JP2019167880A - テールパイプ、排気系構造、およびこれを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】排出される排気ガスの温度を下げることができるテールパイプ、排気系構造、およびこれを備えた車両を提供する。【解決手段】本開示の実施の形態に係るテールパイプ１００は、内燃機関の排気ガスを大気に排出するためのテールパイプ１００であって、排気ガスの流れ方向に沿って内周面が湾曲して広がる末端部１０３を備える。【選択図】図３

Description

本開示は、排気ガスを排出するテールパイプ、排気系構造、およびこれを備えた車両に関する。

内燃機関で生じた排気ガスは、排気ガス浄化装置やサイレンサ等を通過して浄化や静音化が行われた後、テールパイプから外部に排出される。従来、排気ガスの流量増大や気流音の低減等を目的として、テールパイプの形状を工夫することが行われている。

例えば特許文献１には、排気管の後端に連結された連結部と、連結部から後方に末広がりに延出し、かつ、横断面形状を略楕円形に形成した拡径部とを備えたテールパイプが開示されている。

特開２００３−４１９３４号公報

テールパイプから排出される高温の排気ガスが、周囲に悪影響を及ぼすことがある。高温の排気ガスによる周囲への悪影響を低減するため、テールパイプから排出される排気ガスの温度を下げることが望まれる。

本開示の目的は、排出される排気ガスの温度を下げることができるテールパイプ、排気系構造、およびこれを備えた車両を提供することである。

本開示の一態様に係るテールパイプは、内燃機関の排気ガスを外部に排出するテールパイプであって、前記排気ガスの流れ方向に沿って内周面が湾曲して広がる末端部を備える。

本開示の一態様に係る排気系構造は、上記テールパイプを有する。

本開示の一態様に係る車両は、上記排気系構造を有する。

本開示によれば、排出される排気ガスの温度を下げることができる。

本開示の実施の形態に係るテールパイプの外形を示す斜視図 本開示の実施の形態に係るテールパイプについて説明するための投影図 本開示の実施の形態に係るテールパイプの効果について説明するための図

以下、本開示の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明、例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明等は省略する場合がある。

図１は、本開示の実施の形態に係るテールパイプ１００の外形を示す斜視図である。また、図２Ａから図２Ｃは、本開示の実施の形態に係るテールパイプ１００について説明するための投影図（三面図）である。図１，図２Ａおよび図２Ｃに示すように、テールパイプ１００は、排気管２００の一端に取り付けられている。排気管２００の他端は、内燃機関（図示せず）に接続されている。内燃機関の駆動により生じた排気ガスは、排気管２００を通ってテールパイプ１００から外部に排出される。排気管２００とテールパイプ１００とによって、内燃機関の排気系構造が構成される。

図２Ａは、排気管２００の一端に取り付けられたテールパイプ１００の平面図である。図２Ｂは、テールパイプ１００および排気管２００を後述する開口部１０４側から見た図である。図２Ｃは、排気管２００の一端に取り付けられたテールパイプ１００の側面図である。

図１および図２Ａから図２Ｃに示すように、テールパイプ１００は、テールパイプ本体１０１と、連結部１０２と、末端部１０３と、を有する。連結部１０２は、テールパイプ１００が排気管２００に連結される部位である。本開示では連結の方法については特に限定しないが、テールパイプ１００は連結部１０２において例えば溶接で排気管２００の一端に連結されている。本実施の形態において、図１に示すように、排気管２００の排気ガスの流れ方向に垂直な断面形状はほぼ円形状であるため、テールパイプ１００の連結部１０２付近における排気ガスの流れ方向に垂直な断面形状も排気管２００とほぼ同径の円形状である。

テールパイプ１００の連結部１０２とは反対側の端部である末端部１０３には、開口部１０４が設けられている。開口部１０４は、テールパイプ１００における排気ガスの流れ方向の最下流に設けられた開口であり、テールパイプ１００内の排気ガスは開口部１０４から外部へ排出される。なお、本実施形態において末端部１０３は、排気ガスの流れ方向におけるテールパイプ１００の末端だけではなく、末端から少し上流までを含むとする。

本実施の形態において、図１および図２Ｂに示すように、テールパイプ１００の開口部１０４の開口形状はほぼ長方形状である。開口部１０４の開口形状は、角が面取りされた長方形状であってもよい。開口部１０４の長軸方向に沿った長さ（幅）Ｗは、図２Ａに示すように、排気管２００の断面円形状の直径Ｄより長い。一方、開口部１０４の短軸方向の沿った長さ（高さ）Ｈは、図２Ｃに示すように、排気管２００の断面円形状の直径Ｄより短い。

開口部１０４の開口形状は、テールパイプ１００内の流路断面積で最も大きくなるように構成されている。具体的には、上記説明した開口部１０４の長方形状の幅Ｗおよび高さＨは、開口部１０４の面積Ｗ×Ｈがテールパイプ１００の流路断面積で最も大きくなるように設定されている。これにより、テールパイプ１００の外部に排出された排気ガスが好適に拡散しやすくなる。

テールパイプ本体１０１は、上記したように排気ガスの流れ方向に対して垂直な断面形状が円形状である連結部１０２と、開口形状が長方形状である開口部１０４と、を接続するように設けられる壁体によって構成される。

図２Ａに示すように、末端部１０３の内周面は、排気ガスの流れ方向に沿って湾曲して広がるように形成されている。なお、本実施の形態において、末端部１０３の内周面とは、テールパイプ１００の流れ方向の末端（最下流）付近における内周面を意味する。

図３Ａおよび図３Ｂは、本開示の実施の形態に係るテールパイプ１００の効果について説明するための図である。図３Ａは、本開示の実施の形態に係るテールパイプ１００のＡ−Ａ断面図である。図３Ａに示すように、テールパイプ１００のＡ−Ａ断面において、末端部１０３の内周面は、排気ガスの流れ方向に沿って湾曲して広がる形状となるように形成されている。より詳細には、図３Ａに示すように、末端部１０３の内周面の曲率が、排気ガスの流れに沿って大きくなるように形成されている。より具体的には、テールパイプ本体１０１は、末端部１０３の内周面は、連結部１０２に近い部位よりも開口部１０４に近い部位の方がより曲率が大きくなるように形成されている。

なお、図３Ａに例示した末端部１０３の内周面の曲率は一例であって、本開示はこれに限定されない。本開示では、末端部１０３の内周面の曲率は、開口部１０４の長軸方向および短軸方向に沿った長さ、排気管２００の直径等は、内燃機関から排出される排気ガスの流量、流速、および温度等に応じて、好適に決定されればよい。また、末端部１０３の内周面の曲率は、排気管２００とほぼ同径の連結部１０２の直径と、開口部１０４の長軸方向および短軸方向に沿った長さとに基づいて、開口部１０４に近づくほど曲率が大きくなるように設定されればよい。

末端部１０３がこのような形状に形成されていることによる効果について、図３Ｂに示す比較例のテールパイプ３００と対比させて説明する。図３Ｂは、比較例のテールパイプ３００の断面図である。

図３Ｂに示す比較例のテールパイプ３００は、排気ガスの流れ方向に沿った断面において、末端部３０３の内周面が開口部３０３に近づくにつれて広がる直線テーパ形状となるように形成されている。排気管２００から流れてきた排気ガスは、このようなテールパイプ３００を通過すると、図３Ｂの矢印に示すように、排気管２００を延長した方向Ｄ１、直線テーパ形状を有するテールパイプ本体３０１の内周面に沿った方向Ｄ２、および、方向Ｄ１とＤ２との間の方向に向かって排出される。

一方、図３Ａに示す本実施の形態に係るテールパイプ１００は、上記したように、末端部１０３の内周面が、排気ガスの流れ方向に沿った断面において、湾曲して広がる形状となるように形成されている。さらに、排気ガスの流れ方向に沿った断面において、末端部１０３の内周面は開口部１０４に近づくにつれて曲率が大きくなるように形成されている。

このため、排気管２００から流れてきた排気ガスは、図３Ａに示すように、排気管２００を延長した方向Ｄ１、末端部１０３の内周面に沿った方向Ｄ３、および、方向Ｄ１とＤ３との間の方向に向かって排出される。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、本実施の形態に係るテールパイプ１００を通過した排気ガスは、従来のテールパイプ３００を通過した排気ガスと比較して、より広範囲に拡散するように排出される。このため、本実施の形態に係るテールパイプ１００は、開口部１０４付近において排出された排気ガスを、周囲の新鮮な外気と好適に混合させることができる。これにより、本実施の形態に係るテールパイプ１００は、開口部１０４から排出された排気ガスの温度を速やかに低下させることができる。

さらに、湾曲して広がる末端部１０３の内周面に沿った方向Ｄ３に排出された排気ガスは、末端部１０３の長軸方向における端部を回り込むように進む。このような排気ガスの流れにより、テールパイプ１００の側面付近の領域Ａ１等に存在する新鮮な外気が巻き込まれ、排気ガスを新鮮な外気と好適に混合させることができる。（図３Ａの点線矢印）。これにより、開口部１０４から排出された排気ガスの温度をより速やかに低下させることができる。

＜作用・効果＞
以上説明したように、本開示の実施の形態に係るテールパイプ１００は、内燃機関の排気ガスを大気に排出するためのテールパイプ１００であって、排気ガスの流れ方向に沿って内周面が湾曲して広がる末端部１０３を備える。

また、末端部１０３の内周面の曲率は、前記流れ方向に沿って大きくなるように形成されている。

このような構成により、テールパイプ１００から大気へ排出される排気ガスは、排気管２００を延長した方向にだけではなく、湾曲した末端部１０３の内周面に沿ってテールパイプ１００の側面へ回り込むような方向へも排出される。このため、開口部１０４から排出された排気ガスは、末端部の内周面が湾曲していない場合と比較して、より広範囲に拡散するように排出される。このため、開口部１０４付近において排出された排気ガスを、周囲の新鮮な外気と好適に混合させることができる。これにより、開口部１０４から排出された排気ガスの温度を速やかに低下させることができる。

さらに、湾曲した末端部１０３の内周面に沿った方向に排出された排気ガスは、開口部１０４の端部を回り込むように進む。このような排気ガスの流れにより、テールパイプ１００の側面付近の領域等に存在する新鮮な外気が巻き込まれ、排気ガスを新鮮な外気と好適に混合させることができる。これにより、開口部１０４から排出された排気ガスの温度をより速やかに低下させることができる。

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素は任意に組み合わせてられてもよい。

上記説明した実施の形態では、排気ガスが排出される開口部１０４はほぼ長方形状に形成されていた。しかしながら、本開示はこれに限定されず、例えばテールパイプ１００の開口部１０４の形状は排気管２００の断面形状と同様に、ほぼ円形状に形成されていてもよい。この場合でも、テールパイプ１００の末端部１０３の内周面は、湾曲して広がるように形成されていればよい。また、排気管２００の排気ガスの流れに垂直な断面形状は、例えば楕円形状やほぼ長方形状に形成されていてもよく、その場合テールパイプ１００の開口部１０４の形状も排気管２００と同様の形状に形成され、内周面が湾曲して広がるように形成されていてもよい。さらに、開口部１０４は、ほぼ長方形状以外にも、前記排気ガスの流れ方向から見て扁平な形状、すなわち楕円形状、台形状、三角形状等に形成されていてもよい。

また、開口部１０４の流路断面積は、テールパイプ１００内で最も大きくなるように構成されていたが、本開示はこれに限定されない。本開示では排気ガスを好適に拡散させるため、開口部１０４の流路断面積が最も大きくなるように構成されていたが、例えば開口部１０４付近の排気圧力を高めて遠くまで排出させたい場合は、開口部１０４の流路断面積が他の箇所より小さくなるようにしてもよい。このように、開口部１０４の開口形状および流路断面積は、テールパイプ１００の使用目的や要求される効果に合わせて好適に変更してもよい。

本開示は、排気ガスを排出するテールパイプに有用である。

１００ テールパイプ
１０１ テールパイプ本体
１０２ 連結部
１０３ 末端部
１０４ 開口部
２００ 排気管
３００ テールパイプ
３０１ テールパイプ本体
３０３ 開口部

Claims (4)

1. 内燃機関の排気ガスを外部に排出するテールパイプであって、
   前記排気ガスの流れ方向に沿って内周面が湾曲して広がる末端部を備える、
   テールパイプ。
2. 前記末端部の内周面の曲率は、前記流れ方向に沿って大きくなる、
   請求項１に記載のテールパイプ。
3. 請求項１または２に記載のテールパイプを有する、
   排気系構造。
4. 請求項３に記載の排気系構造を有する、
   車両。

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