JP2019167881A - 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外部に排出するテールパイプ１００であって、排気ガスを排出する開口部１０４から排気上流側へ向かって形成された乱流生成部１０５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、前記排気ガスを排出する開口部から排気上流側へ向かって形成された乱流生成部を備える。

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 乱流生成部が形成されていることによる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（図示せず）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。

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１および図２Ａに示すように、長方形状を有する開口部１０４の長軸方向に沿った２辺には、開口部１０４から上流側へ向かって乱流生成部１０５が設けられている。乱流生成部１０５は、本実施の形態では一例として、三角形状の切り欠きである。乱流生成部１０５の切り欠きの形状については、三角形に限定されず、例えば四角形、円形または楕円形の一部、不定形等であってもよい。

図３Ａおよび図３Ｂは、乱流生成部１０５が形成されていることによる効果について説明するための図である。図３Ａは、テールパイプ１００の平面視における排気ガスおよび外気の流れを例示した図である。図３Ｂは、テールパイプ１００の側面視における排気ガスおよび外気の流れを例示した図である。図３Ａおよび図３Ｂにおいて、矢印Ａは、排気管２００およびテールパイプ１００の内部を通る排気ガスの流れを示す。矢印Ｂは、開口部１０４から排出された排気ガスの流れの方向が、乱流生成部１０５によって変化した様子を示す。矢印Ｃは、テールパイプ１００の外部の新鮮な空気が、開口部１０４から排出された排気ガスによって巻き込まれる様子を示す。

開口部１０４から排気ガスが流出するとき、排気ガスの流れが乱流生成部１０５の切り欠きによって乱される。すなわち、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、排気管２００およびテールパイプ１００の内部では、排気ガスは内壁面に沿ってほぼ層流の状態で流れている。排気ガスが開口部１０４に到達すると、乱流生成部１０５によって排気ガスの流れが乱され、矢印Ｂのように様々な方向に拡散された乱流の状態で開口部１０４から排出される。このため、開口部１０４から排出された排気ガスが好適に拡散し、排気ガスの温度を速やかに下げることができる。

また、切り欠きの形状を有する乱流生成部１０５の内部を排気ガスが通過することで、テールパイプ１００の内側に負圧が生じ、矢印Ｃのようにテールパイプ１００の外側に存在する新鮮な外気が乱流生成部１０５付近に流れ込む。これにより、開口部１０４付近において、比較的高温の排気ガスと新鮮な外気が好適に混じり合うため、排気ガスの温度を速やかに下げることができる。また、図３Ｂに示すように、新鮮な外気が乱流生成部１０５付近に流れ込むことによって、特にテールパイプ１００の上下方向に排気ガスが拡散しやすくなる。

＜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外部に排出するテールパイプ１００であって、排気ガスを排出する開口部１０４から排気上流側へ向かって形成された乱流生成部１０５を備える。

このような構成により、排気管２００およびテールパイプ１００の内部ではほぼ層流の状態で流れている排気ガスが開口部１０４に到達すると、乱流生成部１０５によって排気ガスの流れが乱され、様々な方向に拡散された乱流の状態で排出される。このため、乱流生成部１０５によって、開口部１０４から排出された排気ガスが好適に拡散し、排気ガスの温度を速やかに下げることができる。

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、排気管２００と連結された連結部１０２における断面はほぼ円形状に形成されており、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の形状は連結部１０２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。さらに、排気管２００の断面形状、およびテールパイプ１００の断面形状は楕円形状や、正方形、長方形、台形等を含む四辺形状、不定形状等、どのような形状であってもよい。これらの場合でも、開口部１０４から上流側へ向かって乱流生成部１０５である切り欠きが形成されていればよい。

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。

また、上記説明した実施の形態では、長方形状を有する開口部１０４の長軸方向に沿った２辺において、開口部１０４から上流側へ向かって乱流生成部１０５が設けられていた。しかしながら、本開示はこれに限定されず、乱流生成部１０５は開口部１０４におけるどの位置から上流側へ向かって配置されていてもよい。具体的には、乱流生成部１０５は、例えば、長方形状を有する開口部１０４の長軸方向に沿った１辺のみに配置されていてもよいし、開口部１０４の短軸方向に沿った１辺または２辺に配置されていてもよいし、開口部１０４の４辺すべてに配置されていてもよい。開口部１０４の形状が長方形状ではない場合も、開口部１０４のどの位置から上流側へ向かって配置されていてもよいことについては同様である。乱流生成部１０５をどの位置に設けるかについては、開口部１０４から排出される排気ガスをどの方向に拡散させたいか、によって決定されればよい。具体的には、開口部１０４の近くにタイヤ等が配置される場合には、テールパイプ１００の設計時に、排気ガスがタイヤの方向には拡散しないように乱流生成部１０５を設ける位置が設定されればよい。

また、上記した実施の形態では、乱流生成部１０５として、開口部１０４の長軸方向に沿った１辺に対して３つの切り欠きが設けられていたが、本開示はこれに限定されない。乱流生成部１０５としての切り欠きの数は３つでなくてもよく、より多くても少なくてもよい。ただし、乱流生成部１０５の数があまりに少ないと、排気ガスを拡散させて温度を下げる効果が小さくなるため、ある程度以上の数であることが望ましい。上記した実施の形態では、乱流生成部１０５として、開口部１０４の２辺に同数（３個）の切り欠きを設けていたが、同数でなくてもよい。

また、乱流生成部１０５は切り欠きでなくてもよい。具体的には、乱流生成部１０５は、例えばスリットや、末端部１０３の内壁面からテールパイプ１００の内部に向かって凸に設けられた突起、テールパイプ本体１０１に開口部１０４から上流に切り込みを入れ、テールパイプ本体１０１の一部を当該切り込みから内側へ折り曲げたような形状等であってもよい。さらに、乱流生成部１０５は、必ずしも開口部１０４から上流側へ向かって配置されていなくともよい。乱流生成部１０５は、開口部１０４から排出される排気ガスが乱流になれば、例えば開口部１０４より少し上流側から設けられていてもよい。ただし、乱流生成部１０５があまり上流側に設けられると、乱流生成部１０５より下流のテールパイプ１００の内壁面によって、乱流生成部１０５によって乱流となった排気ガスが整流されて層流に戻ってしまうことがあるため、乱流生成部１０５の位置は開口部１０４に近い方が望ましい。

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
１０５ 乱流生成部
２００ 排気管

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、
   前記排気ガスを排出する開口部から排気上流側へ向かって形成された乱流生成部を備える、
   テールパイプ。
2. 前記乱流生成部は、前記開口部から排気上流側へ向かって形成された切り欠きである、
   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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