JP2020084810A - テールパイプ - Google Patents

Abstract

【課題】テールパイプの開口から排気管内に水等の流体が浸入することを効果的に防止する。【解決手段】内燃機関１０から排出される排気ガスを大気に放出するテールパイプ６０であって、排気ガスを流通させる筒状のパイプ本体部６２と、パイプ本体部６２の下流端に設けられて排気ガスを排出する排出口部６３とを備え、排出口部６３の下側開口縁６３Ａを上側開口縁６３Ｂよりも筒軸方向に突出させた。【選択図】図２

Description

本開示は、テールパイプに関し、特に、内燃機関から排出される排気ガスを大気に放出するテールパイプに関する。

一般的に、内燃機関には、排気ガスを流通させる排気管が接続されており、該排気管の下流端には、排気ガスを大気へ放出するテールパイプが設けられている。

この種のテールパイプを備える排気系構造として、例えば、特許文献１，２には、車両に搭載された内燃機関の排気ガスをテールパイプから車両の車体下方に向けて排出するようにした構造が開示されている。また、特許文献３，４には、排気ガスをテールパイプから車幅方向外側に向けて排出するようにした構造が開示されている。

特開２０１２−１４９５３５号公報 特開２００９−１３８６７９号公報 特開２０１８−１０３８２６号公報 特開２０１８−０９５１３１号公報

ところで、排気管には、排気ガス中の窒素化合物（ＮＯｘ）を検出するＮＯｘセンサ、排気ガスの空燃比を検出するラムダセンサ、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を検出するＰＭセンサ等、排気ガスの状態量を取得する各種センサ類が設けられている。

上記特許文献１，２記載の構造のように、テールパイプを車体下方に向けて開口すると、高圧洗浄時等に車体下方から吹きかけられる洗浄水がテールパイプの開口から排気管内に浸入し、センサを被水或いは水没させることで、センサの故障を引き起こす可能性がある。同様に、上記特許文献３，４記載の構造にように、テールパイプを車幅方向外側に向けて開口すると、高圧洗浄時等に車体側方から吹きかけられる洗浄水がテールパイプの開口から排気管内に浸入し、センサを被水或いは水没させることで、センサの故障を引き起こす可能性がある。

本開示の技術は、テールパイプの開口から排気管内に水等の流体が浸入することを効果的に防止することを目的とする。

本開示の技術は、内燃機関から排出される排気ガスを大気に放出するテールパイプであって、前記排気ガスを流通させる筒状のパイプ本体部と、前記パイプ本体部の下流端に設けられて前記排気ガスを排出する排出口部と、を備え、前記排出口部の下側開口縁を上側開口縁よりも筒軸方向に突出させたことを特徴とする。

また、前記排出口部は、前記パイプ本体部の下流端を前記上側開口縁から前記下側開口に向けて斜めに切り欠くことにより形成されていることが好ましい。

また、前記テールパイプは、車両に搭載された内燃機関から排出される排気ガスを大気に放出するテールパイプであって、前記パイプ本体部は、前記車両の車体下部の車幅方向中心よりも車幅方向外側を車体前後方向に延びる上流側パイプ部と、該上流側パイプ部から車幅方向中心側に延びる下流側パイプ部とを含み、前記排出口部が前記下流側パイプ部の下流端に設けられて車幅方向内側に向けて開口することが好ましい。

また、前記上流側パイプ部の軸線と前記下流側パイプ部の軸線とのなす角度が、９０度よりも大きく、且つ、１８０度よりも小さい角度の範囲内で設定されていることが好ましい。

本開示の技術によれば、テールパイプの開口から排気管内に水等の流体が浸入することを効果的に防止することができる。

本実施形態に係る車両の模式的な全体構成図である。 本実施形態に係るテールパイプを示す模式的な平面図である。 本実施形態に係るテールパイプを示す模式的な斜視図である。 本実施形態に係るテールパイプを示す模式的な断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係るテールパイプを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

［全体構成］
図１は、本実施形態に係る車両１の模式的な全体構成図である。

図１に示すように、車両１は、例えば、キャブオーバ型のトラックであって、車体フレームを構成する左右一対のシャシフレーム２Ｌ，２Ｒと、複数本のクロスメンバ３とを備えている。

各シャシフレーム２Ｌ，２Ｒは、車幅方向内側に開口する断面略Ｕ字状に形成されており、互いに開口側を対向させた状態で車体前後方向に延設されている。クロスメンバ３は、車体前後方向の何れか一方に開口する断面略Ｕ字状に形成されており、各シャシフレーム２Ｌ，２Ｒ間に車幅方向に架け渡されている。

シャシフレーム２Ｌ，２Ｒの前端部には、不図示のキャブマウントブラケット等を介してキャブ４が傾動可能に支持されている。また、シャシフレーム２Ｌ，２Ｒのキャブ４よりも車体後方には、荷台（バンボディ・平ボディ）５が載置されている。

シャシフレーム２Ｌ，２Ｒのキャブ４下方には、エンジン（内燃機関）１０が、不図示のマウント部材等を介して支持されている。エンジン１０には、クラッチ装置１１を介して変速機１２が断接可能に接続されている。また、変速機１２には、プロペラシャフト１３、デファレンシャルギヤ装置１４及び、左右の駆動軸１５Ｌ，１５Ｒを介して、左右の駆動輪（後輪）１６Ｌ，１６Ｒがそれぞれ接続されている。なお、符号１７Ｌ，１７Ｒは、左右の操舵輪（前輪）をそれぞれ示している。

エンジン１０は、主としてシリンダヘッドＣＨ及び、何れも不図示のシリンダブロックやクランクケース等で構成されたエンジン本体部を有する。シリンダブロックには、ピストンを往復移動自在に収容するシリンダＣが設けられている。なお、図示例において、エンジン１０は直列４気筒で示されているが、単気筒エンジン、或いは４気筒以外の多気筒エンジンであってもよい。

シリンダヘッドＣＨの吸気側の側部（図示例では左側部）には、各シリンダＣに吸気を分配する吸気マニホールド２０が設けられている。また、吸気マニホールド２０には、エアクリーナ２１を介して吸気を導入する吸気管２２が接続されている。

シリンダヘッドＣＨの排気側の側部（図示例では右側部）には、各シリンダＣから排出される排気を集合させる排気マニホールド３０が設けられている。また、排気マニホールド３０には、排気上流側から順に、上流排気管３１、前段後処理装置４０、接続排気管３２、後段後処理装置５０、下流排気管３３、テールパイプ６０が接続されている。

これら排気系構造物３０，３１，３２，３３，４０，５０，６０は、キャブ４及び、又は荷台５の下部において、右シャシフレーム２Ｒよりも車幅方向右側、且つ、車両１の右側部よりも車幅方向左側に配置されている。なお、シリンダヘッドＣＨの吸気側及び排気側の配置関係が図示例とは左右逆であれあれば、これら排気系構造物３０，３１，３２，３３，４０，５０，６０は、左シャシフレーム２Ｌよりも車幅方向左側、且つ、車両１の左側部よりも車幅方向右側に配置されてもよい。

上流排気管３１は、筒状に形成されており、その上流端を排気マニホールド３０の排気集合部に接続されている。また、上流排気管３１の下流端は、前段後処理装置４０の上流側開口に接続されている。

前段後処理装置４０は、筒状の前段ケーシング４１内に、排気上流側から順に、第１酸化触媒４２及び、パティキュレイト・フィルタ（以下、フィルタ）４３を備えて構成されている。前段ケーシング４１は、好ましくは、不図示のブラケット等を介して右シャシフレーム２Ｒに固定されている。

第１酸化触媒４２は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分等を担持して形成されている。第１酸化触媒４２は、エンジン１０のポスト噴射や図示しない排気管インジェクタの排気管噴射によって未燃燃料（炭化水素：ＨＣ）が供給されると、これを酸化して排気温度を上昇させる。

フィルタ４３は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。フィルタ４３は、排気中の粒子状物質（Particulate Matter：ＰＭ）を隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、ＰＭ堆積量が所定量に達すると、これを燃焼除去するフィルタ強制再生が実施される。

接続排気管３２は、筒状に形成されており、その上流端を前段後処理装置４０の下流端開口に接続されている。また、接続排気管３２の下流端は、後段後処理装置５０の上流端開口に接続されている。さらに、接続排気管３２には、不図示の尿素水インジェクタが設けられている。尿素水インジェクタから接続排気管３２内に噴射された尿素水は、排気熱により加水分解されてアンモニア（ＮＨ３）に生成され、下流側の選択的還元触媒（Selective Catalytic Reduction：以下、ＳＣＲ触媒）５２に還元剤として供給される。

後段後処理装置５０は、筒状の後段ケーシング５１内に、排気上流側から順に、ＳＣＲ触媒５２及び、第２酸化触媒５３を備えて構成されている。後段ケーシング５１は、好ましくは、不図示のブラケット等を介して右シャシフレーム２Ｒに固定されている。

ＳＣＲ触媒５２は、例えば多孔質セラミック担体にゼオライト等を担持して形成されている。ＳＣＲ触媒５２は、尿素水インジェクタから還元剤として供給されるアンモニアを吸着すると共に、吸着したアンモニアで通過する排気中からＮＯｘを選択的に還元浄化する。

第２酸化触媒５３は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分等を担持して形成されており、ＳＣＲ触媒５２から下流側にスリップしたアンモニアを酸化する機能を有している。

下流排気管３３は、筒状に形成されており、その軸心が車体前後方向となるように配置されている。下流排気管３３の上流端は、後段後処理装置５０の下流端開口に接続されている。本実施形態において、各排気管３１，３２，３３のうち、少なくとも下流排気管３３には、排気ガスの状態量を取得する不図示のセンサ（例えば、ＮＯｘセンサ）が設けられている。また、下流排気管３３の下流端には、排気ガスを大気に放出する筒状のテールパイプ６０が設けられている。以下、本実施形態に係るテールパイプ６０の詳細を図２〜４に基づいて説明する。

［テールパイプ］
図２は、本実施形態に係るテールパイプ６０を示す模式的な平面図である。

図２に示すように、テールパイプ６０は、上流端の被固定フランジ部６１と、筒状のパイプ本体部６２と、下流端の排出口部６３とを備えている。

被固定フランジ部６１は、下流排気管３３の下流端に形成された固定フランジ部３４にボルトナットＢで締結固定されている。なお、被固定フランジ部６１の固定方法は、ボルトナットＢに限定されず、固定フランジ部３４に溶接等で直接的に接合してもよい。或いは、各フランジ部６１，３４を省略して、パイプ本体部６２を下流排気管３３と一体的に形成してもよい。

パイプ本体部６２は、その軸方向の所定部位で湾曲するエルボ管状に形成さている。具体的には、パイプ本体部６２は、被固定フランジ部６１（下流排気管３３の下流端）から車体後方に向けて延びる上流側パイプ部６２Ａと、上流側パイプ部６２Ａから車体左斜め後方に向けて延びる下流側パイプ部６２Ｂとを有する。

上流側パイプ部６２Ａの軸線Ｘ１と、下流側パイプ部６２Ｂの軸線Ｘ２とのなす角度θは、好ましくは、９０度よりも大きく、且つ、１８０度よりも小さい角度の範囲内で設定されている。下流側パイプ部６２Ｂの軸方向長さは、好ましくは、その下流端に設けられた排出口部６３が右シャシフレーム２Ｒの近傍に位置するか、或いは、左右シャシフレーム２Ｒ，２Ｌ間の略中間位置に達する長さで形成されている。

すなわち、右シャシフレーム２Ｒよりも車幅方向右側（車幅方向中心よりも外側）に配置されたテールパイプ６０の排出口部６３を車幅方向左側（車幅方向の内側）に向けて開口させることで、排出口部６３と荷台５（図１参照）の左右側面との距離が効果的に確保されるようになっている。これにより、高圧洗浄時等に横方向から吹きかけられる洗浄水の排出口部６３への到達が効果的に抑止されるようになり、洗浄水のテールパイプ６０への浸入、さらには下流排気管３３への流れ込みを防止することが可能になる。また、パイプ本体部６２を９０度よりも大きい角度で緩やかに湾曲させることで、排気ガスが大気に円滑に放出されるようになり、排圧の上昇も効果的に防止することが可能になる。

図３は、本実施形態に係るテールパイプ６０を示す模式的な斜視図である。

図３に示すように、テールパイプ６０の排出口部６３は、車体上下方向の下側開口縁６３Ａが、車体上下方向の上側開口縁６３Ｂよりも軸方向に突出するように、下流側パイプ部６２Ｂの下流端を斜めに切り欠くことにより一体的に形成されている。すなわち、排出口部６３は、車体下方に向けて開口することなく、車体斜め上方に向けて開口するように形成されている。排出口部６３の開口上方には、右シャシフレーム２Ｒ及び、又はシャシフレーム２Ｌ，２Ｒに載置された荷台５の下面が隣接配置されている。

このように、排出口部６３の下側開口縁６３Ａを、上側開口縁６３Ｂよりも軸方向に突出させることで、排出口部６３の軸方向断面形状は、図４に示すように、下側に突出部６３Ｃを有する略三角状に形成される。これにより、高圧洗浄時等に下方から吹きかけられる洗浄水が突出部６３Ｃの下面に突き当たり、排出口部６３への到達が抑止されることで、洗浄水のテールパイプ６０への浸入、さらには下流排気管３３への流れ込みを効果的に防止することが可能になる。

以上詳述した本実施形態によれば、右シャシフレーム２Ｒよりも車幅方向右側（車幅方向中心よりも外側）に配置された下流排気管３３から車体後方に向かって延びるテールパイプ６０の排出口部６３を、車幅方向左側（車幅方向の内側）且つ、斜め上方に向けて開口することにより、高圧洗浄時等に横方向や下方から吹きかけられる洗浄水の排出口部６３への到達が効果的に抑止されるように構成されている。これにより、洗浄水がテールパイプ６０を経由して下流排気管３３に流れ込むことを確実に防止することが可能となり、センサの被水や水没、さらには、これらを起因とした故障を効果的に防止することができる。

また、パイプ本体部６２を９０度よりも大きい角度で緩やかに湾曲させることで、パイプ本体部６２を略直角に屈曲させる構造に比べ、排気ガスがパイプ本体部６２から大気に円滑に放出されるように構成されている。これにより、排圧の上昇が効果的に抑制されるようになり、エンジン１０の燃費性能を効果的に向上することができる。

また、下流排気管３３への水の流れ込みが防止され、センサの被水等も防止されることで、下流排気管３３の軸方向長さを短縮、さらには、センサを下流排気管３３のテールパイプ６０近傍に配置することが可能となり、排気系の小型化を図ることもできる。

［その他］
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施形態において、テールパイプ６０の排出口部６３は、下流側パイプ部６２Ｂの下流端を斜めに切り欠くことにより一体形成されるものとして説明したが、排出口部６３を別体の部品で構成してもよい。

また、テールパイプ６０の排出口部６３は、車幅方向左側に向けて開口するものとして説明したが、排気系構造物３０，３１，３２，３３，４０，５０，６０が左シャシフレーム２Ｌよりも車幅方向左側に配置される場合には、排出口部６３を車幅方向右側に向けて開口させればよい。

また、車両１は、キャブオーバ型のトラックに限定されず、トラクターや乗用車、ＳＵＶ車等、内燃機関を搭載した他の車両にも広く適用することが可能である。

また、エンジン１０は、車両に搭載されるものに限定されず、船舶や産業機械、発電機等に搭載されるものでもよく、エンジン１０単体で稼働するものであってもよい。

１ 車両
１０ エンジン
３０ 排気マニホールド
３１ 上流排気管
３２ 接続排気管
３３ 下流排気管
４０ 前段後処理装置
５０ 後段後処理装置
６０ テールパイプ
６２ パイプ本体部
６２Ａ 上流側パイプ部
６２Ｂ 下流側パイプ部
６３ 排出口部
６３Ａ 下側開口縁
６３Ｂ 上側開口縁

Claims (4)

1. 内燃機関から排出される排気ガスを大気に放出するテールパイプであって、
   前記排気ガスを流通させる筒状のパイプ本体部と、
   前記パイプ本体部の下流端に設けられて前記排気ガスを排出する排出口部と、を備え、
   前記排出口部の下側開口縁を上側開口縁よりも筒軸方向に突出させた
   ことを特徴とするテールパイプ。
2. 前記排出口部は、前記パイプ本体部の下流端を前記上側開口縁から前記下側開口に向けて斜めに切り欠くことにより形成されている
   請求項１に記載のテールパイプ。
3. 前記テールパイプは、車両に搭載された内燃機関から排出される排気ガスを大気に放出するテールパイプであって、
   前記パイプ本体部は、前記車両の車体下部の車幅方向中心よりも車幅方向外側を車体前後方向に延びる上流側パイプ部と、該上流側パイプ部から車幅方向中心側に延びる下流側パイプ部とを含み、前記排出口部が前記下流側パイプ部の下流端に設けられて車幅方向内側に向けて開口する
   請求項１又は２に記載のテールパイプ。
4. 前記上流側パイプ部の軸線と前記下流側パイプ部の軸線とのなす角度が、９０度よりも大きく、且つ、１８０度よりも小さい角度の範囲内で設定されている
   請求項３に記載のテールパイプ。

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