9の略中央に円形に現れて、最高速部分が外周部側に現れる。   Then, the exhaust gas in the catalytic converter 9 has a substantially uniform flow of exhaust gas in each exhaust pipe P as shown in FIGS. 5B to 5E, as compared with the conventional exhaust pipe structure. The exhaust gas flow velocity is constant, and the number of lines is small, and the central portion is rectified at a low speed. Exhaust gases from the first to fourth exhaust pipes 1 to 4 are swirled by the swirling flow generation unit 8c, so that the lowest speed portion of the catalytic converter 9 is as shown in FIGS. It appears in a circle at the approximate center, and the fastest part appears on the outer peripheral side.

<第1実施の形態の効果>
このように、本発明の第1実施の形態に係る排気管構造は、集合部8aと触媒コンバータ9との間に、集合管8を設置したことにより、触媒9aの特定部分に集中して排気ガスが通過する現象が無くなって、触媒コンバータ9の全断面に亘って排気ガスが略均一に分散されて入り込むようになる。また、4つの排気パイプ1〜4のいずれから流入しても略同等の流れとなる。このため、触媒コンバータ9内における排気ガスの偏りが解消して、触媒9aの浄化効率を向上させることができ、また、触媒9aの劣化による寿命の短縮を防止する効果もある。
<Effect of the first embodiment>
Thus, in the exhaust pipe structure according to the first embodiment of the present invention, exhaust gas is concentrated on a specific portion of the catalyst 9a by installing the collective pipe 8 between the collective portion 8a and the catalytic converter 9. The phenomenon of the gas passing disappears, and the exhaust gas enters the entire section of the catalytic converter 9 in a substantially uniform manner. Moreover, even if it flows in from any of the four exhaust pipes 1-4, it becomes a substantially equivalent flow. For this reason, the deviation of the exhaust gas in the catalytic converter 9 is eliminated, the purification efficiency of the catalyst 9a can be improved, and there is an effect of preventing the shortening of the life due to the deterioration of the catalyst 9a.

≪第2実施の形態≫
次に、図6(a)、(b)を参照して、本発明の第2実施の形態に係る排気管構造を説明する。なお、前記第1実施の形態と同じものは、同一符号を付記してその説明を省略する。図6は、本発明の第2実施の形態に係る排気管構造を示す図面であり、(a)は斜視図、(b)は背面図、(c)は左側面図である。
<< Second Embodiment >>
Next, an exhaust pipe structure according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b). In addition, the same thing as the said 1st Embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description. FIG. 6 is a drawing showing an exhaust pipe structure according to a second embodiment of the present invention, where (a) is a perspective view, (b) is a rear view, and (c) is a left side view.

<集合管(旋回流発生器)>
本発明の第2実施の形態は、エキゾーストマニホールド5と触媒コンバータ9との間に設けられる第1実施の形態の集合管8を変形したものである。
図6(a)〜(c)に示す集合管(旋回流発生器)10は、集合部10aに接続して1つになった排気パイプPからの排気ガスを旋回流に変換させて拡散させるものである。この集合管10は、前記集合部10aと、この集合部10aの下流側に傾斜させて設けられた流入部10bと、この流入部10bの底面の角に形成された案内壁部10cと、排気ガスを旋回させるための旋回流発生部10eと、排気ガスを送り出すための流出部10gとから構成されている。
<Collecting pipe (swirl flow generator)>
In the second embodiment of the present invention, the collecting pipe 8 of the first embodiment provided between the exhaust manifold 5 and the catalytic converter 9 is modified.
The collecting pipe (swirl flow generator) 10 shown in FIGS. 6A to 6C converts the exhaust gas from the exhaust pipe P connected to the collecting portion 10a into a swirling flow and diffuses it. Is. The collecting pipe 10 includes the collecting portion 10a, an inflow portion 10b provided to be inclined to the downstream side of the collecting portion 10a, a guide wall portion 10c formed at a corner of the bottom surface of the inflow portion 10b, A swirl flow generating unit 10e for swirling gas and an outflow unit 10g for sending exhaust gas are configured.

<集合部>
集合部10aは、各排気パイプPを1つに接続して排気ガスを取り入れる部分であり、上流側に向けて略円錐形状に拡径している。この集合部10aの下流側には、流入部10bが斜め右下方向に連設されている。
<Meeting part>
The collecting portion 10a is a portion for connecting the exhaust pipes P to one to take in exhaust gas, and has a diameter that is increased in a substantially conical shape toward the upstream side. An inflow portion 10b is connected in a diagonally lower right direction on the downstream side of the collective portion 10a.

<流入部>
流入部10bは、集合部10aの下流側に、下流方向に向かって斜めに形成されて、旋回流発生部10eで旋回流(サイクロン)を効果的に生じ易くなるように誘導するための管である。この流入部10bは、集合部10aから流れて来た各排気パイプPからの排気ガスが、下流方向に斜めに流れて、後記する案内壁部10cに向かって流れるように誘導されるとともに、さらに、旋回流発生部10eで旋回流に効率よく変換されるように誘導されて流れる。
<Inflow section>
The inflow portion 10b is formed on a downstream side of the collecting portion 10a and is inclined toward the downstream direction, and is a pipe for guiding the swirling flow (cyclone) to be easily generated effectively in the swirling flow generating portion 10e. is there. The inflow portion 10b is guided so that the exhaust gas from each exhaust pipe P flowing from the collecting portion 10a flows obliquely in the downstream direction and flows toward a guide wall portion 10c described later. The swirl flow generator 10e is guided and flows so as to be efficiently converted into a swirl flow.

<案内壁部>
案内壁部10cは、排気ガスの流れる方向を旋回流が生じる方向(排気ガスが通路内を略螺旋状に旋回する方向)に規制する面である。この案内壁部10cは、例えば、旋回流発生部10e内における流入部10bの底面側の内壁の角に形成された斜めの面からなり、旋回流発生部10eに流れ込んだ排気ガスを流出部10g側に旋回しながら流れるように誘導するガイドである。案内壁部10cは、例えば、旋回流発生部10eの曲面状の内壁の一部を略平面状に形成してなる。この案内壁部10cの大きさは、流れる排気ガスの流量に応じて適宜に形成すればよい。
なお、案内壁部10cは、流入部10bから旋回流発生部10eに流れ込んだ排気ガスを流出部10gに旋回し易く流れるように誘導するために、流入部10bの中心線O1−O1の延長上付近に設置されることが望ましい。また、案内壁部10cは、平面に限らず、他の部分より曲率の小さい曲面で、周囲と滑らかに繋がっていてもよい。
<Guide wall>
The guide wall portion 10c is a surface that regulates the direction in which the exhaust gas flows in a direction in which a swirl flow is generated (a direction in which the exhaust gas swirls in a spiral manner in the passage). The guide wall portion 10c is formed of, for example, an oblique surface formed at the corner of the inner wall on the bottom surface side of the inflow portion 10b in the swirling flow generating portion 10e, and exhaust gas flowing into the swirling flow generating portion 10e is discharged to the outflow portion 10g. It is a guide which guides to flow while turning to the side. The guide wall 10c is formed, for example, by forming a part of the curved inner wall of the swirl flow generator 10e in a substantially flat shape. What is necessary is just to form the magnitude | size of this guide wall part 10c suitably according to the flow volume of the flowing exhaust gas.
The guide wall portion 10c is an extension of the center line O1-O1 of the inflow portion 10b in order to guide the exhaust gas flowing into the swirl flow generation portion 10e from the inflow portion 10b to the outflow portion 10g so as to flow easily. It is desirable to install in the vicinity. In addition, the guide wall portion 10c is not limited to a flat surface, and may be a curved surface having a smaller curvature than other portions and smoothly connected to the surroundings.

<旋回流発生部>
旋回流発生部10eは、案内壁部10cが内壁に形成されて、排気ガスを旋回させるための円形態空間がある部分である。この旋回流発生部10eは、集合部10aに接続される流入部10bの中心線O1−O1に対して、旋回流発生部10eの中心線O2−O2を長さL分ずらした円形態からなる。ここで、円形態とは、円形、楕円形または長円形のことであって、略円形のものをいう。
図6(a)、(b)、(c)に示すように、旋回流発生部10eは、流入部10bから流出部10gに向けて略円錐状に拡径しているとともに、前記中心線O1−O1と中心線O2−O2とが排気ガスの流れ方向に対して不一致で、捩れた状態(略螺旋状)に形成されている。
なお、図6(c)に示すように、前記旋回流発生部10eの外周部10f内には、酸素の濃度を検出するO2センサSが設置されている。O2センサSで検出した酸素の濃度は、エンジン制御ユニットに送信されて空燃比の制御に使用される。
<Swirl flow generator>
The swirling flow generating portion 10e is a portion where a guide wall portion 10c is formed on the inner wall and there is a circular space for swirling exhaust gas. The swirling flow generating portion 10e has a circular shape in which the center line O2-O2 of the swirling flow generating portion 10e is shifted by a length L with respect to the center line O1-O1 of the inflow portion 10b connected to the collecting portion 10a. . Here, the circular form means a circular shape, an elliptical shape, or an oval shape, and a substantially circular shape.
As shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C, the swirling flow generating portion 10e is expanded in a substantially conical shape from the inflow portion 10b toward the outflow portion 10g, and the center line O1. -O1 and the center line O2-O2 are formed in a twisted state (substantially spiral), which is inconsistent with the flow direction of the exhaust gas.
Incidentally, as shown in FIG. 6 (c), the inside peripheral portion 10f of the swirl flow generation section 10e, O 2 sensor S for detecting the concentration of oxygen is installed. The oxygen concentration detected by the O 2 sensor S is transmitted to the engine control unit and used for air-fuel ratio control.

<流出部>
流出部10gは、図6(b)、(c)に示すように、旋回流発生部10eから斜め下方向に向けて略円錐形状に拡径して触媒コンバータ9に連設し、排気ガスを旋回させながら送り出すための部分である。
図6(c)に示すように、流出部10gは、側面視して、流入部10bの中心線O1−O1に対して角度θ1下側に傾いて形成されている。
その角度θ1は、流入部10bの中心線O1−O1に対する流出部10gの中心線O3−O3の傾斜角度であり、
θ1<90°
である。角度θ1は望ましくは、
30°<θ1<60°
である。
このため、旋回流発生部10eは、この旋回流発生部10eの入口である流入部10bの入口方向と、この旋回流発生部10eの出口である流出部10gの出口方向がずれていて、集合管10における排気ガスの出口が、入口の中心軸(中心線O1−O1)上にない。
また、図6(c)に示すように、旋回流発生部10eは、排気ガスの流れ方向に対して全体が略拡径した状態に形成されていて、流入部10bの内径が小さく、流出部10gの内径が大きく形成されている。
<Outflow part>
As shown in FIGS. 6 (b) and 6 (c), the outflow portion 10g expands in a substantially conical shape from the swirling flow generating portion 10e obliquely downward, and is continuously connected to the catalytic converter 9 to exhaust gas. It is a part for sending out while turning.
As shown in FIG. 6C, the outflow portion 10g is formed to be inclined downward at an angle θ1 with respect to the center line O1-O1 of the inflow portion 10b in a side view.
The angle θ1 is an inclination angle of the center line O3-O3 of the outflow portion 10g with respect to the center line O1-O1 of the inflow portion 10b.
θ1 <90 °
It is. The angle θ1 is preferably
30 ° <θ1 <60 °
It is.
For this reason, the swirling flow generating unit 10e has an inlet direction of the inflow portion 10b that is the inlet of the swirling flow generating portion 10e and an outlet direction of the outflow portion 10g that is the outlet of the swirling flow generating portion 10e, The exhaust gas outlet in the pipe 10 is not on the central axis (center line O1-O1) of the inlet.
Further, as shown in FIG. 6 (c), the swirl flow generating portion 10e is formed in a state where the entire diameter is substantially enlarged with respect to the flow direction of the exhaust gas, the inner diameter of the inflow portion 10b is small, and the outflow portion. The inner diameter of 10 g is formed large.

<第2実施の形態の作用>
次に、図6(a)〜(c)を参照して、本発明の第2実施の形態に係る排気管構造の作用を説明する。
内燃機関(図示せず)が作動すると、各排気ポート(図示せず)から図6(a)〜(b)に示す第1〜第4排気パイプ1〜4に排気ガスが流れる。第1〜第4排気パイプ1〜4を通過した排気ガスは、集合管10の集合部10aに流れ込み、流入部10bで1つに合流する。
<Operation of Second Embodiment>
Next, with reference to FIGS. 6A to 6C, the operation of the exhaust pipe structure according to the second embodiment of the present invention will be described.
When the internal combustion engine (not shown) operates, the exhaust gas flows from the respective exhaust ports (not shown) to the first to fourth exhaust pipes 1 to 4 shown in FIGS. The exhaust gas that has passed through the first to fourth exhaust pipes 1 to 4 flows into the collecting portion 10a of the collecting pipe 10 and merges into one at the inflow portion 10b.

図6(b)に示すように、流入部10bで合流した排気ガスは、この流入部10bに案内されて斜め下方向にある旋回流発生部10eの下側の外周部10fに向かって旋回流が生じ易いように流れて、案内壁部10cに衝突し、下流方向に向かう流れが強められる。
図6(c)に示すように、案内壁部10cに衝突した排気ガスは、その案内壁部10cに沿って旋回流発生部10e内を旋回して流れて、旋回流を生じさせる。そして、旋回流発生部10e内の排気ガスは、円形態の旋回流発生部10eの内壁と、流入部10bから流出部10gに向けて略円錐状に拡径して略螺旋状に捩れた状態に形成されるとともに、左右方向に長さLずれ、かつ、角度θ1下側に傾斜した旋回流発生部10eに案内されて旋回しながら渦を巻くように拡散し、各排気パイプPからの排気ガスが略同じ経路を通って流出部10gに流れ込む。流出部10g内の排気ガスは、その流出部10gが略円錐形状に拡径しているため、流出部10gの内壁面に沿って拡散して、触媒コンバータ9に流入して浄化される。
As shown in FIG. 6 (b), the exhaust gas that has joined at the inflow portion 10b is guided by the inflow portion 10b and is swirled toward the outer peripheral portion 10f on the lower side of the swirl flow generating portion 10e that is obliquely downward. Flows so as to easily occur, collides with the guide wall 10c, and the flow in the downstream direction is strengthened.
As shown in FIG. 6 (c), the exhaust gas that has collided with the guide wall 10c swirls in the swirl flow generation unit 10e along the guide wall 10c, thereby generating a swirl flow. The exhaust gas in the swirling flow generating portion 10e is expanded in a substantially conical shape from the inner wall of the circular swirling flow generating portion 10e to the outflow portion 10g and twisted in a substantially helical shape. And is diffused so as to swirl while being swung while being guided by a swirling flow generating portion 10e that is shifted by a length L in the left-right direction and inclined downward at an angle θ1. Gas flows into the outflow part 10g through substantially the same path. The exhaust gas in the outflow portion 10g is diffused along the inner wall surface of the outflow portion 10g and purified by flowing into the catalytic converter 9 because the outflow portion 10g has a substantially conical shape.

一方、O2センサSは、外周部10f内を流れるそれぞれの排気パイプPの排気ガスが内壁に沿って一様に流れるので、外周部10fの内壁の何処に設置しても各排気パイプPからの排気ガス中の平均的な酸素濃度を正確に検出することができる。このO2センサSは、それぞれの排気パイプPからの排気ガスの酸素濃度を、バランスよく検出できるようになるので、エンジン制御ユニットで良好な空燃比の制御ができるようにする。さらに、O2センサSは、取り付け位置の制約が解消されて、取り付け位置の自由度が大きくなる。 On the other hand, in the O 2 sensor S, the exhaust gas of each exhaust pipe P flowing in the outer peripheral portion 10f flows uniformly along the inner wall. The average oxygen concentration in the exhaust gas can be accurately detected. Since the O 2 sensor S can detect the oxygen concentration of the exhaust gas from each exhaust pipe P in a well-balanced manner, the engine control unit can control the air / fuel ratio satisfactorily. Further, the O 2 sensor S is free from the restriction of the attachment position, and the degree of freedom of the attachment position is increased.

<第2実施の形態の効果>
このように、本発明の第2実施の形態に係る排気管構造は、前記した第1実施の形態と同様に、集合部10aと触媒コンバータ9との間に、集合管10を設置したことにより、触媒コンバータ9の全断面に亘って排気ガスの流れが略均一に整流されて入り込むようになる。このため、触媒コンバータ9内における排気ガスの流れの偏りが解消されて、浄化効率を向上させることができる。
<Effects of Second Embodiment>
Thus, the exhaust pipe structure according to the second embodiment of the present invention is similar to the first embodiment described above, because the collecting pipe 10 is installed between the collecting portion 10a and the catalytic converter 9. The exhaust gas flow is rectified substantially uniformly over the entire cross section of the catalytic converter 9 and enters. For this reason, the uneven flow of the exhaust gas in the catalytic converter 9 is eliminated, and the purification efficiency can be improved.

なお、本発明は、前記第1〜第2実施の形態に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。以下、その変形例を説明する。   The present invention is not limited to the first and second embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea, and the present invention includes these modifications and changes. It goes without saying that Hereinafter, the modification is demonstrated.

≪第1変形例≫
図7は、本発明の実施の形態に係る排気管構造の第1変形例を示す図面であり、(a)は左側面図、(b)は斜視図である。
例えば、図7(a)に示すように、流出部8f1は、この流出部8f1の基端部8eが旋回流発生部8cの中心部O上(中心線上)に設けられるとともに、流入部8bの中心線O1−O1と流出部8f1の中心線O3−O3とがなす角度θ2が45度〜135度になるように形成してもよい。このように流出部8f1は、旋回流発生部8cから触媒コンバータ9に向けて傾斜して形成されていることにより、排気ガスは、旋回流発生部8c内を略螺旋状に旋回しながら流れるようになる。
≪First modification≫
7A and 7B are drawings showing a first modification of the exhaust pipe structure according to the embodiment of the present invention, wherein FIG. 7A is a left side view and FIG. 7B is a perspective view.
For example, as shown in FIG. 7A, the outflow portion 8f1 includes a base end portion 8e of the outflow portion 8f1 provided on the center portion O (on the center line) of the swirling flow generation portion 8c and the inflow portion 8b. The angle θ2 formed by the center line O1-O1 and the center line O3-O3 of the outflow portion 8f1 may be 45 ° to 135 °. Thus, the outflow portion 8f1 is formed to be inclined from the swirling flow generating portion 8c toward the catalytic converter 9, so that the exhaust gas flows while swirling in the swirling flow generating portion 8c in a substantially spiral shape. become.

≪第2変形例≫
図8は、本発明の実施の形態に係る排気管構造の第2変形例を示す図面であり、(a)は左側面図、(b)は斜視図である。
また、図8(a)に示すように、流出部8f2は、流出部8f2全体の径の太さが旋回流発生部8cと略同一な円筒状のもので、図8(b)に示すように、斜め下方向に向かって形成されたものであってもよい。このように形成しても、排気ガスは、旋回流発生部8c内を略螺旋状に旋回しながら流れるようになる。
≪Second modification≫
FIG. 8 is a drawing showing a second modification of the exhaust pipe structure according to the embodiment of the present invention, where (a) is a left side view and (b) is a perspective view.
Further, as shown in FIG. 8A, the outflow portion 8f2 has a cylindrical shape in which the diameter of the entire outflow portion 8f2 is substantially the same as that of the swirling flow generation portion 8c, as shown in FIG. 8B. Further, it may be formed obliquely downward. Even if formed in this way, the exhaust gas flows while swirling in the spiral flow generating portion 8c in a substantially spiral shape.

なお、前記流出部8f,8f1,8f2および排気パイプPは、その形状を、周囲に設けられる部品の配置状況などに応じて適宜に変更してもよい。   Note that the shapes of the outflow portions 8f, 8f1, 8f2 and the exhaust pipe P may be changed as appropriate according to the arrangement state of components provided around the outflow portions 8f, 8f1, 8f2.

本発明の第1実施の形態に係る排気管構造を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an exhaust pipe structure according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施の形態に係る排気管構造を示す図面であり、集合管を示す一部断面を有する正面図である。It is drawing which shows the exhaust pipe structure which concerns on 1st Embodiment of this invention, and is a front view which has a partial cross section which shows a collection pipe. 本発明の第1実施の形態に係る排気管構造を示す要部斜視図であり、第1排気パイプから流れて来た排気ガスの軌跡を示す説明図である。It is a principal part perspective view which shows the exhaust pipe structure which concerns on 1st Embodiment of this invention, and is explanatory drawing which shows the locus | trajectory of the exhaust gas which flowed from the 1st exhaust pipe. 本発明の第1実施の形態に係る排気管構造を示す図であり、(a)は第1排気パイプから流れて来た排気ガスの軌跡を示す説明図、(b)は要部左側面である。It is a figure which shows the exhaust pipe structure which concerns on 1st Embodiment of this invention, (a) is explanatory drawing which shows the locus | trajectory of the exhaust gas which flowed from the 1st exhaust pipe, (b) is a principal part left side surface. is there. 本発明の第1実施の形態に係る排気管構造を示す図面であり、(a)は斜視図、(b)は図5(a)のB−B線断面部における第1排気パイプから流れて来た排気ガスの流速分布図、(c)は第2排気パイプから流れて来た排気ガスの流速分布図、(d)は第3排気パイプから流れて来た排気ガスの流速分布図、(e)は第4排気パイプから流れて来た排気ガスの流速分布図である。It is drawing which shows the exhaust pipe structure which concerns on 1st Embodiment of this invention, (a) is a perspective view, (b) flows from the 1st exhaust pipe in the BB line cross-section part of Fig.5 (a). (C) is a flow velocity distribution diagram of the exhaust gas flowing from the second exhaust pipe, (d) is a flow velocity distribution diagram of the exhaust gas flowing from the third exhaust pipe, e) is a flow velocity distribution diagram of the exhaust gas flowing from the fourth exhaust pipe. 本発明の第2実施の形態に係る排気管構造を示す図面であり、(a)は斜視図、(b)は背面図、(c)は左側面図である。It is drawing which shows the exhaust pipe structure which concerns on 2nd Embodiment of this invention, (a) is a perspective view, (b) is a rear view, (c) is a left view. 本発明の実施の形態に係る排気管構造の第1変形例を示す図面であり、(a)は左側面図、(b)は斜視図である。It is drawing which shows the 1st modification of the exhaust pipe structure which concerns on embodiment of this invention, (a) is a left view, (b) is a perspective view. 本発明の実施の形態に係る排気管構造の第2変形例を示す図面であり、(a)は左側面図、(b)は斜視図である。It is drawing which shows the 2nd modification of the exhaust pipe structure which concerns on embodiment of this invention, (a) is a left view, (b) is a perspective view.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1排気パイプ
2 第2排気パイプ
3 第3排気パイプ
4 第4排気パイプ
5 エキゾーストマニホールド
8,10 集合管(旋回流発生器)
8a,10a 集合部
8b,10b 流入部
8c,10e 旋回流発生部
8d,10f 外周部
8f,8f1,8f2,10g 流出部
9 触媒コンバータ
10c 案内壁部
O 中心部
O1,O2,O3 中心線
P 排気パイプ
S O2センサ(酸素濃度検出センサ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st exhaust pipe 2 2nd exhaust pipe 3 3rd exhaust pipe 4 4th exhaust pipe 5 Exhaust manifold 8, 10 Collecting pipe (swirl flow generator)
8a, 10a Aggregation part 8b, 10b Inflow part 8c, 10e Swirling flow generation part 8d, 10f Outer peripheral part 8f, 8f1, 8f2, 10g Outflow part 9 Catalytic converter 10c Guide wall part O Center part O1, O2, O3 Center line P Exhaust Pipe S O 2 sensor (oxygen concentration detection sensor)

Claims (8)

内燃機関の排気ポートに接続される複数の排気パイプからなるエキゾーストマニホールドと、排気ガスの浄化を行う触媒コンバータと、前記エキゾーストマニホールドと前記触媒コンバータとの間に介在される旋回流発生器とを備えた排気管構造であって、
前記旋回流発生器は、前記複数の排気パイプの下流端末部分を集合させた集合部の下流側に設けられる流入部と、
この流入部の下流側に設けられて前記排気ガスの流れを旋回流に変換させるための旋回流発生部と、
この旋回流発生部の下流側に接続されるとともに前記触媒コンバータに連通される流出部と、を備えていること
を特徴する排気管構造。
An exhaust manifold comprising a plurality of exhaust pipes connected to an exhaust port of an internal combustion engine, a catalytic converter for purifying exhaust gas, and a swirling flow generator interposed between the exhaust manifold and the catalytic converter Exhaust pipe structure,
The swirl flow generator is provided with an inflow portion provided on a downstream side of a collecting portion in which downstream end portions of the plurality of exhaust pipes are gathered;
A swirl flow generator provided on the downstream side of the inflow portion for converting the flow of the exhaust gas into a swirl flow;
An exhaust pipe structure comprising: an outlet portion connected to the downstream side of the swirl flow generating portion and communicating with the catalytic converter.
前記流入部は、前記旋回流発生部の中心部から偏心した位置にある外周部に設けられ、
前記旋回流発生部は、前記流入部の内径をa、前記旋回流発生部の内径をbとすると、
b≧2a
になること
を特徴とする請求項1に記載の排気管構造。
The inflow portion is provided in an outer peripheral portion at a position eccentric from a central portion of the swirl flow generating portion,
The swirl flow generation unit is defined as a, where the inflow portion has an inner diameter a, and the swirl flow generation portion has an inner diameter b.
b ≧ 2a
The exhaust pipe structure according to claim 1, wherein
前記流出部は、前記流入部の内径をa、前記旋回流発生部の内径をb、前記流出部の最も細い部分の内径をcとすると、
a≦c≦b
になること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の排気管構造。
The outflow part has an inner diameter of the inflow part a, an inner diameter of the swirl flow generation part b, and an inner diameter of the narrowest part of the outflow part c,
a ≦ c ≦ b
The exhaust pipe structure according to claim 1 or 2, wherein:
前記流出部は、この流出部の基端部が前記旋回流発生部の中心線上に設けられていること
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の排気管構造。
The exhaust pipe structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the outflow portion has a base end portion of the outflow portion provided on a center line of the swirl flow generation portion.
前記旋回流発生部は、前記流入部の中心線に対して、前記旋回流発生部の中心線がずらして配置され、
前記旋回流発生部内の壁面に、前記排気ガスの流れる方向を規制する案内壁部を有すること
を特徴とする請求項1に記載の排気管構造。
The swirl flow generation unit is arranged such that the center line of the swirl flow generation unit is shifted with respect to the center line of the inflow portion,
2. The exhaust pipe structure according to claim 1, wherein a guide wall portion that regulates a flow direction of the exhaust gas is provided on a wall surface in the swirl flow generating portion.
前記旋回流発生部は、前記流入部から前記流出部に向けて拡径し、捩れた状態に形成されていること
を特徴とする請求項1または請求項5に記載の排気管構造。
6. The exhaust pipe structure according to claim 1, wherein the swirl flow generating portion is formed in a twisted state with a diameter increasing from the inflow portion toward the outflow portion.
前記流出部は、前記旋回流発生部から前記触媒コンバータに向けて傾斜して形成されていること
を特徴とする請求項1に記載の排気管構造。
The exhaust pipe structure according to claim 1, wherein the outflow portion is formed to be inclined from the swirl flow generation portion toward the catalytic converter.
前記旋回流発生部、または、前記流出部の前記旋回流発生部に近い位置に、酸素濃度検出センサが設けられていること
を特徴とする請求項1に記載の排気管構造。
2. The exhaust pipe structure according to claim 1, wherein an oxygen concentration detection sensor is provided at a position near the swirl flow generation unit or the swirl flow generation unit of the outflow unit.
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