JP2022113390A - テールパイプ - Google Patents

Abstract

【課題】気流音を好適に低減するテールパイプ提供する。【解決手段】消音器の下流に設けられるテールパイプ１は、管状の部材であって、上流配管１１、曲がり管部１２、及び下流配管１３を有する。曲がり管部は、排気ガスの流れ方向を変化させるように屈曲した形状であり、排気ガスの流路の断面積が上流配管における流路の断面積よりも大きい拡張部分１２ａを有する。テールパイプにおいては、曲がり管部のほぼ全体が拡張部分に該当する。拡張部分の流路の断面１２ｂにおいて、屈曲の最も内側と最も外側とを結ぶ方向である第１方向Ｄ１の長さＬ１は、第１方向と直交する方向である第２方向Ｄ２の長さＬ２よりも大きい。【選択図】図１

Description

本開示は、排気流路を構成するテールパイプに関する。

内燃機関の排気を排出するための排気管では、例えば消音器を配置するなど、消音のための工夫が施されている。特許文献１では、屈曲する管である曲がり管部を有するテールパイプにおいて、出口部分の断面積をテールパイプの他の部分よりも大きくした構成が開示されている。この構成により、排気ガスの気流音の低減が図られている。

特開２０００－２４８９３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のテールパイプでは、まだ気流音が大きく発生しており、気流音の低減が十分ではない場合がある。
本開示の一局面は、気流音を好適に低減するテールパイプ提供する。

本開示の一態様は、内燃機関から排出される排ガスの排気流路の一部を構成するテールパイプである。このテールパイプは、排気ガスの流れ方向を変化させるように屈曲した曲がり管部を有している。曲がり管部は、拡張部分を有する。拡張部分は、排気ガスの流路の断面積がこの曲がり管部の上流部分における流路の断面積よりも大きい。

このような構成であれば、拡張部分において曲がり管部の断面積が大きいため、テールパイプが屈曲することによって生じる排気ガスの流速のバラツキが抑制される。その結果、テールパイプの下流の端部であって、テールパイプの外部と連通する部分（以下、テールパイプの出口、とも記載する）の流速のバラツキが抑制される。流速のバラツキが抑制されることで、最も流速が大きい部分の流速、すなわち、最も気流音を発生しやすい部分の流速が小さくなるため、テールパイプの出口で発生する気流音を低減できる。

上述したテールパイプにおいて、曲がり管部の下流における当該テールパイプの外部と連通する端部の断面積は、上流部分の流路の断面積と同一又は上記流路の断面積よりも大きくてもよい。このような構成であれば、テールパイプの下流端部の流速が、曲がり管部の上流部分における流速よりも上昇してしまうことを抑制できる。その結果、テールパイプ出口で発生する気流音を低減できる。

本開示の一態様では、曲がり管部は、屈曲の外側に膨出する膨出部を有してもよい。このような構成であれば、排気ガスが膨出部に流れやすくなるため、テールパイプの断面積を大きく構成したことによる効果を高めることができる。

また上述したテールパイプにおける拡張部分の流路の断面は、屈曲の内側と外側とを結ぶ方向の長さが、その方向と直交する方向の長さよりも大きくてもよい。このような構成であれば、流路の断面積を大きくしつつ、上述した直交する方向に関するテールパイプの厚みの増加を抑制することができる。

第１実施形態のテールパイプを説明する図であって、図１Ａは平面図であり、図１ＢはＩＢ－ＩＢ断面図であり、図１Ｃはテールパイプの上流端部を正面から見たときの端面図であり、図１Ｄはテールパイプの下流端部を右側面からみたときの端面図である。 排気システムの概略平面図である。 第２実施形態のテールパイプを説明する図であって、図３Ａは平面図であり、図３Ｂはテールパイプの下流端部を右側面から見たときの端面図である。 第３実施形態のテールパイプの平面図である。 第４実施形態のテールパイプの平面図である。 第５実施形態のテールパイプの平面図である。 図７Ａは、変形例のテールパイプを示す正面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＶＩＩＢ－ＶＩＩＢ断面図である。 図８Ａは、変形例のテールパイプを示す正面図であり、図８Ｂは、図８ＡのＶＩＩＩＢ－ＶＩＩＩＢ断面図である。 テールパイプの変形例を示す平面図である。 テールパイプの変形例を示す平面図である。

以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
図１Ａ－１Ｄに示すテールパイプ１は、車両に搭載され、車両の内燃機関から排出される排ガスの排気流路の一部を構成する。テールパイプ１は、図２に示されるように、車両の床下に配置される排気システム１０の備える消音器３の下流に設けられる。より詳細には、このテールパイプ１の上流側端部は消音器３と直接繋がっている。またテールパイプ１の下流側端部は、排気ガスを大気への開放する開口となっている。なお、テールパイプ１の上流側端部は、排気管と直接繋がっていてもよく、あるいは、消音器３以外の排気系部品と直接繋がっていてもよい。

説明を図１Ａ－１Ｄに戻る。テールパイプ１は、管状の部材であって、上流配管１１、曲がり管部１２、及び、下流配管１３を有する。上流配管１１が曲がり管部１２の上流部分に相当し、下流配管１３が曲がり管部１２の下流部分に相当する。

上流配管１１は、テールパイプ１における最も上流側に位置する直管の部分である。直管とは、断面が円形で中心軸が直線状に延びる管である。図１Ｃに示されるように、上流配管１１の上流端部１４の断面は円形であり、上流配管１１の断面は上流端部１４と同じ形状である。なお、ここでいう断面とは、中心軸に直交する平面による断面である。

下流配管１３は、テールパイプ１における最も下流側に位置する直管の部分である。図１Ｄに示されるように、下流配管１３の下流端部１５、すなわち下流配管１３の出口形状は円形であり、下流配管１３の断面は下流端部１５と同じ形状である。下流配管１３の内径は、上流配管１１の内径よりもわずかに大きい。上流配管１１、曲がり管部１２、及び下流配管１３は、一体に成形されていてもよいし、別体の部品を組み合わせて構成されていてもよい。

＜曲がり管部の形状＞
曲がり管部１２は、排気ガスの流れ方向を変化させるように屈曲した形状である。曲がり管部１２は、排気ガスの流路の断面積が上流配管１１における流路の断面積よりも大きい拡張部分１２ａを有する。テールパイプ１においては、曲がり管部１２のほぼ全体が拡張部分１２ａに該当する。ここでいう流路の断面とは、曲がり管部１２の中心軸の接線を法線とする平面による断面である。なお、曲がり管部１２の中心軸とは、曲がり管部１２における上流配管１１との接続部分の中心と、曲がり管部１２における下流配管１３との接続部分の中心と、を結ぶ仮想的な曲がり管部１２の中心線のことである。流路の断面を別の言い方にすると、排気ガスの流路の中心方向（すなわち、排気ガスの巨視的な流れ方向）を法線方向とする平面による断面である。すなわち、拡張部分１２ａとは、テールパイプ１において太くなっている部分である。

図１Ｂに示されるように、拡張部分１２ａの流路の断面１２ｂにおいて、屈曲の最も内側と最も外側とを結ぶ方向である第１方向Ｄ１の長さＬ１は、第１方向Ｄ１と直交する方向である第２方向Ｄ２の長さＬ２よりも大きい。つまり、拡張部分１２ａは、第１方向Ｄ１に大きく広がっており、第２方向Ｄ２に関する変化は小さい。

別の言い方をすると、曲がり管部１２は、上流配管１１の軸方向と直交し、且つ、下流配管１３の軸方向と直交する方向を法線とする平面の広がる方向に流路が広がっている、ともいえる。また、曲がり管部１２は、上流配管１１と比較して、曲がり管部１２の屈曲の軸と直交する方向に広がる流路を有する、ともいえる。

曲がり管部１２は、屈曲の外側に膨出する膨出部１２ｃを有している。この膨出部１２ｃを備えることにより、上述した拡張部分１２ａが実現される。膨出部１２ｃは、上流配管１１と連接する部分において非常に小さく、下流に向かって徐々に大きくなる。膨出部１２ｃは、図１Ｂに示される屈曲の中央部分において最も大きくなる。さらに下流に向かうと膨出部１２ｃは徐々に小さくなり、下流配管１３と連接する部分において最も小さくなる。

＜その他の特徴＞
上述したように、下流配管１３の内径は上流配管１１の内径より大きい。すなわち、曲がり管部１２の下流における当該テールパイプ１の外部と連通する端部である、いわゆるテールパイプ１の出口の断面積は、上流部分の流路の断面積よりも大きい。

［１－２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）本実施形態のテールパイプ１では、曲がり管部１２の断面積が上流側の上流配管１１の断面積よりも大きいため、テールパイプ１が屈曲することによって生じる排気ガスの流速のバラツキが抑制される。その結果、テールパイプ１の出口の流速のバラツキが抑制される。流速のバラツキが抑制されることで、下流配管１３における最も大きい流速、すなわち、気流音が発生する原因の一つである流速が小さくなるため、テールパイプ１の出口で発生する気流音を低減できる。

（１ｂ）テールパイプ１では、上流配管１１よりも下流配管１３の内径が大きいことにより、テールパイプ１の出口を有する下流配管１３での流速が、上流配管１１よりも低下する。その結果、テールパイプ１出口で発生する気流音を低減できる。

（１ｃ）テールパイプ１では、拡張部分１２ａの中心部における流路の断面１２ｂは、第１方向Ｄ１の長さＬ１が、第２方向Ｄ２の長さＬ２よりも大きい。そのため、流路の断面積を大きくしつつも、第２方向Ｄ２に関するテールパイプ１の厚みの増加を抑制することができる。これにより、テールパイプ１の配置に必要な空間の高さを抑制でき、車両の床下に配置する場合などの狭い空間への設置を容易に行うことができる。

（１ｄ）テールパイプ１では、曲がり管部１２において、膨出部１２ｃが屈曲の外側に設けられている。これにより、排気ガスが膨出部１２ｃに流れやすくなるため、テールパイプ１の断面積を大きく構成したことによる効果を高めることができる。

［２．第２実施形態］
［２－１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

図３Ａ，３Ｂに示されるテールパイプ１０１は、上流配管１１、曲がり管部１１２、及び下流配管１１３を備える。下流配管１１３は、流路の断面積が上流配管１１と比較して大きい。つまり、テールパイプ１０１の出口の断面積は、上流配管１１の流路の断面積よりも大きい。

そして、下流配管１１３の下流端部１１５の断面形状は円形ではなく、曲がり管部１１２の屈曲の外側から繋がる部分は半円筒状であり、曲がり管部１１２の内側から繋がる部分は角に丸みを有する矩形である。下流配管１１３の断面形状は長さ方向に一定である。曲がり管部１１２における上流配管１１と連接する部分の断面は円形であり、管部１１２における下流配管１３と連接する部分の断面は、図３Ｂに示される下流端部１１５の右側面と同様の形状である。
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）～（１ｄ）と同様の効果が得られる。

［３．第３実施形態］
［３－１．第１実施形態との相違点］
第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

図４に示されるテールパイプ２０１は、上流配管１１、曲がり管部１２、及び下流配管２１３を備える。下流配管２１３の下流端部２１５は、上流端部１４よりも流路の断面積が大きい。つまり、当該テールパイプ２０１の出口の断面積は、上流配管１１の流路の断面積よりも大きい。

下流配管２１３は、拡径部２１６と、直管部２１７と、を有する。拡径部２１６は、下流に向かって徐々に内径が大きくなるテーパー状の部分である。直管部２１７は、長さ方向の内径が一定であり、下流端部２１５と同一の断面形状である。

以上詳述した第３実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）～（１ｄ）に加え、以下の効果が得られる。
（３ａ）テールパイプ２０１では、拡径部２１６によって下流配管２１３の流路断面を、滑らかに、且つ顕著に大きくすることができる。よって、排気ガス流れの乱れを抑制しつつ排気ガスの流速を低減でき、下流配管２１３による気流音の発生を良好に低減できる。

［４．第４実施形態］
［４－１．第１実施形態との相違点］
第４実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

図５に示されるテールパイプ３０１は、上流配管１１、曲がり管部１２、及び下流配管３１３を備える。下流配管３１３は、その全体が、下流に向かって徐々に内径が大きくなるテーパー状である。下流配管３１３の下流端部３１５は、上流端部１４よりも流路の断面積が大きい。つまり、テールパイプ３０１の出口の断面積は、上流配管１１の流路の断面積よりも大きい。
以上詳述した第４実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）～（１ｄ）に加え、前述した第３実施形態の効果（３ａ）と同様の効果が得られる。

［５．第５実施形態］
［５－１．第１実施形態との相違点］
第５実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

図６に示されるテールパイプ４０１は、上流配管１１、曲がり管部４１２、及び下流配管４１３を備える。
曲がり管部４１２は、屈曲しており、曲がり管部１２と同様に、上流から中央部に向かって徐々に断面形状が大きくなる。また屈曲の略中央部である中央位置４１２ａにおける断面形状は、図１Ｂに示される断面１２ｂの形状と同一である。一方で、曲がり管部４１２は、曲がり管部１２とは異なり、中央位置４１２ａの下流においても断面積が大きく低下することなく、また断面形状もほぼ変化しない。下流配管４１３は、曲がり管部４１２との接続部分から下流端部４１５に至るまで、中央位置４１２ａと略同一の断面形状を有している。

以上詳述した第５実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）～（１ｄ）に加え、以下の効果が得られる。
（５ａ）テールパイプ４０１であれば、曲がり管部４１２にて増加した断面積がテールパイプ４０１の出口である下流端部４１５まで大きく低下せず、ほぼ維持される。そのため、スムーズな排気ガスの排出が可能となり、気流音の発生を良好に低減できる。

［６．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上述した第１～第５実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（６ａ）上記各実施形態では、曲がり管部は上流配管と下流配管とを９０°に屈曲する構成を例示した。しかしながら、その屈曲の程度は特に限定されない。
例えば、図７Ａ，７Ｂに示されるテールパイプ６０１のように、曲がり管部６１２は、上流配管１１と下流配管１３とを鋭角に屈曲させるものであってもよい。図７Ｂに示されるように、曲がり管部６１２の流れ方向の中央部の断面６１２ａは、第１方向Ｄ１の長さが第２方向Ｄ２の長さよりも大きくてもよい。また、図８Ａ，８Ｂに示されるテールパイプ７０１のように、曲がり管部７１２は、上流配管１１と下流配管１３とを鈍角に屈曲させるものであってもよい。曲がり管部７１２の流れ方向の中央部の断面７１２ａは、図８Ｂに示されるように、第１方向Ｄ１の長さが第２方向Ｄ２の長さよりも大きくてもよい。

（６ｂ）上記各実施形態では、曲がり管部は、曲がり管部の屈曲の内側と外側とを結ぶ方向である第１方向Ｄ１の幅が第２方向Ｄ２と比べて大きい配管である構成を例示した。しかしながら曲がり管部は、第１方向Ｄ１以外に幅を有する構成であってもよい。例えば、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の両方に幅を有していてもよい。このような構成の例としては、曲がり管部の断面形状が円形のまま、直径が周囲よりも大きくなった構成が挙げられる。また、第２方向Ｄ２にのみ幅を有する構成であってもよい。なお、第２方向Ｄ２の幅の増加が抑制される場合には、床下における設置に必要な高さが抑制されるため都合がよい。

（６ｃ）上記各実施形態では、曲がり管部において、膨出部は排気ガスの流れ方向のほぼ全域に亘って設けられる構成を例示した。言い換えると、曲がり管部の全体が拡張部分である構成を例示した。しかしながら、膨出部は、流れ方向の一部にのみ設けられる構成であってもよい。

たとえば図９に示されるテールパイプ８０１のように、曲がり管部８１２の膨出部８１２ｃが、流れ方向の一部にのみ設けられていてもよい。テールパイプ８０１では、曲がり管部８１２の中央部から後方部までが拡張部分８１２ａとなる。なお、膨出部８１２ｃは、上流配管１１が屈曲せず延びたと仮定した場合の上流配管１１ａの流路が存在する範囲に、少なくとも一部が設けられてもよい。これにより、上流配管１１を流れる排気ガスを膨出部８１２ｃにスムーズに流入させることができる。また、膨出部８１２ｃは、下流配管１３の中心軸を法線とする平面にテールパイプ８０１を投影したときに、下流配管１３よりも外側に張り出さないように形成されていてもよい。このような形状であれば、排気ガスがスムーズに流れるため、気流音の発生を抑制できる。
また、図１０に示されるテールパイプ９０１のように、膨出部９１２ｃは曲がり管部９１２における屈曲の内側に設けられていてもよい。

（６ｄ）下流端部の断面積、すなわち曲がり管部の下流における当該テールパイプの外部と連通する端部の開口の断面積は、上流配管１１の断面積と同一であってもよい。下流端部の断面積が上流配管１１の断面積と同一又は上流配管１１の断面積よりも大きいことで、気流音の増加を抑制できる。なお、下流端部の断面積が、上流配管１１の断面積よりも小さくても、拡張部分を有することで気流音の低減を図ることができる。

（６ｅ）本開示のテールパイプの構成は、上記各実施形態の構成に限定されず、様々な形状の変更が可能である。例えば、上流配管１１、下流配管１３の断面の形状は特に限定されず、例えば、楕円形、矩形、卵型などであってもよい。また、テールパイプは、消音器３の下流に配置されている構成に限定されず、内燃機関から排出される排ガスの排気流路の一部を構成するものであればよい。

（６ｆ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

１，１０１，２０１，３０１，４０１，６０１，７０１，８０１，９０１…テールパイプ、３…消音器、１０…排気システム、１１，１１ａ…上流配管、１２，１１２，４１２，６１２，７１２，８１２，９１２…曲がり管部、１２ａ，８１２ａ…拡張部分、１２ｂ，６１２ａ，７１２ａ…断面、１２ｃ，８１２ｃ，９１２ｃ…膨出部、１３，１１３，２１３，３１３，４１３…下流配管、１４…上流端部、１５，１１５，２１５，３１５，４１５…下流端部、２１６…拡径部、２１７…直管部。

Claims (4)

1. 内燃機関から排出される排ガスの排気流路の一部を構成するテールパイプであって、
   前記テールパイプは、屈曲した曲がり管部を有しており、
   前記曲がり管部は、排気ガスの流路の断面積が該曲がり管部の上流部分における流路の断面積よりも大きい拡張部分を有する、テールパイプ。
2. 請求項１に記載のテールパイプであって、
   前記曲がり管部の下流における当該テールパイプの外部と連通する端部の断面積は、前記上流部分の流路の断面積と同一又は前記流路の断面積よりも大きい、テールパイプ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のテールパイプであって、
   前記曲がり管部は、屈曲の外側に膨出する膨出部を有する、テールパイプ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のテールパイプであって、
   前記拡張部分の流路の断面は、屈曲の内側と外側とを結ぶ方向の長さが、該方向と直交する方向の長さよりも大きい、テールパイプ。

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