JP2018178778A - 排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気同士の干渉音の発生を防止することが可能な排気装置を提供する。
【解決手段】内燃機関２の複数の気筒のそれぞれに接続される複数の排気管を一つにまとめて排気を流す排気装置１であって、複数の気筒のうち両側に配置される気筒に接続される二本の外側排気管３，６を集合させる第１集合部８と、複数の気筒のうち内側に配置される気筒に接続される複数の内側排気管４，５を集合させる第２集合部９とを備え、二本の外側排気管３，６及び複数の内側排気管４，５はそれぞれの長さが等しく形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の排気管を有する多気筒内燃機関の排気装置に関する。

従来、多気筒内燃機関の複数の気筒から排出される排気を、触媒を通して清浄化した後に排出する排気装置が知られている。
このような排気装置では、排気による干渉音を低減すべくそれぞれの気筒から排出されたガスを一箇所に合流させるまでの距離を極力等しくするよう設計されたものが知られている。

例えば、直列４気筒内燃機関において、点火順序が連続しない＃２気筒と＃３気筒の排気ポートをシリンダヘッド内部で合流させる一方、＃１気筒と＃４気筒の排気ポートはそのままシリンダヘッド側面に開口させることで、触媒の上流に位置する合流部までの距離を＃１気筒から＃４気筒において、できる限り等しく形成した排気装置に関する技術が開示されている（例えば「特許文献１」参照）。

特開２０１６−７５２６４号公報

上述の技術では、＃１気筒と＃４気筒とから排出されたガスは等距離にて合流し、＃２気筒と＃３気筒とから排出されたガスは等距離にて合流するが、＃１気筒から＃４気筒の全てにおいて合流部までの距離が等しいわけではない。このため、各気筒から排出された排気ガスの干渉により発生する干渉音の問題が生じる。本発明は上述の問題点を解決し、排気同士の干渉音の発生を防止することが可能な排気装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、内燃機関の複数の気筒のそれぞれに接続される複数の排気管を一つにまとめて排気を流す排気装置であって、前記複数の気筒のうち両側に配置される気筒に接続される二本の外側排気管を集合させる第１集合部と、前記複数の気筒のうち内側に配置される気筒に接続される複数の内側排気管を集合させる第２集合部とを備え、前記二本の外側排気管及び前記複数の内側排気管はそれぞれの長さが等しく形成されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の排気装置において、さらに前記第１集合部と前記第２集合部とから排出される排気を集合させて前記複数の気筒から排出された排気を一つにまとめる第３集合部と、前記第１集合部と前記第３集合部とを接続する第１接続排気管と、前記第２集合部と前記第３集合部とを接続する第２接続排気管とを備え、前記第１接続排気管と前記第２接続排気管とは互いに長さが等しいことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の排気装置において、さらに排気を検出する排気検出手段を有し、前記排気検出手段は前記第３集合部に配置されることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の排気装置において、さらに前記第１接続排気管及び前記第２接続排気管は互いに前記内燃機関の長手方向に沿って屈曲されることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４までの何れか一つに記載の排気装置において、さらに前記二本の外側排気管及び前記複数の内側排気管は曲げ回数がそれぞれ等しいことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から５までの何れか一つに記載の排気装置において、さらに前記二本の外側排気管は、前記内燃機関の長手方向に沿うよう屈曲する第１屈曲部と、前記内燃機関から遠ざかる向きに屈曲する第２屈曲部とを備え、前記第１屈曲部及び前記第２屈曲部はその屈曲率が互いに等しいことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１から６までの何れか一つに記載の排気装置において、さらに前記複数の内側排気管は、前記内燃機関の上方に向けて屈曲する第３屈曲部と、前記内燃機関の下方に向けて屈曲する第４屈曲部とを備え、前記第３屈曲部及び前記第４屈曲部はその屈曲率が互いに等しいことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１から７までの何れか一つに記載の排気装置において、さらに前記二本の外側排気管は前記第１集合部の中心を含む面を第１対称面として前記内燃機関の長手方向において互いに面対称となるように配置されることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１から８までの何れか一つに記載の排気装置において、さらに前記複数の内側排気管は前記第２集合部の中心を含む面を第２対称面として前記内燃機関の長手方向においてそれぞれ面対称となるように配置されることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の排気装置において、さらに前記第１対称面と前記第２対称面とが同一平面上に位置することを特徴とする。

本発明によれば、二本の外側排気管を通過する排気の経路が互いに同じ長さとなり各排気管を通過する排気による干渉音の発生を抑制することができると共に、複数の内側排気管を通過する排気の経路がそれぞれ同じ長さとなり各排気管を通過する排気による干渉音の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態を適用可能な排気装置の概略斜視図である。 本発明の一実施形態を適用可能な排気装置の概略上面図である。 本発明の一実施形態を適用可能な排気装置の概略正面図である。 本発明の一実施形態を適用可能な排気装置の概略側面図である。

図１は、本発明の一実施形態を適用可能な排気装置の概略斜視図を、図２は同上面図を、図３は同正面図を、図４は同側面図をそれぞれ示している。同図において、内燃機関である４気筒エンジン２のシリンダヘッド２ａの壁面には排気装置１が取り付けられている。
なお、４気筒エンジン２からの排気は、本実施形態において第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順序で行われる。

排気装置１は、それぞれシリンダヘッド２ａに形成された第１気筒の排気口２ｃに接続される第１排気管３、第２気筒の排気口２ｄに接続される第２排気管４、第３気筒の排気口２ｅに接続される第３排気管５、第４気筒の排気口２ｆに接続される第４排気管６、排気を浄化する触媒７ａを備えた触媒コンバータ７等を有している。
各排気口２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆは、それぞれ図１に両矢印で示す４気筒エンジン２の長手方向Ａに対して直交する、図１に両矢印で示す直交方向Ｂに、４気筒エンジン２内において燃焼したガスを排気として排出する。
この構成中、シリンダヘッド２ａの両側に配置される第１気筒及び第４気筒に接続される第１排気管３及び第４排気管６を外側排気管、第１気筒及び第４気筒の内側に配置される第２気筒及び第３気筒に接続される第２排気管４及び第３排気管５を内側排気管とする。

各排気管３，４，５，６は、フランジ部材１４を介してそれぞれの一端を対応する気筒の排気口２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆに接続させた状態で壁面２ｂに取り付けられている。各排気管３，６の他端は、ほぼＹ字形状を呈し第１集合部として機能する第１集合排気管８の一端にそれぞれ取り付けられている。また各排気管４，５の他端は、第１集合排気管８と同形状を呈し第２集合部として機能する第２集合排気管９の一端にそれぞれ取り付けられている。

第１集合排気管８には、二股に分かれた一端のうちの一方に第１排気管３の他端が取り付けられ、一端のうちの他方には、第１排気管３が接続される第１気筒とは不連続状態で排気がなされる第４気筒に接続される第４排気管６の他端が取り付けられている。
第２集合排気管９には、二股に分かれた一端のうちの一方に第２排気管４の他端が取り付けられ、一端のうちの他方には、第２排気管４が接続される第２気筒とは不連続状態で排気がなされる第３気筒に接続される第３排気管５の他端が取り付けられている。

第１集合排気管８の他端には、第１接続排気管としての第５排気管１０の一端が取り付けられている。第５排気管１０はほぼＬ字形状を呈しており、各排気口２ｃ，２ｆから排出され各排気管３，６，８を介して直交方向Ｂに流れる排気を長手方向Ａへと屈曲させる。
第２集合排気管９の他端には、第２接続排気管としての第６排気管１１の一端が取り付けられている。第５排気管１０とほぼ同じ形状を呈する第６排気管１１は、各排気口２ｄ，２ｅから排出され各排気管４，５，９を介して直交方向Ｂに流れる排気を長手方向Ａへと屈曲させる。

第５排気管１０の他端及び第６排気管１１の他端には、第３集合部として機能し二股構造を有する第３集合排気管１２の一端がそれぞれ接続されている。図２に示すようにほぼＵ字形状を呈する第３集合排気管１２は、その他端を触媒コンバータ７に接続されており、触媒コンバータ７には触媒を通過した排気をさらに下流側に設けられた図示しない排気管に向けて送る排気出口部１３が設けられている。
第３集合排気管１２は、各排気管１０，１１を介して長手方向Ａの図１において右側へと進行している排気の通過方向を、長手方向Ａの図１において左側へと進行するように変更させている。この第３集合排気管１２の働きにより、図１、図３、図４に示すように、各集合排気管８，９、各排気管１０，１１の下方に触媒７ａを有する触媒コンバータ７を配置することができる。

上述のように構成された排気装置１において、先ず本発明の第１の実施形態を説明する。この第１の実施形態では、外側排気管である第１排気管３と第４排気管６及び内側排気管である第２排気管４と第３排気管５とは、それぞれの長さが同じとなるように構成されている。
この構成により、各排気管３，６を通過する排気の経路が互いに同じ長さとなり各排気管３，６を通過する排気による干渉音の発生を抑制することができると共に、各排気管４，５を通過する排気の経路が互いに同じ長さとなり各排気管４，５を通過する排気による干渉音の発生を抑制することができる。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。この第２の実施形態は、第１の実施形態の構成に加え、第１接続排気管である第５排気管１０と第２接続排気管である第６排気管１１とを、互いに同じ長さとなるように構成している。
この構成により、各排気管３，６，８，１０を通過する排気の経路と各排気管４，５，９，１１を通過する排気の経路とが互いに同じ長さとなり、第３集合排気管１２に至る排気による干渉音の発生を抑制することができる。

次に、本発明の第３の実施形態を説明する。この第３の実施形態では、第２の実施形態の構成に加え、第３集合排気管１２に排気検出手段として機能する空燃比センサ１５が取り付けられている。空燃比センサ１５は、４気筒エンジン２の各気筒から排気が正常に排出されているか否かを検知するものであり、排気が正常に排出されない場合にこれを検知して図示しない制御装置に信号を出力する。
この構成により、各排気口２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆから空燃比センサ１５までの距離をそれぞれ等しくすることができるので、各気筒の排気状態をそれぞれ正確に検出することができる。

上述した第１ないし第３の実施形態に示した構成では、第１接続排気管である第５排気管１０及び第２接続排気管である第６排気管１１は、共に４気筒エンジン２の長手方向Ａに沿って屈曲形成されている。
この構成により、４気筒エンジン２の直交方向Ｂに排気管を延ばすことなく長手方向Ａに排気を送ることができるので、コンパクトな排気装置１を提供することができる。

次に、本発明の第４の実施形態を説明する。この第４の実施形態は、第１ないし第３の何れか一つの実施形態の構成に加え、各排気管３，４，５，６は曲げ回数がそれぞれ等しくなるように構成されている。
すなわち、図２に示すように各排気管３，４，５，６はそれぞれ同じ長さ（本実施形態では１８７ｍｍ）となるように形成され、かつそれぞれ同じ数（本実施形態では２箇所）ずつの曲折部３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを有している。
この構成により、各排気口２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆから各排気管３，４，５，６を通過するまでの排気の時間がほぼ等しくなるので、上記各実施形態に比してさらに各排気管３，４，５，６での干渉音の発生を抑制することができる。

次に、本発明の第５の実施形態を説明する。この第５の実施形態は、第１ないし第４の何れか一つの実施形態の構成に加え、各排気管３，６は共に長手方向Ａに沿うよう屈曲する第１屈曲部と４気筒エンジン２から遠ざかる向きに屈曲する第２屈曲部とを有し、第１屈曲部と第２屈曲部とはその屈曲率が互いに等しくなるように構成されている。
図１及び図２に示すように、曲折部３ａ，６ａは共に長手方向Ａに沿うように屈曲して第１屈曲部を構成し、曲折部３ｂ，６ｂは共に４気筒エンジン２から遠ざかる向きに屈曲して第２屈曲部を構成している。そして、各曲折部３ａ，３ｂ，６ａ，６ｂはそれぞれ同じ屈曲率となるように構成されている。
この構成により、第１の実施形態に比してさらに各排気管３，６での干渉音の発生を抑制することができる。

次に、本発明の第６の実施形態を説明する。この第６の実施形態は、第１ないし第５の何れか一つの実施形態の構成に加え、各排気管４，５は共に４気筒エンジン２の上方に向けて屈曲する第３屈曲部と４気筒エンジン２の下方に向けて屈曲する第４屈曲部とを有し、第３屈曲部と第４屈曲部とはその屈曲率が互いに等しくなるように構成されている。
図１及び図２に示すように、曲折部４ａ，５ａは共に４気筒エンジン２の上方に向けて屈曲して第３屈曲部を構成し、曲折部４ｂ，５ｂは共に４気筒エンジン２の下方に向けて屈曲して第４屈曲部を構成している。そして、各曲折部４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂはそれぞれ同じ屈曲率となるように構成されている。
この構成により、第１の実施形態に比してさらに各排気管４，５での干渉音の発生を抑制することができる。

次に、本発明の第７の実施形態を説明する。この第７の実施形態は、第１ないし第６の何れか一つの実施形態の構成に加え、各排気管３，６は第１集合排気管８の中心を含む面を第１対称面として長手方向Ａにおいて互いに面対称となるように配置されている。
すなわち、図２に示すように、各排気管３，６は第１集合排気管８の中心を含む面（図２では直線として示す）Ｌ１を対象に互いに面対称となるように配置されている。
この構成により、上記各実施形態に比してさらに各排気管３，６での干渉音の発生を抑制することができる。

次に、本発明の第８の実施形態を説明する。この第８の実施形態は、第１ないし第７の何れか一つの実施形態の構成に加え、各排気管４，５は第２集合排気管９の中心を含む面を第２対称面として長手方向Ａにおいて互いに面対称となるように配置されている。
すなわち、図２に示すように、各排気管４，５は第２集合排気管９の中心を含む面（図２では直線として示す）Ｌ２を対象に互いに面対称となるように配置されている。
この構成により、上記各実施形態に比してさらに各排気管４，５での干渉音の発生を抑制することができる。
また、この構成において、面Ｌ２が面Ｌ１と同一平面上に位置するように構成することにより、上記各実施形態に比してさらに各排気管３，４，５，６での干渉音の発生を抑制することができる。

上記各実施形態において、第１接続排気管である第５排気管１０と第２接続排気管である第６排気管とをそれぞれ同じ長さ（本実施形態では１３５．７ｍｍ）としたが、この構成に加えて図３に示すようにそれぞれ同じ数ずつの曲折部１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂを有する構成としてもよい。これにより各排気管１０，１１を通過する排気の時間をほぼ同じとすることができ、各排気管１０，１１での干渉音の発生を抑制することができる。
また、各曲折部１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの屈曲率をそれぞれ同じとすることにより、さらに各排気管１０，１１での干渉音の発生を抑制することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、内燃機関として４気筒エンジンを示したが、内燃機関は４気筒エンジンには限定されず、２気筒以上の気筒数を有するエンジンであればどのようなエンジンであってもよい。また、上記各実施形態では内側排気管として二本の排気管４，５を示したが、内側排気管の数は二本には限定されず、二本以上の複数であれば何本でもよい。
本発明の実施の形態に記載された効果は本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１・・・排気装置、２・・・内燃機関（４気筒エンジン）、３・・・外側排気管（第１排気管）、３ａ，６ａ・・・第１屈曲部（曲折部）、３ｂ，６ｂ・・・第２屈曲部（曲折部）、４ａ，５ａ・・・第３屈曲部（曲折部）、４ｂ，５ｂ・・・第４屈曲部（曲折部）、４・・・内側排気管（第２排気管）、５・・・内側排気管（第３排気管）、６・・・外側排気管（第４排気管）、８・・・第１集合部（第１集合排気管）、９・・・第２集合部（第２集合排気管）、１０・・・第１接続排気管（第５排気管）、１１・・・第２接続排気管（第６排気管）、１２・・・第３集合部（第３集合排気管）、１５・・・排気検出手段（空燃比センサ）

Claims (10)

1. 内燃機関の複数の気筒のそれぞれに接続される複数の排気管を一つにまとめて排気を流す排気装置であって、
   前記複数の気筒のうち両側に配置される気筒に接続される二本の外側排気管を集合させる第１集合部と、
   前記複数の気筒のうち内側に配置される気筒に接続される複数の内側排気管を集合させる第２集合部とを備え、
   前記二本の外側排気管及び前記複数の内側排気管はそれぞれの長さが等しく形成されていることを特徴とする排気装置。
2. 請求項１記載の排気装置において、
   前記第１集合部と前記第２集合部とから排出される排気を集合させて前記複数の気筒から排出された排気を一つにまとめる第３集合部と、
   前記第１集合部と前記第３集合部とを接続する第１接続排気管と、前記第２集合部と前記第３集合部とを接続する第２接続排気管とを備え、
   前記第１接続排気管と前記第２接続排気管とは互いに長さが等しいことを特徴とする排気装置。
3. 請求項２記載の排気装置において、
   排気を検出する排気検出手段を有し、前記排気検出手段は、前記第３集合部に配置されることを特徴とする排気装置。
4. 請求項２または３記載の排気装置において、
   前記第１接続排気管及び前記第２接続排気管は互いに前記内燃機関の長手方向に沿って屈曲されることを特徴とする排気装置。
5. 請求項１から４までの何れか一つに記載の排気装置において、
   前記二本の外側排気管及び前記複数の内側排気管は曲げ回数がそれぞれ等しいことを特徴とする排気装置。
6. 請求項１から５までの何れか一つに記載の排気装置において、
   前記二本の外側排気管は、前記内燃機関の長手方向に沿うよう屈曲する第１屈曲部と、前記内燃機関から遠ざかる向きに屈曲する第２屈曲部とを備え、前記第１屈曲部及び前記第２屈曲部はその屈曲率が互いに等しいことを特徴とする排気装置。
7. 請求項１から６までの何れか一つに記載の排気装置において、
   前記複数の内側排気管は、前記内燃機関の上方に向けて屈曲する第３屈曲部と、前記内燃機関の下方に向けて屈曲する第４屈曲部とを備え、前記第３屈曲部及び前記第４屈曲部はその屈曲率が互いに等しいことを特徴とする排気装置。
8. 請求項１から７までの何れか一つに記載の排気装置において、
   前記二本の外側排気管は前記第１集合部の中心を含む面を第１対称面として前記内燃機関の長手方向において互いに面対称となるように配置されることを特徴とする排気装置。
9. 請求項１から８までの何れか一つに記載の排気装置において、
   前記複数の内側排気管は前記第２集合部の中心を含む面を第２対称面として前記内燃機関の長手方向においてそれぞれ面対称となるように配置されることを特徴とする排気装置。
10. 請求項９記載の排気装置において、
    前記第１対称面と前記第２対称面とが同一平面上に位置することを特徴とする排気装置。

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