JP6131936B2 - Exhaust system for multi-cylinder engine - Google Patents

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Description

本発明は、多気筒エンジンの排気装置に関する。   The present invention relates to an exhaust device for a multi-cylinder engine.

従来より、車両前部のエンジンルーム内で気筒列方向が車幅方向に向くようにエンジンが配置され、かつ排気装置がエンジンの後部に配置された横置きエンジン後方排気のレイアウトが知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a horizontal engine rear exhaust layout is known in which an engine is arranged so that a cylinder row direction faces a vehicle width direction in an engine room at the front of the vehicle, and an exhaust device is arranged at the rear of the engine. .

このレイアウトにおける上記排気装置は、特許文献1に記載されているように、排気ガスの流れ方向における上流側から順に、気筒毎に設けられるとともに上流端部が気筒の排気ポートに接続され下流端部が束ねられた複数の独立排気管と、当該独立排気管の下流端部に接続され、車両後方側へ直線的に延びる単一排気管と、この単一排気管の下流端部に接続され、当該単一排気管から導出された排気ガスを浄化する触媒装置とを備えており、触媒装置は早期活性化及び活性状態維持のためになるべくエンジンに近い位置に配設される。   As described in Patent Document 1, the exhaust device in this layout is provided for each cylinder in order from the upstream side in the exhaust gas flow direction, and the upstream end is connected to the exhaust port of the cylinder, and the downstream end. Are connected to the downstream end of the independent exhaust pipe, and is connected to the downstream end of the single exhaust pipe. And a catalyst device for purifying exhaust gas led out from the single exhaust pipe, and the catalyst device is disposed as close to the engine as possible for early activation and maintenance of the active state.

特許文献1に記載の単一排気管は、独立排気管から排気ガスを高速で流入させ、これにより発生した負圧で他の独立排気管から排気ガスを吸い出す(掃気する)ように構成されたものであり、エゼクタ効果を利用して排気を促進するいわゆる動圧排気系として構成されている。エゼクタ効果を利用して排気を促進することにより、エンジンの駆動トルクを向上させることができる。   The single exhaust pipe described in Patent Document 1 is configured to allow exhaust gas to flow from an independent exhaust pipe at a high speed, and to suck out (scavenge) exhaust gas from other independent exhaust pipes by the negative pressure generated thereby. This is a so-called dynamic pressure exhaust system that uses the ejector effect to promote exhaust. By promoting exhaust using the ejector effect, the driving torque of the engine can be improved.

横置きエンジン後方排気のレイアウトは、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)車に適用されることが多い。FF車には、FR(フロントエンジン・リアドライブ)車や4WD(4輪駆動)車が有するプロペラシャフトがないため、プロペラシャフトと排気装置との干渉を考慮する必要がなく、よって、単一排気管を直線的(真っ直ぐ)に構成することができる。   The layout of the horizontal engine rear exhaust is often applied to FF (front engine / front drive) vehicles. FF vehicles do not have the propeller shafts that FR (front engine / rear drive) vehicles and 4WD (four wheel drive) vehicles have, so there is no need to consider interference between the propeller shaft and the exhaust system. The tube can be configured straight (straight).

特開2013−57255号公報(特に図1及び図2)JP 2013-57255 A (particularly FIGS. 1 and 2)

ところで、横置きエンジン後方排気のレイアウトを、FR車や4WD車に適用することがある。この場合に、上記単一排気管を直線的(真っ直ぐ)に構成すると、エンジンの駆動力を後輪に伝達するプロペラシャフトが排気装置に干渉しやすく、排気装置の車両への搭載性が低下するという問題がある。また、エンジンから排出された直後の排気ガスは高い指向性を有しており、単一排気管に流入した後も高い流速が維持されて指向性も高い状態が維持される。このため、単一排気管を直線的に構成すると、排気ガスの触媒装置への導入位置が気筒毎に異なってしまう。その結果、触媒装置下流の酸素濃度センサの検出結果がばらついたり、失火した気筒から排出された未燃燃料が触媒装置の担体に付着したまま長時間残るという不具合が生じる虞がある。   By the way, the layout of a horizontally placed engine rear exhaust may be applied to an FR vehicle or a 4WD vehicle. In this case, if the single exhaust pipe is configured in a straight line (straight), the propeller shaft that transmits the driving force of the engine to the rear wheels easily interferes with the exhaust device, and the mountability of the exhaust device on the vehicle is reduced. There is a problem. Further, the exhaust gas immediately after being discharged from the engine has high directivity, and after flowing into the single exhaust pipe, a high flow rate is maintained and a state with high directivity is maintained. For this reason, if the single exhaust pipe is configured linearly, the position where the exhaust gas is introduced into the catalyst device is different for each cylinder. As a result, there is a possibility that the detection result of the oxygen concentration sensor downstream of the catalyst device varies, or that unburned fuel discharged from the misfired cylinder remains attached to the support of the catalyst device for a long time.

これらの問題を解消するために、単一排気管を、動圧排気系を構成する合流部と、当該合流部の下流端部に接続されてループ状に屈曲させたループ部とから構成することが考えられる。合流部の下流側にループ部を設けることにより、FR車や4WD車において排気装置をプロペラシャフトに干渉しない位置に配置することができる。また、ループ部を設けることにより、排気ガスの指向性を弱めることができるため、排気ガスの触媒装置への導入位置が気筒間で異なる(ばらつく)のを抑制することができる。   In order to solve these problems, a single exhaust pipe is composed of a merging portion that constitutes a dynamic pressure exhaust system and a loop portion that is connected to the downstream end of the merging portion and is bent in a loop shape. Can be considered. By providing the loop portion on the downstream side of the merging portion, the exhaust device can be arranged at a position where it does not interfere with the propeller shaft in the FR vehicle or 4WD vehicle. In addition, since the directivity of the exhaust gas can be weakened by providing the loop portion, it is possible to suppress that the position where the exhaust gas is introduced into the catalyst device differs (varies) between the cylinders.

しかしながら、ループ部を設けた場合には、動圧排気系による掃気効果が低下し、エンジンで発生する駆動トルクが低下するという課題がある。つまり、ループ部内において排気ガスの流速の大きい部分の位置がループ部の屈曲外側に大きく偏るとともに、ループ部内における排気ガスの圧力(合流部から見た背圧)が高くなって排気ガスの圧力損失が大きくなり、その結果、合流部内の一部に排気ガスが独立排気管側へ向かう逆流が発生し、合流部内においてループ管側へ流れる排気ガスの流速および流量が低下して、掃気効果が低下する。   However, when the loop portion is provided, there is a problem that the scavenging effect by the dynamic pressure exhaust system is reduced and the driving torque generated in the engine is reduced. In other words, the position of the part where the exhaust gas flow velocity is large in the loop part is greatly biased to the outside of the loop part, and the pressure of exhaust gas (back pressure as viewed from the joining part) in the loop part increases and the pressure loss of the exhaust gas As a result, a reverse flow of the exhaust gas toward the independent exhaust pipe occurs in a part of the merging section, and the flow rate and flow rate of the exhaust gas flowing to the loop pipe side in the merging section are reduced, thereby reducing the scavenging effect. To do.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、排気装置の良好な車両搭載性を確保しつつ、動圧排気系における掃気効果の低下を抑制することができる多気筒エンジンの排気装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the exhaust of a multi-cylinder engine that can suppress a decrease in the scavenging effect in the dynamic pressure exhaust system while ensuring good vehicle mountability of the exhaust device. An object is to provide an apparatus.

上記課題を解決するために、本発明は、車両前部のエンジンルームに配置された多気筒エンジンに接続され、当該多気筒エンジンから後方へ延びるように配置された排気装置であって、排気ガスの流れ方向における上流側から順に、気筒毎に設けられるとともに上流端部が気筒の排気ポートに接続され下流端部が束ねられた複数の独立排気管と、当該独立排気管の下流端部に接続された単一排気管と、当該単一排気管の下流端部に接続され、当該単一排気管から導出された排気ガスを浄化する触媒装置とを備え、前記単一排気管は、下流側ほど流路面積が小さくなる絞り部および当該絞り部の下流端部に接続されるとともに当該絞り部の内径を維持しつつ直線状に延びるストレート部を有する集合管と、当該集合管の下流端部に接続されてループ状に屈曲したループ管とを含み、前記ループ管の上流端部の内径は、前記ストレート部の内径に対して拡径されているとともに、前記集合管の下流端部の内径に対して段状に拡径されている。 In order to solve the above-described problems, the present invention is an exhaust system that is connected to a multi-cylinder engine disposed in an engine room at the front of a vehicle and is disposed to extend rearward from the multi-cylinder engine. In order from the upstream side in the flow direction, a plurality of independent exhaust pipes that are provided for each cylinder and whose upstream end is connected to the exhaust port of the cylinder and whose downstream ends are bundled are connected to the downstream end of the independent exhaust pipe A single exhaust pipe, and a catalyst device connected to the downstream end of the single exhaust pipe and purifying exhaust gas led out from the single exhaust pipe, the single exhaust pipe having a downstream side A collecting pipe having a straight section extending linearly while being connected to a throttle section and a downstream end section of the throttle section, the flow path area of which becomes smaller, and a downstream end section of the collecting pipe Connected to the And a loop tube bent in looped, the inner diameter of the upstream end of the loop tube along with being enlarged relative to the inner diameter of the straight portion, stage with respect to the inner diameter of the downstream end of the collecting pipe The diameter has been expanded.

本発明によれば、ループ管の上流端部の内径が、ストレート部の内径に対して拡径されているため、排気ガスがループ管内を上流側から下流側に向かって流れやすくなり、ループ管内の圧力(背圧)が小さくなり、圧力損失も小さくなる。これにより、排気ガスの流速の大きい部分がストレート部の中心軸付近に安定的に位置するため、排気ガスがストレート部内を淀みなくループ管側へ流れるとともに、排気ガスがストレート部内をループ管側から独立排気管側へ逆流することが抑制される。その結果、集合管内を独立排気管側からループ管側へ流れる排気ガスの流速低下および流量低下が抑制され、他の独立排気管から排気ガスを吸い出す掃気効果(エゼクタ効果)の低下を抑制することができる。   According to the present invention, since the inner diameter of the upstream end portion of the loop pipe is larger than the inner diameter of the straight section, the exhaust gas easily flows in the loop pipe from the upstream side to the downstream side. Pressure (back pressure) is reduced, and pressure loss is also reduced. As a result, the portion where the exhaust gas flow velocity is large is stably positioned near the central axis of the straight portion, so that the exhaust gas flows to the loop tube side without stagnation in the straight portion, and the exhaust gas flows from the loop tube side to the straight portion. Backflow to the independent exhaust pipe side is suppressed. As a result, the flow velocity and flow rate of the exhaust gas flowing from the independent exhaust pipe side to the loop pipe side in the collecting pipe are suppressed, and the scavenging effect (ejector effect) that sucks exhaust gas from other independent exhaust pipes is suppressed. Can do.

また、ループ管を設けることにより、排気装置がFR車や4WD車のプロペラシャフトに干渉するのを防止するとともに、排気ガスの触媒装置への導入位置が気筒間で異なるのを抑制することができる。
また、本発明においては、前記ループ管の上流端部の内径は、前記集合管の下流端部の内径に対して段状に拡径されているので、気筒から排出された排気ガスの正圧波がループ管の上流端部に到達したときに、その正圧波がループ管の上流端部で反射することにより負圧波が発生する。その負圧波は、他の気筒の排気ポートに到達するので、当該負圧波により、他の気筒内の排気ガスが排気ポートから吸い出され、他の気筒の掃気がより一層促進される。
すなわち、気筒から排出された排気ガスが集合管に噴出する際のエゼクタ効果により発生する負圧と、気筒から排出された排気ガスの正圧波がループ管の上流端部で反射することにより発生する負圧波とが協働し、エゼクタ効果単独で得られる掃気効果を超える掃気効果が得られる。
Further, by providing the loop pipe, it is possible to prevent the exhaust device from interfering with the propeller shaft of the FR vehicle or the 4WD vehicle, and to suppress the introduction position of the exhaust gas to the catalyst device from being different among the cylinders. .
In the present invention, the inner diameter of the upstream end of the loop pipe is increased stepwise relative to the inner diameter of the downstream end of the collecting pipe, so that the positive pressure wave of the exhaust gas discharged from the cylinder When the pressure reaches the upstream end of the loop tube, the positive pressure wave is reflected at the upstream end of the loop tube to generate a negative pressure wave. Since the negative pressure wave reaches the exhaust port of the other cylinder, the exhaust gas in the other cylinder is sucked out from the exhaust port by the negative pressure wave, and scavenging of the other cylinder is further promoted.
That is, the negative pressure generated by the ejector effect when the exhaust gas discharged from the cylinder is ejected to the collecting pipe and the positive pressure wave of the exhaust gas discharged from the cylinder are reflected by the upstream end portion of the loop pipe. A scavenging effect exceeding the scavenging effect obtained by the ejector effect alone is obtained in cooperation with the negative pressure wave.

従って、本発明によれば、排気装置の良好な車両搭載性を確保しつつ、動圧排気系における掃気効果の低下を抑制することができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the scavenging effect in the dynamic pressure exhaust system while ensuring good vehicle mountability of the exhaust device.

本発明においては、前記ループ管の上流端部の内径と、前記ストレート部の内径の比は、前記ストレート部内で前記ループ管側から前記独立排気管側への排気ガスの逆流を抑制する所定の値に設定されていることが好ましい。   In the present invention, the ratio of the inner diameter of the upstream end portion of the loop pipe to the inner diameter of the straight section is a predetermined ratio that suppresses the backflow of exhaust gas from the loop pipe side to the independent exhaust pipe side in the straight section. It is preferable that the value is set.

この構成によれば、ストレート部内で排気ガスの逆流を抑制して、十分な掃気効果を得ることができる。
また、上記課題を解決するために、本発明は、車両前部のエンジンルームに配置された多気筒エンジンに接続され、当該多気筒エンジンから後方へ延びるように配置された排気装置であって、排気ガスの流れ方向における上流側から順に、気筒毎に設けられるとともに上流端部が気筒の排気ポートに接続され下流端部が束ねられた複数の独立排気管と、当該独立排気管の下流端部に接続された単一排気管と、当該単一排気管の下流端部に接続され、当該単一排気管から導出された排気ガスを浄化する触媒装置とを備え、前記単一排気管は、下流側ほど流路面積が小さくなる絞り部および当該絞り部の下流端部に接続されるとともに当該絞り部の内径を維持しつつ直線状に延びるストレート部を有する集合管と、当該集合管の下流端部に接続されてループ状に屈曲したループ管とを含み、前記ループ管の上流端部の内径は、前記ストレート部の内径に対して拡径されており、前記ループ管の上流端部の内径と、前記ストレート部の内径の比は、前記ストレート部内で前記ループ管側から前記独立排気管側への排気ガスの逆流を抑制する所定の値に設定されている。
本発明によれば、ループ管の上流端部の内径が、ストレート部の内径に対して拡径されているため、排気ガスがループ管内を上流側から下流側に向かって流れやすくなり、ループ管内の圧力(背圧)が小さくなり、圧力損失も小さくなる。これにより、排気ガスの流速の大きい部分がストレート部の中心軸付近に安定的に位置するため、排気ガスがストレート部内を淀みなくループ管側へ流れるとともに、排気ガスがストレート部内をループ管側から独立排気管側へ逆流することが抑制される。その結果、集合管内を独立排気管側からループ管側へ流れる排気ガスの流速低下および流量低下が抑制され、他の独立排気管から排気ガスを吸い出す掃気効果(エゼクタ効果)の低下を抑制することができる。
また、ループ管を設けることにより、排気装置がFR車や4WD車のプロペラシャフトに干渉するのを防止するとともに、排気ガスの触媒装置への導入位置が気筒間で異なるのを抑制することができる。
また、本発明においては、前記ループ管の上流端部の内径と、前記ストレート部の内径の比は、前記ストレート部内で前記ループ管側から前記独立排気管側への排気ガスの逆流を抑制する所定の値に設定されているので、ストレート部内で排気ガスの逆流を抑制して、十分な掃気効果を得ることができる。
従って、本発明によれば、排気装置の良好な車両搭載性を確保しつつ、動圧排気系における掃気効果の低下を抑制することができる。
According to this configuration, a sufficient scavenging effect can be obtained by suppressing the backflow of exhaust gas in the straight portion.
Further, in order to solve the above problems, the present invention is an exhaust system that is connected to a multi-cylinder engine disposed in an engine room in a front portion of a vehicle and is disposed so as to extend rearward from the multi-cylinder engine. A plurality of independent exhaust pipes that are provided for each cylinder in order from the upstream side in the exhaust gas flow direction and whose upstream end is connected to the exhaust port of the cylinder and the downstream ends are bundled, and the downstream end of the independent exhaust pipe And a single exhaust pipe connected to the downstream end of the single exhaust pipe and a catalytic device for purifying exhaust gas led out from the single exhaust pipe, the single exhaust pipe comprising: A collecting pipe having a flow path area that decreases toward the downstream side, a collecting pipe that is connected to the downstream end of the throttling section and that extends straight while maintaining the inner diameter of the throttling section, and downstream of the collecting pipe Connected to the end A loop pipe bent in a loop shape, and an inner diameter of the upstream end portion of the loop pipe is expanded with respect to an inner diameter of the straight portion, and an inner diameter of the upstream end portion of the loop pipe and the straight tube The ratio of the inner diameter of the portion is set to a predetermined value that suppresses the backflow of the exhaust gas from the loop pipe side to the independent exhaust pipe side in the straight portion.
According to the present invention, since the inner diameter of the upstream end portion of the loop pipe is larger than the inner diameter of the straight section, the exhaust gas easily flows in the loop pipe from the upstream side to the downstream side. Pressure (back pressure) is reduced, and pressure loss is also reduced. As a result, the portion where the exhaust gas flow velocity is large is stably positioned near the central axis of the straight portion, so that the exhaust gas flows to the loop tube side without stagnation in the straight portion, and the exhaust gas flows from the loop tube side to the straight portion. Backflow to the independent exhaust pipe side is suppressed. As a result, the flow velocity and flow rate of the exhaust gas flowing from the independent exhaust pipe side to the loop pipe side in the collecting pipe are suppressed, and the scavenging effect (ejector effect) that sucks exhaust gas from other independent exhaust pipes is suppressed. Can do.
Further, by providing the loop pipe, it is possible to prevent the exhaust device from interfering with the propeller shaft of the FR vehicle or the 4WD vehicle, and to suppress the introduction position of the exhaust gas to the catalyst device from being different among the cylinders. .
In the present invention, the ratio of the inner diameter of the upstream end of the loop pipe to the inner diameter of the straight section suppresses the backflow of exhaust gas from the loop pipe side to the independent exhaust pipe side within the straight section. Since the predetermined value is set, it is possible to obtain a sufficient scavenging effect by suppressing the back flow of the exhaust gas in the straight portion.
Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the scavenging effect in the dynamic pressure exhaust system while ensuring good vehicle mountability of the exhaust device.

本発明においては、前記エンジンは、気筒に吸気を導入する吸気ポートを開閉可能な吸気弁及び気筒から排気ガスを導出する排気ポートを開閉可能な排気弁と、少なくともエンジン回転数が所定の基準回転数未満のエンジン低速域において、各気筒の吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが所定期間オーバーラップするとともに、排気順序が連続する2つの気筒間において先行気筒の前記オーバーラップ期間中に後続気筒の排気弁が開弁を開始するように、前記吸気弁及び前記排気弁を駆動する弁駆動手段とを備え、前記排気ポートから前記ループ管の上流端部までの長さは、少なくとも前記エンジン低速域において、前記後続気筒から排出された排気ガスの正圧波が前記ループ管の上流端部で反射することにより生じる負圧波が、前記先行気筒のオーバーラップ期間中に当該先行気筒の排気ポートに到達する長さに設定されていることが好ましい。   In the present invention, the engine includes an intake valve capable of opening and closing an intake port for introducing intake air into a cylinder, an exhaust valve capable of opening and closing an exhaust port for deriving exhaust gas from the cylinder, and at least a reference rotation at a predetermined engine speed. In an engine low speed range of less than a few, the opening period of the intake valve and the opening period of the exhaust valve of each cylinder overlap for a predetermined period, and the overlap period of the preceding cylinder between two cylinders in which the exhaust sequence is continuous A valve drive means for driving the intake valve and the exhaust valve so that the exhaust valve of the succeeding cylinder starts to open, and the length from the exhaust port to the upstream end of the loop pipe is: At least in the engine low speed region, the negative pressure wave generated by the reflection of the positive pressure wave of the exhaust gas discharged from the subsequent cylinder at the upstream end of the loop pipe is It may preferably be set to a length to reach the exhaust port of the preceding cylinder during the cylinder of the overlap period.

この構成によれば、少なくともエンジン低速域において、排気順序が連続する2つの気筒間において先行気筒のオーバーラップ期間中に後続気筒の排気弁の開弁が開始されるとともに、後続気筒の排気ガスの正圧波がループ管の上流端部で反射することにより生成される負圧波が先行気筒のオーバーラップ期間中に排気ポートに到達する。従って、少なくともエンジン低速域において、負圧波により、先行気筒内の排気ガスが排気ポート側に吸い出され、先行気筒の掃気がより一層促進される。   According to this configuration, at least in the engine low speed range, the opening of the exhaust valve of the succeeding cylinder is started during the overlap period of the preceding cylinder between two cylinders in which the exhaust order is continuous, and the exhaust gas of the succeeding cylinder is A negative pressure wave generated by reflecting the positive pressure wave at the upstream end of the loop pipe reaches the exhaust port during the overlap period of the preceding cylinder. Therefore, at least in the engine low speed range, the exhaust gas in the preceding cylinder is sucked out to the exhaust port side by the negative pressure wave, and scavenging of the preceding cylinder is further promoted.

本発明においては、前記ループ管の上流端部の内径と、前記ストレート部の内径の比が、1.4〜1.7の範囲に設定されていることが好ましい。   In this invention, it is preferable that the ratio of the internal diameter of the upstream end part of the said loop pipe and the internal diameter of the said straight part is set to the range of 1.4-1.7.

この構成によれば、拡径による効果を最大限に発揮させて、十分な掃気効果が得ることができる。   According to this configuration, a sufficient scavenging effect can be obtained by maximizing the effect of diameter expansion.

本発明においては、前記集合管は、前記ストレート部の下流端部に接続されて下流側ほど径が大きくなるディフューザ部をさらに有することが好ましい。   In this invention, it is preferable that the said collecting pipe further has a diffuser part connected to the downstream end part of the said straight part, and a diameter becoming large downstream.

この構成によれば、絞り部内で低下した排気ガスの圧力及び温度を、ディフューザ部において回復させることができる。これにより、ループ管の上流端部に到達する排気ガスの正圧波の正圧量、ひいては正圧波がループ管の上流端部で反射することにより生成される負圧波の負圧量を高めることができ、この負圧波による気筒の掃気性能の向上効果をより高めることができる。また、触媒の活性化の点でも有利である。   According to this configuration, the pressure and temperature of the exhaust gas decreased in the throttle portion can be recovered in the diffuser portion. As a result, the positive pressure amount of the positive pressure wave of the exhaust gas reaching the upstream end portion of the loop pipe, and hence the negative pressure amount of the negative pressure wave generated by reflecting the positive pressure wave at the upstream end portion of the loop pipe can be increased. In addition, the effect of improving the scavenging performance of the cylinder by this negative pressure wave can be further enhanced. It is also advantageous in terms of catalyst activation.

また、上記課題を解決するために、本発明は、車両前部のエンジンルームに配置された多気筒エンジンに接続され、当該多気筒エンジンから後方へ延びるように配置された排気装置であって、排気ガスの流れ方向における上流側から順に、気筒毎に設けられるとともに上流端部が気筒の排気ポートに接続され下流端部が束ねられた複数の独立排気管と、当該独立排気管の下流端部に接続された単一排気管と、当該単一排気管の下流端部に接続され、当該単一排気管から導出された排気ガスを浄化する触媒装置とを備え、前記単一排気管は、下流側ほど流路面積が小さくなる絞り部および当該絞り部の下流端部に接続されるとともに当該絞り部の内径を維持しつつ直線状に延びるストレート部を有する集合管と、当該集合管の下流端部に接続されてループ状に屈曲したループ管とを含み、前記集合管は、前記ストレート部の下流端部に接続されて下流側ほど径が大きくなるディフューザ部をさらに有し、前記ループ管の上流端部の内径は、前記ストレート部の内径に対して拡径されているとともに、前記ディフューザ部の下流端部の内径に対して段状に拡径されている Further, in order to solve the above problems, the present invention is an exhaust system that is connected to a multi-cylinder engine disposed in an engine room in a front portion of a vehicle and is disposed so as to extend rearward from the multi-cylinder engine. A plurality of independent exhaust pipes that are provided for each cylinder in order from the upstream side in the exhaust gas flow direction and whose upstream end is connected to the exhaust port of the cylinder and the downstream ends are bundled, and the downstream end of the independent exhaust pipe And a single exhaust pipe connected to the downstream end of the single exhaust pipe and a catalytic device for purifying exhaust gas led out from the single exhaust pipe, the single exhaust pipe comprising: A collecting pipe having a flow path area that decreases toward the downstream side, a collecting pipe that is connected to the downstream end of the throttling section and that extends straight while maintaining the inner diameter of the throttling section, and downstream of the collecting pipe Connected to the end Te and a loop tube bent into a loop shape, said collecting pipe further includes a diffuser portion diameter toward the downstream side increases is connected to the downstream end of the straight portion, the upstream end of the loop pipe The inner diameter is increased with respect to the inner diameter of the straight portion, and is increased stepwise with respect to the inner diameter of the downstream end portion of the diffuser portion .

本発明によれば、ループ管の上流端部の内径が、ストレート部の内径に対して拡径されているため、排気ガスがループ管内を上流側から下流側に向かって流れやすくなり、ループ管内の圧力(背圧)が小さくなり、圧力損失も小さくなる。これにより、排気ガスの流速の大きい部分がストレート部の中心軸付近に安定的に位置するため、排気ガスがストレート部内を淀みなくループ管側へ流れるとともに、排気ガスがストレート部内をループ管側から独立排気管側へ逆流することが抑制される。その結果、集合管内を独立排気管側からループ管側へ流れる排気ガスの流速低下および流量低下が抑制され、他の独立排気管から排気ガスを吸い出す掃気効果(エゼクタ効果)の低下を抑制することができる。
また、ループ管を設けることにより、排気装置がFR車や4WD車のプロペラシャフトに干渉するのを防止するとともに、排気ガスの触媒装置への導入位置が気筒間で異なるのを抑制することができる。
また、本発明においては、前記集合管は、前記ストレート部の下流端部に接続されて下流側ほど径が大きくなるディフューザ部をさらに有するので、絞り部内で低下した排気ガスの圧力及び温度を、ディフューザ部において回復させることができる。これにより、ループ管の上流端部に到達する排気ガスの正圧波の正圧量、ひいては正圧波がループ管の上流端部で反射することにより生成される負圧波の負圧量を高めることができ、この負圧波による気筒の掃気性能の向上効果をより高めることができる。また、触媒の活性化の点でも有利である。
また、本発明においては、前記ループ管の上流端部の内径は、前記ディフューザ部の下流端部の内径に対して段状に拡径されているので、ディフューザ部が上流側から下流側へ緩やかに拡径するものであっても、ディフューザ部を必要以上に長くすることなく、ディフューザ部の下流端部とループ管の上流端部とを接続することができる。また、気筒から排出された排気ガスが集合管に噴出する際のエゼクタ効果により発生する負圧と、気筒から排出された排気ガスの正圧波がループ管の上流端部で反射することにより発生する負圧波とが協働し、エゼクタ効果単独で得られる掃気効果を超える掃気効果が得られる。
従って、本発明によれば、排気装置の良好な車両搭載性を確保しつつ、動圧排気系における掃気効果の低下を抑制することができる。
According to the present invention, since the inner diameter of the upstream end portion of the loop pipe is larger than the inner diameter of the straight section, the exhaust gas easily flows in the loop pipe from the upstream side to the downstream side. Pressure (back pressure) is reduced, and pressure loss is also reduced. As a result, the portion where the exhaust gas flow velocity is large is stably positioned near the central axis of the straight portion, so that the exhaust gas flows to the loop tube side without stagnation in the straight portion, and the exhaust gas flows from the loop tube side to the straight portion. Backflow to the independent exhaust pipe side is suppressed. As a result, the flow velocity and flow rate of the exhaust gas flowing from the independent exhaust pipe side to the loop pipe side in the collecting pipe are suppressed, and the scavenging effect (ejector effect) that sucks exhaust gas from other independent exhaust pipes is suppressed. Can do.
Further, by providing the loop pipe, it is possible to prevent the exhaust device from interfering with the propeller shaft of the FR vehicle or the 4WD vehicle, and to suppress the introduction position of the exhaust gas to the catalyst device from being different among the cylinders. .
Further, in the present invention, the collecting pipe further includes a diffuser portion that is connected to the downstream end portion of the straight portion and has a diameter that increases toward the downstream side. It can be recovered in the diffuser section. As a result, the positive pressure amount of the positive pressure wave of the exhaust gas reaching the upstream end portion of the loop pipe, and hence the negative pressure amount of the negative pressure wave generated by reflecting the positive pressure wave at the upstream end portion of the loop pipe can be increased. In addition, the effect of improving the scavenging performance of the cylinder by this negative pressure wave can be further enhanced. It is also advantageous in terms of catalyst activation.
In the present invention, the inner diameter of the upstream end portion of the loop pipe is increased stepwise with respect to the inner diameter of the downstream end portion of the diffuser portion, so that the diffuser portion is gradually increased from the upstream side to the downstream side. Even if the diameter of the diffuser portion is increased, the downstream end portion of the diffuser portion and the upstream end portion of the loop pipe can be connected without making the diffuser portion longer than necessary . Also, the negative pressure generated by the ejector effect when the exhaust gas discharged from the cylinder is ejected to the collecting pipe and the positive pressure wave of the exhaust gas discharged from the cylinder are reflected at the upstream end of the loop pipe. A scavenging effect exceeding the scavenging effect obtained by the ejector effect alone is obtained in cooperation with the negative pressure wave.
Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the scavenging effect in the dynamic pressure exhaust system while ensuring good vehicle mountability of the exhaust device.

本発明においては、前記触媒装置は、筒状のケーシングと、当該ケーシングに収容された触媒本体とを有し、前記ループ管の下流端部は、当該下流端部から排気ガスが流出する方向が前記ケーシングの軸心に対して斜め方向となるように、前記触媒装置に接続されていることが好ましい。   In the present invention, the catalyst device includes a cylindrical casing and a catalyst main body accommodated in the casing, and the downstream end of the loop pipe has a direction in which exhaust gas flows out from the downstream end. It is preferable to be connected to the catalyst device so as to be inclined with respect to the axial center of the casing.

この構成によれば、ループ管から排気ガスが流出する方向がケーシングの軸心に対して斜め方向となるように、排気ガスが触媒装置に導入されるので、触媒装置内における排気ガスの拡散を促進することができる。従って、排気ガスの触媒装置への導入位置が気筒間で異なるのをより確実に抑制することができる。   According to this configuration, since the exhaust gas is introduced into the catalyst device so that the direction in which the exhaust gas flows out from the loop pipe is oblique to the axial center of the casing, the exhaust gas is diffused in the catalyst device. Can be promoted. Therefore, it is possible to more reliably suppress the position where the exhaust gas is introduced into the catalyst device from being different among the cylinders.

本発明においては、前記独立排気管及び前記単一排気管の少なくとも一部が二重管構造とされることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that at least a part of the independent exhaust pipe and the single exhaust pipe have a double pipe structure.

この構成によれば、触媒装置に導入される排気ガスの温度の低下が抑制され、触媒装置の早期活性化及び活性状態維持が確保される。   According to this structure, the fall of the temperature of the exhaust gas introduce | transduced into a catalyst apparatus is suppressed, and the early activation and active state maintenance of a catalyst apparatus are ensured.

本発明においては、前記独立排気管及び前記単一排気管の少なくとも一部に断熱材が塗布されていることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that a heat insulating material is applied to at least a part of the independent exhaust pipe and the single exhaust pipe.

この構成によれば、触媒装置に導入される排気ガスの温度の低下が抑制され、触媒装置の早期活性化及び活性状態維持が確保される。   According to this structure, the fall of the temperature of the exhaust gas introduce | transduced into a catalyst apparatus is suppressed, and the early activation and active state maintenance of a catalyst apparatus are ensured.

本発明においては、前記エンジンは、気筒列方向が車幅方向を向くように横置きに配置された多気筒エンジンであることが好ましい。   In the present invention, the engine is preferably a multi-cylinder engine arranged horizontally so that the cylinder row direction faces the vehicle width direction.

この構成によれば、横置きエンジン後方排気のレイアウトにおいて、排気装置の良好な車両搭載性を確保しつつ、動圧排気系における掃気効果の低下を抑制することができる。   According to this configuration, it is possible to suppress a reduction in the scavenging effect in the dynamic pressure exhaust system while ensuring a good vehicle mountability of the exhaust device in the layout of the horizontally placed engine rear exhaust.

本発明においては、前記触媒装置が前記集合管の下方で車幅方向に延びて配置されるように、前記触媒装置と前記集合管は前記ループ管を介して接続されていることが好ましい。   In this invention, it is preferable that the said catalyst apparatus and the said collecting pipe are connected via the said loop pipe | tube so that the said catalyst apparatus may be arrange | positioned and extended in the vehicle width direction under the said collecting pipe.

この構成によれば、排気装置をフロアパネルのトンネル部内にコンパクトに収容することができる。また、排気装置がFR車や4WD車のプロペラシャフトに干渉するのをより確実に回避することができる。   According to this configuration, the exhaust device can be accommodated compactly in the tunnel portion of the floor panel. Moreover, it can avoid more reliably that an exhaust apparatus interferes with the propeller shaft of FR vehicle or 4WD vehicle.

本発明によれば、排気装置の良好な車両搭載性を確保しつつ、動圧排気系における掃気効果の低下を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fall of the scavenging effect in a dynamic pressure exhaust system can be suppressed, ensuring the favorable vehicle mounting property of an exhaust apparatus.

本発明の実施の形態に係る多気筒エンジンの排気装置の平面図である。1 is a plan view of an exhaust device for a multi-cylinder engine according to an embodiment of the present invention. 上記エンジンの本体部の概略平面図である。It is a schematic plan view of the main-body part of the said engine. 上記排気装置における集合管からループ管の上流端部付近までの排気ガスの流れ方向を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the flow direction of the exhaust gas from the collection pipe | tube in the said exhaust apparatus to the upstream edge part vicinity of a loop pipe | tube. 図3のI−I線矢視断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line II in FIG. 3. 上記多気筒エンジンの排気装置をその左上後方から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the exhaust apparatus of the said multi-cylinder engine from the upper left back. 上記多気筒エンジンの排気装置の右側面図である。It is a right view of the exhaust device of the multi-cylinder engine. 上記多気筒エンジンの排気装置をその後方から見た図である。It is the figure which looked at the exhaust apparatus of the said multi-cylinder engine from the back. ループ管の曲げ角度を説明するための図1の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of FIG. 1 for demonstrating the bending angle of a loop pipe | tube. 本実施形態の第1実施例に係る排気装置を示す平面図である。It is a top view which shows the exhaust apparatus which concerns on 1st Example of this embodiment. 本実施形態の第2実施例に係る排気装置を示す平面図である。It is a top view which shows the exhaust apparatus which concerns on 2nd Example of this embodiment. 第1比較例に係る排気装置を示す平面図である。It is a top view which shows the exhaust apparatus which concerns on a 1st comparative example. 第2比較例に係る排気装置を示す平面図である。It is a top view which shows the exhaust apparatus which concerns on a 2nd comparative example. ループ管の上流端部の内径(D1)とストレート部の内径(D0)の比(D1/D0)と、先行気筒からの排気ガスの吸出量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ratio (D1 / D0) of the internal diameter (D1) of the upstream end part of a loop pipe | tube, and the internal diameter (D0) of a straight part, and the exhaust_gas | exhaustion_gas | exhaustion amount from a preceding cylinder. (a)は第1実施例に係る排気装置内の圧力分布を示す図であり、(b)は第1実施例のストレート部における排気ガスの流速分布を示す図である。(A) is a figure which shows the pressure distribution in the exhaust apparatus which concerns on 1st Example, (b) is a figure which shows the flow velocity distribution of the exhaust gas in the straight part of 1st Example. (a)は第2実施例に係る排気装置内の圧力分布を示す図であり、(b)は第2実施例のストレート部における排気ガスの流速分布を示す図である。(A) is a figure which shows the pressure distribution in the exhaust apparatus which concerns on 2nd Example, (b) is a figure which shows the flow velocity distribution of the exhaust gas in the straight part of 2nd Example. (a)は第1比較例に係る排気装置内の圧力分布を示す図であり、(b)は第1比較例のストレート部における排気ガスの流速分布を示す図である。(A) is a figure which shows the pressure distribution in the exhaust apparatus which concerns on a 1st comparative example, (b) is a figure which shows the flow velocity distribution of the exhaust gas in the straight part of a 1st comparative example. (a)は第2比較例に係る排気装置内の圧力分布を示す図であり、(b)は第2比較例のストレート部における排気ガスの流速分布を示す図である。(A) is a figure which shows the pressure distribution in the exhaust apparatus which concerns on a 2nd comparative example, (b) is a figure which shows the flow velocity distribution of the exhaust gas in the straight part of a 2nd comparative example.

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳述する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

以下の説明において、「前方」とは車両前方側を意味し、「後方」とは車両後方側を意味し、「左」とは車幅方向左側を意味し、「右」とは車幅方向右側を意味する。   In the following description, “front” means the vehicle front side, “rear” means the vehicle rear side, “left” means the left side in the vehicle width direction, and “right” means the vehicle width direction. Means the right side.

図1に示すように、本実施形態に係る多気筒エンジンの排気装置1は、排気ガスの流れ方向における上流側から順に、シリンダヘッド11及びシリンダブロック12(図5〜図7参照)を有するエンジン10と、エンジン10の後部に組み付けられる排気マニホールド40と、排気マニホールド40の下流端部に接続される集合管50と、集合管50の下流端部に接続されるループ管60と、ループ管60の下流端部に接続される触媒装置70と、触媒装置70の下流端部に接続される連結管80と、連結管80の下流端部に接続されるフレキシブルエキゾーストパイプ90と、フレキシブルエキゾーストパイプ90の下流端部に接続される後方排気管100とを備える。   As shown in FIG. 1, an exhaust device 1 for a multi-cylinder engine according to the present embodiment includes a cylinder head 11 and a cylinder block 12 (see FIGS. 5 to 7) in order from the upstream side in the exhaust gas flow direction. 10, an exhaust manifold 40 assembled to the rear portion of the engine 10, a collecting pipe 50 connected to the downstream end of the exhaust manifold 40, a loop pipe 60 connected to the downstream end of the collecting pipe 50, and a loop pipe 60 , A connecting pipe 80 connected to the downstream end of the catalytic apparatus 70, a flexible exhaust pipe 90 connected to the downstream end of the connecting pipe 80, and a flexible exhaust pipe 90 And a rear exhaust pipe 100 connected to the downstream end portion.

集合管50とループ管60により、特許請求の範囲における「単一排気管」が構成されている。   The collecting pipe 50 and the loop pipe 60 constitute a “single exhaust pipe” in the claims.

エンジン10は、第1〜第4気筒13a〜13dを有する直列4気筒4サイクルガソリンエンジンである。エンジン10は、車両前部のエンジンルーム2内で気筒13a〜13d列の方向が車幅方向(図1の左右方向)に向くように横置きに配置される横置き型のエンジンである。排気装置1は、エンジン10の後部から後方(図1の下方)に延びるように配置されている(横置きエンジン後方排気のレイアウト)。   The engine 10 is an in-line four-cylinder four-cycle gasoline engine having first to fourth cylinders 13a to 13d. The engine 10 is a horizontally mounted engine that is disposed horizontally so that the direction of the cylinders 13a to 13d is directed in the vehicle width direction (left-right direction in FIG. 1) in the engine room 2 at the front of the vehicle. The exhaust device 1 is disposed so as to extend rearward (downward in FIG. 1) from the rear portion of the engine 10 (layout of a horizontally placed engine rear exhaust).

図2に示すように、シリンダヘッド11には、気筒13a〜13dの燃焼室に臨む点火プラグ14と、上記燃焼室に開口する吸気ポート15及び排気ポート16と、吸気ポート15及び排気ポート16を開閉する吸気弁17及び排気弁18と、吸気弁駆動機構20及び排気弁駆動機構30とが設けられる。吸気ポート15は気筒13a〜13dに吸気を導入するためのもの、排気ポート16は気筒13a〜13dから排気ガスを排出するためのもの、吸気弁17及び排気弁18は気筒13a〜13dと上記吸気ポート15及び排気ポート16とを連通又は遮断するためのものである。吸気弁駆動機構20は吸気弁17を所定のタイミングで開弁及び閉弁させるもの、排気弁駆動機構30は排気弁18を所定のタイミングで開弁及び閉弁させるためのものである。   As shown in FIG. 2, the cylinder head 11 includes an ignition plug 14 that faces the combustion chambers of the cylinders 13 a to 13 d, an intake port 15 and an exhaust port 16 that open to the combustion chamber, and an intake port 15 and an exhaust port 16. An intake valve 17 and an exhaust valve 18 that are opened and closed, and an intake valve drive mechanism 20 and an exhaust valve drive mechanism 30 are provided. The intake port 15 is for introducing intake air into the cylinders 13a to 13d, the exhaust port 16 is for discharging exhaust gas from the cylinders 13a to 13d, and the intake valve 17 and the exhaust valve 18 are the cylinders 13a to 13d and the intake air described above. This is for communicating or blocking the port 15 and the exhaust port 16. The intake valve drive mechanism 20 opens and closes the intake valve 17 at a predetermined timing, and the exhaust valve drive mechanism 30 opens and closes the exhaust valve 18 at a predetermined timing.

本実施形態では、第1気筒13a→第3気筒13c→第4気筒13d→第2気筒13bの順に180°CA(クランク角)ずつずれたタイミングで点火が行われ、この順に、吸気→圧縮→膨張→排気の各行程がそれぞれ180°CAずつずれたタイミングで実施される。   In this embodiment, ignition is performed at a timing shifted by 180 ° CA (crank angle) in the order of the first cylinder 13a → the third cylinder 13c → the fourth cylinder 13d → the second cylinder 13b. In this order, intake → compression → Each step of expansion → exhaust is performed at a timing shifted by 180 ° CA.

吸気弁駆動機構20は、吸気弁17に連結された吸気カムシャフト21と吸気VVT(Variable Valve Timing)22とを有する。吸気カムシャフト21は、クランクシャフト(図示略)に連結され、クランクシャフトの回転に伴い回転して吸気弁17を開閉駆動する。吸気VVT22は、クランクシャフトと吸気カムシャフト21との間の位相差を変更することにより、吸気弁17の開弁期間及びリフト量を一定に保ったまま、吸気弁17の開弁時期及び閉弁時期を変更する。   The intake valve drive mechanism 20 has an intake camshaft 21 connected to the intake valve 17 and an intake VVT (Variable Valve Timing) 22. The intake camshaft 21 is connected to a crankshaft (not shown) and rotates with the rotation of the crankshaft to open and close the intake valve 17. The intake VVT 22 changes the phase difference between the crankshaft and the intake camshaft 21 to keep the intake valve 17 open period and lift amount constant, while keeping the intake valve 17 open and closed. Change the time.

排気弁駆動機構30は、排気弁18に連結された排気カムシャフト31と排気VVT32とを有する。排気カムシャフト31は、クランクシャフトに連結され、クランクシャフトの回転に伴い回転して排気弁18を開閉駆動する。排気VVT32は、クランクシャフトと排気カムシャフト31との間の位相差を変更することにより、排気弁18の開弁期間
及びリフト量を一定に保ったまま、排気弁18の開弁時期及び閉弁時期を変更する。
The exhaust valve drive mechanism 30 has an exhaust camshaft 31 and an exhaust VVT 32 connected to the exhaust valve 18. The exhaust camshaft 31 is connected to the crankshaft and rotates as the crankshaft rotates to drive the exhaust valve 18 to open and close. The exhaust VVT 32 changes the phase difference between the crankshaft and the exhaust camshaft 31 to keep the exhaust valve 18 open period and lift amount constant while keeping the exhaust valve 18 open and closed. Change the time.

排気マニホールド40は、シリンダヘッド11の後面への組付フランジ40a(図5〜図7参照)と、気筒13a〜13dに対応する4つの独立排気管41…41とを含む。独立排気管41…41は、その上流端部が気筒13a〜13dの排気ポート16…16に接続され、エンジン10の後面から湾曲しつつ車両後方に延びる。   The exhaust manifold 40 includes an assembly flange 40a (see FIGS. 5 to 7) on the rear surface of the cylinder head 11 and four independent exhaust pipes 41... 41 corresponding to the cylinders 13a to 13d. The independent exhaust pipes 41... 41 are connected at their upstream ends to the exhaust ports 16... 16 of the cylinders 13 a to 13 d and extend rearward of the vehicle while curving from the rear surface of the engine 10.

図3に示すように、集合管50は、集合管本体50Aと、集合管本体50Aの周面を覆う筒状の外管50Bとを備える。つまり、集合管50は、二重管構造となっている。集合管50を二重管構造とすることにより、排気ガスの温度低下を抑制(言い換えると排気ガスを保温)することができる。   As shown in FIG. 3, the collecting pipe 50 includes a collecting pipe main body 50A and a cylindrical outer pipe 50B that covers the peripheral surface of the collecting pipe main body 50A. That is, the collecting pipe 50 has a double pipe structure. By making the collecting pipe 50 have a double pipe structure, it is possible to suppress a temperature drop of the exhaust gas (in other words, keep the exhaust gas warm).

また、集合管本体50Aおよび外管50Bには、断熱材が塗布されている。断熱材を塗布することにより、排気ガスの温度低下を抑制することができる。   Further, a heat insulating material is applied to the collecting pipe main body 50A and the outer pipe 50B. By applying the heat insulating material, it is possible to suppress the temperature drop of the exhaust gas.

集合管本体50Aは、上流側から順に、下流側ほど流路面積が小さくなる絞り部50aと、絞り部50aの下流端部の流路面積を維持して下流側に延びるストレート部50bと、下流側ほど流路面積が大きくなるディフューザ部50cとを含む。   The collecting pipe main body 50A includes, in order from the upstream side, a throttle portion 50a whose flow area decreases toward the downstream side, a straight portion 50b that extends downstream while maintaining a flow passage area at the downstream end of the throttle portion 50a, and a downstream side And a diffuser portion 50c having a larger channel area toward the side.

図3に示すように、絞り部50aの上流端部には独立排気管41…41の下流端部41a…41aが接続され、ディフューザ部50cの下流端部にはループ管60の上流端部が接続される。集合管50は、図1及び図5〜図7に示すように、エンジン10の後方で上流部から下流部にかけて左斜め後方に延びかつ斜め下方に傾斜するように配設される。   As shown in FIG. 3, downstream ends 41a... 41a of independent exhaust pipes 41... 41 are connected to the upstream end of the throttle 50a, and the upstream end of the loop pipe 60 is connected to the downstream end of the diffuser 50c. Connected. As shown in FIGS. 1 and 5 to 7, the collecting pipe 50 is disposed so as to extend obliquely leftward and obliquely downward from the upstream portion to the downstream portion behind the engine 10.

図3に示すように、ループ管60の上流端部60cの内径D1は、集合管50の下流端部の内径D2に対して段状に拡径されている。つまり、図3に示される例では、ループ管60の上流端部60cの内径D1は、ディフューザ部50cの下流端部の内径D2に対して段状に拡径されている。   As shown in FIG. 3, the inner diameter D <b> 1 of the upstream end 60 c of the loop pipe 60 is increased in a stepped manner relative to the inner diameter D <b> 2 of the downstream end of the collecting pipe 50. That is, in the example shown in FIG. 3, the inner diameter D1 of the upstream end portion 60c of the loop pipe 60 is expanded stepwise with respect to the inner diameter D2 of the downstream end portion of the diffuser portion 50c.

「段状に拡径する」とは、ディフューザ部50cの下流端部50cとループ管60の上流端部60cの間に段差が生じるように拡径することを意味し、なだらかに(緩い傾斜角度で)拡径することを意味しない。   “Expanding the diameter in a step shape” means expanding the diameter so that a step is generated between the downstream end 50c of the diffuser portion 50c and the upstream end 60c of the loop pipe 60. Does not mean expanding diameter).

図3に示される例では、ディフューザ部50cの下流端部とループ管60の上流端部60cは、鍔状部60dを介して連結されている。鍔状部60dは、排気ガスを通過させる開口部を有している。鍔状部60dの内周部がディフューザ部50cの下流端部に接続され、外周部がループ管60の上流端部60cに接続されている。   In the example shown in FIG. 3, the downstream end portion of the diffuser portion 50 c and the upstream end portion 60 c of the loop pipe 60 are connected via a flange portion 60 d. The bowl-shaped portion 60d has an opening through which exhaust gas passes. The inner peripheral portion of the bowl-shaped portion 60 d is connected to the downstream end portion of the diffuser portion 50 c, and the outer peripheral portion is connected to the upstream end portion 60 c of the loop pipe 60.

ループ管60の上流端部60cの内径D1と、ストレート部50bの内径D0の比(D1/D0)は、ストレート部50b内でループ管60側から独立排気管41側への排気ガスの逆流を抑制する所定の値に設定されている。   The ratio (D1 / D0) of the inner diameter D1 of the upstream end portion 60c of the loop pipe 60 and the inner diameter D0 of the straight section 50b is the reverse flow of the exhaust gas from the loop pipe 60 side to the independent exhaust pipe 41 side in the straight section 50b. The predetermined value to be suppressed is set.

ここで、逆流が発生するメカニズムについて説明する。ループ管60を設けることにより、ループ管60内において排気ガスの流速の大きい部分の位置がループ管60の屈曲外側に偏るとともに、ループ管60内における排気ガスの圧力(集合管50から見た背圧)が高くなって排気ガスの圧力損失が大きくなり、その結果、集合管50内の一部に排気ガスが独立排気管41側へ向かう逆流が発生する。   Here, a mechanism for generating the backflow will be described. By providing the loop pipe 60, the position of the portion where the exhaust gas flow velocity is large in the loop pipe 60 is biased to the outside of the loop pipe 60, and the pressure of the exhaust gas in the loop pipe 60 (the back as viewed from the collecting pipe 50). Pressure) increases and the pressure loss of the exhaust gas increases, and as a result, a reverse flow of the exhaust gas toward the independent exhaust pipe 41 side occurs in a part of the collecting pipe 50.

このような逆流の発生を抑制するために、D1/D0の値は、具体的には1.4〜1.7の範囲に設定されていることが好ましい。この範囲内であれば、ループ管60内の圧力(背圧)を小さくして、ストレート部50b内でループ管60側から独立排気管41側への排気ガスの逆流を抑制することができる。D1/D0の値が1.4未満である場合には、ループ管60内の流路面積が十分でなく、ループ管60内の圧力を抑制できない可能性がある。D1/D0の値が1.7を超える場合には、ループ管60内に排気ガスの渦が発生することにより、排気ガスが下流側へスムーズに流れず、ループ管60内の圧力を抑制できない可能性がある。   In order to suppress the occurrence of such a backflow, specifically, the value of D1 / D0 is preferably set in the range of 1.4 to 1.7. Within this range, the pressure (back pressure) in the loop pipe 60 can be reduced to suppress the backflow of exhaust gas from the loop pipe 60 side to the independent exhaust pipe 41 side in the straight portion 50b. When the value of D1 / D0 is less than 1.4, there is a possibility that the flow path area in the loop pipe 60 is not sufficient and the pressure in the loop pipe 60 cannot be suppressed. When the value of D1 / D0 exceeds 1.7, exhaust gas vortices are generated in the loop pipe 60, so that the exhaust gas does not flow smoothly downstream, and the pressure in the loop pipe 60 cannot be suppressed. there is a possibility.

図4に示すように、独立排気管41…41の下流端部41a…41aは、中心角が90°の扇形をなしている。下流端部41a…41aは、円を形成するように束ねられて絞り部50aの上流端部に接続される。図4に示されるように、下流端部41a…41a間には、独立排気管41…41の下流端部41a…41aを束ねるための結合プレート42が介設されている。   As shown in FIG. 4, the downstream ends 41a ... 41a of the independent exhaust pipes 41 ... 41 have a sector shape with a central angle of 90 °. The downstream end portions 41a... 41a are bundled to form a circle and connected to the upstream end portion of the throttle portion 50a. As shown in FIG. 4, a coupling plate 42 for bundling the downstream ends 41a of the independent exhaust pipes 41a to 41a is interposed between the downstream ends 41a to 41a.

図1に示すように、独立排気管41…41は気筒13a〜13dの排気ポート16…16から湾曲しつつ集合管50に向かって車両後方側へ延びている。気筒13a〜13dから排出された排気ガスは、独立排気管41…41を通って集合管50の絞り部50aに流入する。独立排気管41…41は、下流側ほど流路面積が小さくなる形状を有している。このため、排気ガスは独立排気管41…41の下流端部41a…41aから高速で絞り部50aに流入する。絞り部50aは下流側ほど流路面積が小さくなる形状を有するため、絞り部50aに流入した排気ガスは高速を維持したまま下流側に流れる。   As shown in FIG. 1, the independent exhaust pipes 41... 41 extend from the exhaust ports 16. Exhaust gas discharged from the cylinders 13a to 13d flows into the throttle portion 50a of the collecting pipe 50 through the independent exhaust pipes 41. The independent exhaust pipes 41 ... 41 have a shape in which the flow path area becomes smaller toward the downstream side. Therefore, the exhaust gas flows from the downstream end portions 41a... 41a of the independent exhaust pipes 41. Since the throttle portion 50a has a shape in which the flow path area becomes smaller toward the downstream side, the exhaust gas flowing into the throttle portion 50a flows downstream while maintaining a high speed.

排気弁18の開弁により気筒13a〜13dから独立排気管41…41に排出された高速のブローダウンガスは、流速が高められて集合管50の絞り部50aに流入する。これにより、絞り部50a内に負圧が発生し、この負圧により他の独立排気管41から排気ガスが吸い出される(エゼクタ効果)。   The high-speed blowdown gas discharged from the cylinders 13 a to 13 d to the independent exhaust pipes 41... 41 by opening the exhaust valve 18 is increased in flow rate and flows into the throttle portion 50 a of the collecting pipe 50. Thereby, a negative pressure is generated in the throttle portion 50a, and the exhaust gas is sucked out from the other independent exhaust pipe 41 by this negative pressure (ejector effect).

本実施形態では、少なくとも低速高負荷域(エンジン回転数が所定の基準回転数未満)において、気筒13a〜13dの排気弁18の開弁期間と吸気弁17の開弁期間とが吸気上死点を挟んでオーバーラップし、かつ、排気順序が連続する2つの気筒間において、先行気筒13a〜13dのオーバーラップ期間中に、後続気筒13a〜13dの排気弁18が開弁を開始するように、吸気弁駆動機構20及び排気弁駆動機構30が図外のECU(Electronic Control Unit)により制御される。   In the present embodiment, at least in the low speed and high load range (the engine speed is less than a predetermined reference speed), the opening period of the exhaust valve 18 and the opening period of the intake valve 17 of the cylinders 13a to 13d are the intake top dead center. So that the exhaust valves 18 of the subsequent cylinders 13a to 13d start to open during the overlap period of the preceding cylinders 13a to 13d between two cylinders that overlap with each other and the exhaust order continues. The intake valve drive mechanism 20 and the exhaust valve drive mechanism 30 are controlled by an ECU (Electronic Control Unit) (not shown).

具体的には、第1気筒13aの排気弁18と吸気弁17とのオーバーラップ期間中に第3気筒13cの排気弁18が開弁を開始し、第3気筒13cの排気弁18と吸気弁17とのオーバーラップ期間中に第4気筒13dの排気弁18が開弁を開始し、第4気筒13dの排気弁18と吸気弁17とのオーバーラップ期間中に第2気筒13bの排気弁18が開弁を開始し、第2気筒13bの排気弁18と吸気弁17とのオーバーラップ期間中に第1気筒13aの排気弁18が開弁を開始する。   Specifically, the exhaust valve 18 of the third cylinder 13c starts to open during the overlap period of the exhaust valve 18 and the intake valve 17 of the first cylinder 13a, and the exhaust valve 18 and the intake valve of the third cylinder 13c start. The exhaust valve 18 of the fourth cylinder 13d starts to open during the overlap period with the 17 and the exhaust valve 18 of the second cylinder 13b starts during the overlap period of the exhaust valve 18 and the intake valve 17 of the fourth cylinder 13d. Starts opening, and the exhaust valve 18 of the first cylinder 13a starts to open during the overlap period of the exhaust valve 18 and the intake valve 17 of the second cylinder 13b.

そのため、第1気筒13aの排気弁18と吸気弁17とのオーバーラップ期間中に、第3気筒13cの排気弁18から絞り部50a内に高速のブローダウンガスが流入することにより、絞り部50a内に負圧が発生し、この負圧により第1気筒13aに接続された独立排気管41から排気ガスが吸い出される(エゼクタ効果)。排気順序が隣り合う他の2つの気筒間においても同様であり、先行気筒13b〜13dに接続された独立排気管41から排気ガスが吸い出されるエゼクタ効果が生じる。これらのエゼクタ効果により、オーバーラップ期間中の気筒13a〜13dの掃気が促進される。   Therefore, during the overlap period of the exhaust valve 18 and the intake valve 17 of the first cylinder 13a, high-speed blowdown gas flows from the exhaust valve 18 of the third cylinder 13c into the throttle portion 50a, thereby causing the throttle portion 50a. A negative pressure is generated inside, and exhaust gas is sucked out from the independent exhaust pipe 41 connected to the first cylinder 13a by this negative pressure (ejector effect). The same applies to the other two cylinders adjacent to each other in the exhaust order, and an ejector effect is generated in which the exhaust gas is sucked from the independent exhaust pipe 41 connected to the preceding cylinders 13b to 13d. By these ejector effects, scavenging of the cylinders 13a to 13d during the overlap period is promoted.

気筒13a〜13dの排気ポート16からループ管60の上流端部60cまでの長さは、少なくとも上記低速高負荷域において、後続気筒13a〜13dから排出された排気ガスの正圧波がループ管60の上流端部60cで反射することにより生じる負圧波が、先行気筒13a〜13dのオーバーラップ期間中に先行気筒13a〜13dの排気ポート16に到達する長さに設定されている。   The length from the exhaust port 16 of the cylinders 13a to 13d to the upstream end 60c of the loop pipe 60 is such that the positive pressure wave of the exhaust gas discharged from the subsequent cylinders 13a to 13d is generated in the loop pipe 60 at least in the low speed and high load region. The negative pressure wave generated by reflection at the upstream end 60c is set to a length that reaches the exhaust port 16 of the preceding cylinders 13a to 13d during the overlap period of the preceding cylinders 13a to 13d.

図1、図5〜図8に示すように、ループ管60は、集合管50の下流端部と触媒装置70の上流端部とを連絡する。ループ管60は、上流側から順に、第1屈曲部60a及び第2屈曲部60bを有する。第1屈曲部60aよりも上流側の部分、第1屈曲部60aと第2屈曲部60bとの間の部分、および第2屈曲部60bよりも下流側の部分は、屈曲せずに真っ直ぐに構成されている。図8に示すように、第1屈曲部60aよりも上流側の部分の軸心Aは、その上流側から下流側にかけて左斜め後方へ延びかつ斜め下方へ傾斜している。第1屈曲部60aと第2屈曲部60bとの間の部分の軸心Bは、略水平面内で上流側から下流側にかけて左斜め前方に延びている。第2屈曲部60bよりも下流側の部分の軸心Cは、略水平面内で上流側から下流側にかけて右斜め前方へ延びている。図8において、符号Dは軸心Aと軸心Bの交点であり、符号Eは軸心Bと軸心Cの交点である。   As shown in FIGS. 1 and 5 to 8, the loop pipe 60 communicates the downstream end portion of the collecting pipe 50 and the upstream end portion of the catalyst device 70. The loop tube 60 has a first bent portion 60a and a second bent portion 60b in order from the upstream side. The upstream portion of the first bent portion 60a, the portion between the first bent portion 60a and the second bent portion 60b, and the downstream portion of the second bent portion 60b are configured straight without being bent. Has been. As shown in FIG. 8, the axial center A of the portion upstream of the first bent portion 60 a extends diagonally to the left and tilts diagonally downward from the upstream side to the downstream side. The axis B of the portion between the first bent portion 60a and the second bent portion 60b extends obliquely leftward from the upstream side to the downstream side in a substantially horizontal plane. The axial center C of the downstream portion of the second bent portion 60b extends diagonally right forward from the upstream side to the downstream side in a substantially horizontal plane. In FIG. 8, the symbol D is the intersection of the axis A and the axis B, and the symbol E is the intersection of the axis B and the axis C.

屈曲部60aの曲げ角度αと、屈曲部60bの曲げ角度βの和(総和)は、例えば180°以上である。本実施形態において、屈曲部60a,60bの曲げ角度とは、気筒13a〜13dの中心軸線方向(本実施形態では鉛直方向)から見たときの曲げ角度、言い換えると、気筒中心軸線と直交する面(本実施形態では水平面)に中心軸線方向から投影したときに現れる曲げ角度をいう。   The sum (total) of the bending angle α of the bending portion 60a and the bending angle β of the bending portion 60b is, for example, 180 ° or more. In the present embodiment, the bending angles of the bent portions 60a and 60b are bending angles when viewed from the central axis direction of the cylinders 13a to 13d (vertical direction in the present embodiment), in other words, a plane orthogonal to the cylinder central axis. It refers to the bending angle that appears when projected onto the horizontal plane (in this embodiment) from the central axis direction.

本実施形態では、第1屈曲部60aの曲げ角度αは125°であり、第2屈曲部60bの曲げ角度βは75°である。つまり、曲げ角度の和(α+β)は200°である。   In the present embodiment, the bending angle α of the first bent portion 60a is 125 °, and the bending angle β of the second bent portion 60b is 75 °. That is, the sum of bending angles (α + β) is 200 °.

曲げ角度の和の上限は特に限定されないが、例えば360°程度が好ましい。曲げ角度の和が過度に大きいとループ管60の製造コストが高くつく。また、排気ガスの流速が過度に低下する可能性がある。   The upper limit of the sum of the bending angles is not particularly limited, but is preferably about 360 °, for example. If the sum of the bending angles is excessively large, the manufacturing cost of the loop tube 60 is high. In addition, the exhaust gas flow rate may be excessively reduced.

本実施形態では、屈曲部60a,60bは、相互に同じ側への屈曲成分を含む。すなわち、上流側から見た第1屈曲部60aの屈曲の方向は右回り(時計回り)であり、上流側から見た第2屈曲部60bの屈曲の方向も右回り(時計回り)である。   In the present embodiment, the bent portions 60a and 60b include bending components toward the same side. That is, the bending direction of the first bent portion 60a viewed from the upstream side is clockwise (clockwise), and the bent direction of the second bent portion 60b viewed from the upstream side is also clockwise (clockwise).

図5に示すように、触媒装置70は、上流端部にドーム状の端面部材71aが設けられた略円筒状のケーシング71と、ケーシング71に収容される三元触媒機能を有する図外の触媒本体(モノリス担体)とを備える。端面部材71aの内側には所定の空間が形成されている。ループ管60の下流端部60xは、当該下流端部60xから排気ガスが流出する方向がケーシング71の軸心に対して斜め方向となるように、触媒装置70に接続されている。   As shown in FIG. 5, the catalyst device 70 includes a substantially cylindrical casing 71 provided with a dome-shaped end surface member 71 a at the upstream end, and a catalyst outside the figure having a three-way catalyst function accommodated in the casing 71. A main body (monolith carrier). A predetermined space is formed inside the end face member 71a. The downstream end portion 60 x of the loop pipe 60 is connected to the catalyst device 70 so that the direction in which the exhaust gas flows out from the downstream end portion 60 x is oblique to the axis of the casing 71.

触媒装置70が集合管50の下方で車幅方向に延びて配置されるように(図5参照)、触媒装置70と集合管50はループ管60を介して接続されている。   The catalyst device 70 and the collecting pipe 50 are connected via a loop pipe 60 so that the catalytic device 70 is arranged extending in the vehicle width direction below the collecting pipe 50 (see FIG. 5).

図1に示すように、連結管80は、流れ方向における中央部が右回り方向(時計回り)に屈曲し、下流側部分が左回り方向(反時計回り)に屈曲している。連結管80の下流端部は、後方を向いている。   As shown in FIG. 1, the connecting pipe 80 has a central portion in the flow direction bent in a clockwise direction (clockwise) and a downstream portion bent in a counterclockwise direction (counterclockwise). The downstream end portion of the connecting pipe 80 faces rearward.

連結管80内には、酸素濃度センサ(図示せず)が配設される。酸素濃度センサは、触媒装置70を通過した排気ガスの酸素濃度を検出する。   An oxygen concentration sensor (not shown) is disposed in the connecting pipe 80. The oxygen concentration sensor detects the oxygen concentration of the exhaust gas that has passed through the catalyst device 70.

フレキシブルエキゾーストパイプ90は、車体側からの振動を吸収して排気系に伝わるのを抑制するためのものである。フレキシブルエキゾーストパイプ90は、その上流部から下流部にかけて左斜め後方かつ斜め下方に延びている。フレキシブルエキゾーストパイプ90は、図1に示すように、フロアパネル4のトンネル部5内に収容される。   The flexible exhaust pipe 90 is for suppressing vibration transmitted from the vehicle body side and being transmitted to the exhaust system. The flexible exhaust pipe 90 extends diagonally to the left and obliquely downward from the upstream portion to the downstream portion. As shown in FIG. 1, the flexible exhaust pipe 90 is accommodated in the tunnel portion 5 of the floor panel 4.

図1に示すように、後方排気管100は、フロアパネル4のトンネル部5内でやや左右に蛇行しながら後方へ延びる。図1において符号3はエンジンルーム2と車室との間に介設されるダッシュパネル、図1及び図5〜図7において符号101は後方排気管100に下流側排気系構成部材(図示せず)を連結するための連結プレートである。   As shown in FIG. 1, the rear exhaust pipe 100 extends rearward while meandering slightly to the left and right within the tunnel portion 5 of the floor panel 4. 1, reference numeral 3 denotes a dash panel interposed between the engine room 2 and the passenger compartment. In FIGS. 1 and 5 to 7, reference numeral 101 denotes a downstream exhaust system component (not shown) in the rear exhaust pipe 100. ).

次に、本実施形態に係る排気装置1が優れた効果を発揮すること立証するために、本実施形態に係る実施例のモデルと比較例のモデルとを作製し、これらのモデルを用いて以下の試験を行った。   Next, in order to prove that the exhaust device 1 according to the present embodiment exhibits an excellent effect, a model of an example according to the present embodiment and a model of a comparative example are produced, and using these models, the following The test was conducted.

<実施例1>
図9に示すように、4本の独立排気管41、集合管本体50A、およびループ管60を備えた排気装置1を構成した。なお、排気装置1は、図1に示す触媒装置70、連結管80、フレキシブルエキゾーストパイプ90、および後方排気管100も備えているが、図9においてはその図示を省略している。また、図9に示す排気装置1のループ管60は試験用のモデルとして左回りに屈曲しているが、右回りに屈曲している場合と比べて試験結果に差異はない。
<Example 1>
As shown in FIG. 9, the exhaust device 1 including the four independent exhaust pipes 41, the collecting pipe body 50 </ b> A, and the loop pipe 60 was configured. The exhaust device 1 also includes the catalyst device 70, the connecting pipe 80, the flexible exhaust pipe 90, and the rear exhaust pipe 100 shown in FIG. 1, but the illustration thereof is omitted in FIG. Further, although the loop pipe 60 of the exhaust device 1 shown in FIG. 9 is bent counterclockwise as a test model, there is no difference in the test results compared to the case of bending clockwise.

4本の独立排気管41のうちの1本(図9の左から1番目の独立排気管41)を図1の第1気筒13aに接続し、左から2番目の独立排気管41の上流端部を大気開放し、左から3番目の独立排気管41を第3気筒13cに接続し、左から4番目の独立排気管41を第4気筒13dに接続し、実施例1のモデルを作製した。   One of the four independent exhaust pipes 41 (first independent exhaust pipe 41 from the left in FIG. 9) is connected to the first cylinder 13a in FIG. 1, and the upstream end of the second independent exhaust pipe 41 from the left is connected. The part was opened to the atmosphere, the third independent exhaust pipe 41 from the left was connected to the third cylinder 13c, the fourth independent exhaust pipe 41 from the left was connected to the fourth cylinder 13d, and the model of Example 1 was produced. .

表1に示すように、実施例1では、ループ管60の上流端部の内径(以下、「ループ管径D1」と称する)を52mm、ストレート部50bの内径(以下、「ストレート径D0」と称する)を37mm、D1とD0の比(D1/D0)を1.4とした。ループ管径D1を、ディフューザ部50cの下流端部の内径(以下、「ディフューザ径D2」と称する)に対して段状に拡径した。   As shown in Table 1, in Example 1, the inner diameter of the upstream end portion of the loop pipe 60 (hereinafter referred to as “loop pipe diameter D1”) is 52 mm, and the inner diameter of the straight portion 50b (hereinafter referred to as “straight diameter D0”). 37) and the ratio of D1 to D0 (D1 / D0) was 1.4. The loop tube diameter D1 was increased stepwise with respect to the inner diameter (hereinafter referred to as “diffuser diameter D2”) of the downstream end of the diffuser portion 50c.

なお、第1気筒13aと第2気筒13bは、排気順序が連続する気筒である。第2気筒13bにおける排気弁18と吸気弁17のオーバーラップ期間中に第1気筒13aの排気弁18が開弁を開始する。つまり、第2気筒13bは先行気筒、第1気筒13aは後続気筒である。   The first cylinder 13a and the second cylinder 13b are cylinders in which the exhaust order is continuous. During the overlap period of the exhaust valve 18 and the intake valve 17 in the second cylinder 13b, the exhaust valve 18 of the first cylinder 13a starts to open. That is, the second cylinder 13b is a preceding cylinder, and the first cylinder 13a is a succeeding cylinder.

<実施例2>
表1に示すように、実施例2では、ループ管径D1を62mm、ストレート径D0を37mm、D1/D0を1.7とし、それ以外の構成は実施例1と同じとした。
<Example 2>
As shown in Table 1, in Example 2, the loop tube diameter D1 was 62 mm, the straight diameter D0 was 37 mm, D1 / D0 was 1.7, and the other configurations were the same as in Example 1.

<比較例1>
表1に示すように、比較例1では、ループ管径D1を45mm、ストレート径D0を37mm、D1/D0を1.2とした。ループ管径D1をディフューザ径D2と同じに設定した。それ以外の構成は実施例1と同じとした。
<Comparative Example 1>
As shown in Table 1, in Comparative Example 1, the loop tube diameter D1 was 45 mm, the straight diameter D0 was 37 mm, and D1 / D0 was 1.2. The loop pipe diameter D1 was set to be the same as the diffuser diameter D2. The rest of the configuration was the same as in Example 1.

<比較例2>
表1に示すように、比較例2では、ループ管径D1を77mm、ストレート径D0を37mm、D1/D0を2.1とし、それ以外の構成は実施例1と同じとした。実施例1と同様に、ループ管径D1をディフューザ径D2に対して段状に拡径した。
<Comparative example 2>
As shown in Table 1, in Comparative Example 2, the loop tube diameter D1 was 77 mm, the straight diameter D0 was 37 mm, D1 / D0 was 2.1, and the other configurations were the same as in Example 1. Similar to Example 1, the loop tube diameter D1 was increased stepwise relative to the diffuser diameter D2.

<試験方法1>
実施例1及び2、比較例1及び2において、左から2番目の独立排気管41(以下、「第2独立排気管41」と称する)の上流端部に流量計(図示略)を取り付けた。そして、第2気筒13bにおけるオーバーラップ期間中に第1気筒13aの排気弁18が開弁を開始したときの、第2独立排気管41の上流端部における掃気量(g/s)を測定した(表1の掃気量の欄および図13参照)。
<Test method 1>
In Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, a flow meter (not shown) was attached to the upstream end of the second independent exhaust pipe 41 from the left (hereinafter referred to as “second independent exhaust pipe 41”). . Then, the scavenging amount (g / s) at the upstream end of the second independent exhaust pipe 41 when the exhaust valve 18 of the first cylinder 13a started to open during the overlap period in the second cylinder 13b was measured. (See the scavenging amount column in Table 1 and FIG. 13).

<試験方法2>
実施例1及び2、比較例1及び2において、第2独立排気管41に接続された集合管50、および当該集合管50に接続されたループ管60内の排気ガスの圧力分布を測定した(図14〜17の(a)参照)。
<Test method 2>
In Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the pressure distribution of the exhaust gas in the collecting pipe 50 connected to the second independent exhaust pipe 41 and the loop pipe 60 connected to the collecting pipe 50 was measured ( 14 to 17 (a)).

また、実施例1及び2、比較例1及び2において、ストレート部50b内における排気ガスの流速分布を測定した(図14〜17の(b)参照)。   In Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the flow velocity distribution of the exhaust gas in the straight portion 50b was measured (see FIGS. 14 to 17 (b)).

<試験方法1の試験結果>
表1の掃気量の欄および図13の破線内に示すように、実施例1及び2における掃気量は、比較例1及び2における掃気量よりも多かった。特に、ループ管径D1をディフューザ径D2と同じに設定した比較例1では、掃気量が顕著に少なかった。なお、ループ管径D1をディフューザ径D2に対して段状に拡径した比較例2では、実施例1及び2よりは掃気量が少ないものの、比較例1よりは掃気量がかなり多かった。
<Test result of test method 1>
As shown in the column of scavenging amount in Table 1 and the broken line in FIG. 13, the scavenging amount in Examples 1 and 2 was larger than the scavenging amount in Comparative Examples 1 and 2. In particular, in the first comparative example in which the loop pipe diameter D1 is set to be the same as the diffuser diameter D2, the scavenging amount is remarkably small. In Comparative Example 2 in which the loop pipe diameter D1 was increased stepwise with respect to the diffuser diameter D2, the scavenging amount was smaller than in Examples 1 and 2, but the scavenging amount was considerably larger than that in Comparative Example 1.

<試験方法2の試験結果>
図14〜17の(a)に示すように、実施例1及び2におけるディフューザ部50cの下流端部付近(一点鎖線部)における排気ガスの圧力は、比較例1及び2における圧力よりも小さかった。
<Test result of test method 2>
As shown to (a) of FIGS. 14-17, the pressure of the exhaust gas in the downstream end part vicinity (one-dot chain line part) of the diffuser part 50c in Examples 1 and 2 was smaller than the pressure in Comparative Examples 1 and 2. .

また、図14〜17の(b)に示すように、実施例1及び2では、流速の大きい部分の位置がストレート部50bの軸心付近で安定していた。また、実施例1では逆流が生じておらず、実施例2では逆流が殆ど抑制されていた。   Moreover, as shown to (b) of FIGS. 14-17, in Example 1 and 2, the position of the part with a large flow velocity was stable in the axial center vicinity of the straight part 50b. Further, no backflow occurred in Example 1, and backflow was almost suppressed in Example 2.

これに対し、比較例1及び2では、流速の大きい部分の位置が、実施例1及び2と比べてストレート部50bの軸心から外側に変位していた。また、比較例1及び2では、大きな領域で逆流が生じており、この逆流が生じている面積はループ管径D1をディフューザ径D2と同じに設定した比較例1において特に大きかった。   On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the position of the portion where the flow velocity is large is displaced outward from the axis of the straight portion 50b as compared with Examples 1 and 2. Further, in Comparative Examples 1 and 2, backflow occurred in a large region, and the area where this backflow occurred was particularly large in Comparative Example 1 in which the loop tube diameter D1 was set to be the same as the diffuser diameter D2.

<考察>
以上の試験結果から、ループ管径D1をストレート径D0に対して拡径し、D1/D0の値を1.4〜1.7の範囲に設定することにより、ループ管60内における圧力が抑制されてストレート部50bにおける逆流が抑制され、独立排気管41における掃気量が多くなることが確かめられた。逆流が抑制される理由は、ループ管径D1をストレート径D0に対して拡径することにより、排気ガスがループ管60内を上流側から下流側に向かって流れやすくなり、ループ管60内の圧力が抑制されて、ストレート部50b内における排気ガスの流速の大きい部分がストレート部50bの中心軸付近に安定的に位置するためである。逆流の抑制により、エゼクタ効果の低下が抑制される。
<Discussion>
From the above test results, the pressure in the loop pipe 60 is suppressed by expanding the loop pipe diameter D1 with respect to the straight diameter D0 and setting the value of D1 / D0 in the range of 1.4 to 1.7. As a result, it was confirmed that the backflow in the straight portion 50b was suppressed and the scavenging amount in the independent exhaust pipe 41 was increased. The reason why the backflow is suppressed is that by increasing the loop pipe diameter D1 relative to the straight diameter D0, the exhaust gas easily flows in the loop pipe 60 from the upstream side to the downstream side. This is because the pressure is suppressed and the portion where the flow rate of the exhaust gas in the straight portion 50b is large is stably positioned near the central axis of the straight portion 50b. By suppressing the backflow, a decrease in the ejector effect is suppressed.

また、ループ管径D1をディフューザ径D2に対して段状に拡径することにより、独立排気管41における掃気量がさらに多くなることが確かめられた。これは、ループ管径D1をディフューザ径D2に対して段状に拡径することにより、気筒13aから排出された排気ガスの正圧波がループ管60の上流端部60cに到達したときに、その正圧波がループ管60の上流端部60cで反射することにより負圧波が発生し、その負圧波が第2気筒13bの上流端部に到達するためである。つまり、エゼクタ効果により発生する負圧と、気筒13aから排出された排気ガスの正圧波がループ管60の60cで反射することにより発生する負圧波とが協働し、エゼクタ効果単独で得られる掃気効果を超える掃気効果が得られる。   Further, it was confirmed that the scavenging amount in the independent exhaust pipe 41 is further increased by expanding the loop pipe diameter D1 stepwise with respect to the diffuser diameter D2. This is because when the positive pressure wave of the exhaust gas discharged from the cylinder 13a reaches the upstream end 60c of the loop pipe 60 by expanding the loop pipe diameter D1 stepwise with respect to the diffuser diameter D2, This is because the negative pressure wave is generated by the reflection of the positive pressure wave at the upstream end 60c of the loop pipe 60, and the negative pressure wave reaches the upstream end of the second cylinder 13b. That is, the negative pressure generated by the ejector effect cooperates with the negative pressure wave generated by reflecting the positive pressure wave of the exhaust gas discharged from the cylinder 13a at 60c of the loop pipe 60, and scavenging obtained by the ejector effect alone. A scavenging effect exceeding the effect is obtained.

以上説明したように、本実施形態によれば、ループ管60の上流端部60cの内径(ループ管径)D1が、ストレート部50bの内径D0に対して拡径されているため、排気ガスがループ管60内を上流側から下流側に向かって流れやすくなり、ループ管60内の圧力(背圧)が小さくなり、圧力損失も小さくなる。これにより、排気ガスの流速の大きい部分がストレート部50bの中心軸付近に安定的に位置するため、排気ガスがストレート部50b内を淀みなくループ管60側へ流れるとともに、排気ガスがストレート部50b内をループ管60側から独立排気管41側へ逆流することが抑制される。その結果、集合管50内を独立排気管41側からループ管60側へ流れる排気ガスの流速低下および流量低下が抑制され、他の独立排気管41から排気ガスを吸い出す掃気効果(エゼクタ効果)の低下を抑制することができる。   As described above, according to the present embodiment, the inner diameter (loop pipe diameter) D1 of the upstream end portion 60c of the loop pipe 60 is larger than the inner diameter D0 of the straight section 50b. It becomes easy to flow in the loop pipe 60 from the upstream side toward the downstream side, the pressure (back pressure) in the loop pipe 60 is reduced, and the pressure loss is also reduced. As a result, the portion where the exhaust gas flow velocity is large is stably positioned near the central axis of the straight portion 50b, so that the exhaust gas flows toward the loop tube 60 without stagnating in the straight portion 50b, and the exhaust gas flows into the straight portion 50b. Back flow from the loop pipe 60 side to the independent exhaust pipe 41 side is suppressed. As a result, the flow velocity and flow rate of the exhaust gas flowing from the independent exhaust pipe 41 side to the loop pipe 60 side in the collecting pipe 50 are suppressed, and the scavenging effect (ejector effect) of sucking exhaust gas from the other independent exhaust pipe 41 is suppressed. The decrease can be suppressed.

また、ループ管60を設けることにより、エンジン横置きのレイアウトのままで、排気装置1がFR車や4WD車のプロペラシャフトに干渉するのを防止するとともに、排気ガスの触媒装置70への導入位置が気筒間で異なるのを抑制することができる。   Further, the provision of the loop pipe 60 prevents the exhaust device 1 from interfering with the propeller shaft of the FR vehicle or the 4WD vehicle while maintaining the horizontal layout of the engine, and introduces the exhaust gas into the catalyst device 70. Can be suppressed between the cylinders.

従って、本実施形態によれば、排気装置1の良好な車両搭載性を確保しつつ、動圧排気系における掃気効果の低下を抑制することができる。   Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress a decrease in the scavenging effect in the dynamic pressure exhaust system while ensuring good vehicle mountability of the exhaust device 1.

また、本実施形態においては、ループ管60の上流端部60cの内径D1が、集合管50の下流端部(ディフューザ部50cの下流端部)の内径D2に対して段状に拡径されているため、気筒13a〜13dから排出された排気ガスの正圧波がループ管60の上流端部60cに到達したときに、その正圧波がループ管60の上流端部60cで反射することにより負圧波が発生する。その負圧波は、他の気筒13a〜13dの排気ポート16に到達するので、当該負圧波により、他の気筒13a〜13d内の排気ガスが排気ポート16から吸い出され、他の気筒13a〜13dの掃気がより一層促進される。   Further, in the present embodiment, the inner diameter D1 of the upstream end portion 60c of the loop pipe 60 is expanded stepwise with respect to the inner diameter D2 of the downstream end portion (downstream end portion of the diffuser portion 50c) of the collecting pipe 50. Therefore, when the positive pressure wave of the exhaust gas discharged from the cylinders 13 a to 13 d reaches the upstream end 60 c of the loop pipe 60, the positive pressure wave is reflected by the upstream end 60 c of the loop pipe 60, thereby causing a negative pressure wave. Will occur. Since the negative pressure wave reaches the exhaust port 16 of the other cylinders 13a to 13d, the exhaust gas in the other cylinders 13a to 13d is sucked out from the exhaust port 16 by the negative pressure wave, and the other cylinders 13a to 13d. Scavenging is further promoted.

すなわち、気筒13a〜13dから排出された排気ガスが集合管50に噴出する際のエゼクタ効果により発生する負圧と、気筒13a〜13dから排出された排気ガスの正圧波がループ管60の60cで反射することにより発生する負圧波とが協働し、エゼクタ効果単独で得られる掃気効果を超える掃気効果が得られる。   That is, the negative pressure generated by the ejector effect when the exhaust gas discharged from the cylinders 13a to 13d is ejected to the collecting pipe 50 and the positive pressure wave of the exhaust gas discharged from the cylinders 13a to 13d are generated at 60c of the loop pipe 60. A scavenging effect exceeding the scavenging effect obtained by the ejector effect alone is obtained in cooperation with the negative pressure wave generated by reflection.

また、本実施形態においては、ループ管60の上流端部60cの内径D1と、ストレート部50bの内径D0の比(D1/D0)は、ストレート部50b内でループ管60側から独立排気管41側への排気ガスの逆流を抑制する所定の値に設定されているため、ストレート部50b内で排気ガスの逆流を抑制して、十分な掃気効果を得ることができる。   In this embodiment, the ratio (D1 / D0) of the inner diameter D1 of the upstream end 60c of the loop pipe 60 to the inner diameter D0 of the straight section 50b is the independent exhaust pipe 41 from the loop pipe 60 side in the straight section 50b. Since it is set to a predetermined value that suppresses the backflow of the exhaust gas to the side, a sufficient scavenging effect can be obtained by suppressing the backflow of the exhaust gas within the straight portion 50b.

また、本実施形態においては、少なくともエンジン低速域において、排気順序が連続する2つの気筒間において先行気筒13a〜13dのオーバーラップ期間中に後続気筒13a〜13dの排気弁の開弁が開始されるとともに、後続気筒13a〜13dの排気ガスの正圧波がループ管60の上流端部60cで反射することにより生成される負圧波が先行気筒13a〜13dのオーバーラップ期間中に排気ポートに到達する。従って、少なくともエンジン低速域において、負圧波により、先行気筒13a〜13d内の排気ガスが排気ポート側に吸い出され、先行気筒13a〜13dの掃気がより一層促進される。   In the present embodiment, at least in the engine low speed range, the opening of the exhaust valves of the succeeding cylinders 13a to 13d is started during the overlap period of the preceding cylinders 13a to 13d between two cylinders in which the exhaust order is continuous. At the same time, the negative pressure wave generated by reflecting the positive pressure wave of the exhaust gas of the succeeding cylinders 13a to 13d at the upstream end 60c of the loop pipe 60 reaches the exhaust port during the overlap period of the preceding cylinders 13a to 13d. Accordingly, at least in the engine low speed region, the exhaust gas in the preceding cylinders 13a to 13d is sucked out to the exhaust port side by the negative pressure wave, and the scavenging of the preceding cylinders 13a to 13d is further promoted.

また、本実施形態においては、ループ管60の上流端部60cの内径D1と、ストレート部50bの内径D0の比(D1/D0)が、1.4〜1.7の範囲に設定されているため、拡径による効果を最大限に発揮させて、十分な掃気効果が得ることができる。   In the present embodiment, the ratio (D1 / D0) of the inner diameter D1 of the upstream end portion 60c of the loop pipe 60 and the inner diameter D0 of the straight portion 50b is set in the range of 1.4 to 1.7. Therefore, a sufficient scavenging effect can be obtained by maximizing the effect of diameter expansion.

また、本実施形態においては、集合管50は、ストレート部50bの下流端部に接続されて下流側ほど径が大きくなるディフューザ部50cを有するため、絞り部50a内で低下した排気ガスの圧力及び温度を、ディフューザ部50cにおいて回復させることができる。これにより、ループ管60の上流端部60cに到達する排気ガスの正圧波の正圧量、ひいては正圧波がループ管60の上流端部60cで反射することにより生成される負圧波の負圧量を高めることができ、この負圧波による気筒13a〜13dの掃気性能の向上効果をより高めることができる。また、触媒本体の活性化の点でも有利である。   Further, in the present embodiment, the collecting pipe 50 includes the diffuser portion 50c that is connected to the downstream end portion of the straight portion 50b and has a diameter that increases toward the downstream side. Therefore, the pressure of the exhaust gas that has decreased in the throttle portion 50a and The temperature can be recovered in the diffuser portion 50c. Thereby, the positive pressure amount of the positive pressure wave of the exhaust gas reaching the upstream end portion 60 c of the loop pipe 60, and the negative pressure amount of the negative pressure wave generated by reflecting the positive pressure wave at the upstream end portion 60 c of the loop pipe 60. And the effect of improving the scavenging performance of the cylinders 13a to 13d by this negative pressure wave can be further enhanced. It is also advantageous in terms of activation of the catalyst body.

また、本実施形態においては、ループ管60の上流端部60cの内径D1は、ディフューザ部50cの下流端部の内径D2に対して段状に拡径されているため、ディフューザ部50cが上流側から下流側へ緩やかに拡径するものであっても、ディフューザ部50cを必要以上に長くすることなく、ディフューザ部50cの下流端部とループ管60の上流端部60cとを接続することができる。   Further, in the present embodiment, the inner diameter D1 of the upstream end portion 60c of the loop pipe 60 is expanded stepwise with respect to the inner diameter D2 of the downstream end portion of the diffuser portion 50c, so that the diffuser portion 50c is on the upstream side. Even if the diameter of the diffuser portion 50c gradually increases from the downstream side to the downstream side, the downstream end portion of the diffuser portion 50c and the upstream end portion 60c of the loop pipe 60 can be connected without making the diffuser portion 50c longer than necessary. .

また、本実施形態においては、触媒装置70が集合管50の下方で車幅方向に延びて配置されるように、触媒装置70と集合管50はループ管60を介して接続されているため、排気装置1をフロアパネル4のトンネル部5内にコンパクトに収容することができる。また、エンジン横置きのレイアウトのままで、排気装置1がFR車や4WD車のプロペラシャフトに干渉するのをより確実に回避することができる。   Further, in the present embodiment, since the catalyst device 70 and the collecting pipe 50 are connected via the loop pipe 60 so that the catalytic device 70 extends in the vehicle width direction below the collecting pipe 50, The exhaust device 1 can be accommodated in the tunnel portion 5 of the floor panel 4 in a compact manner. Further, it is possible to more reliably avoid the exhaust device 1 from interfering with the propeller shaft of the FR vehicle or the 4WD vehicle while maintaining the layout of the engine horizontally.

また、本実施形態においては、触媒装置1は、筒状のケーシング71と、当該ケーシング71に収容された触媒本体とを有し、ループ管60の下流端部は、当該下流端部から排気ガスが流出する方向がケーシング71の軸心に対して斜め方向となるように、触媒装置70に接続されている。このため、ループ管60から排気ガスが流出する方向がケーシング71の軸心に対して斜め方向となるように、排気ガスが触媒装置70に導入されるので、触媒装置70内における排気ガスの拡散を促進することができる。従って、排気ガスの触媒装置70への導入位置が気筒間で異なるのをより確実に抑制することができる。   Further, in the present embodiment, the catalyst device 1 includes a cylindrical casing 71 and a catalyst main body accommodated in the casing 71, and the downstream end of the loop pipe 60 is exhaust gas from the downstream end. Is connected to the catalyst device 70 so that the direction in which the gas flows out is oblique to the axis of the casing 71. For this reason, since the exhaust gas is introduced into the catalyst device 70 so that the direction in which the exhaust gas flows out of the loop pipe 60 is oblique to the axis of the casing 71, the diffusion of the exhaust gas in the catalyst device 70 Can be promoted. Accordingly, it is possible to more reliably suppress the position where the exhaust gas is introduced into the catalyst device 70 from different cylinders.

また、本実施形態においては、集合管50が二重管構造とされるため、触媒装置70に導入される排気ガスの温度の低下が抑制され、触媒装置70の早期活性化及び活性状態維持が確保される。   Further, in the present embodiment, since the collecting pipe 50 has a double pipe structure, a decrease in the temperature of the exhaust gas introduced into the catalytic device 70 is suppressed, and early activation and maintenance of the active state of the catalytic device 70 are prevented. Secured.

また、本実施形態においては、集合管50に断熱材が塗布されているため、触媒装置70に導入される排気ガスの温度の低下が抑制され、触媒装置70の早期活性化及び活性状態維持が確保される。   Further, in the present embodiment, since the heat insulating material is applied to the collecting pipe 50, a decrease in the temperature of the exhaust gas introduced into the catalyst device 70 is suppressed, and early activation and maintenance of the active state of the catalyst device 70 are prevented. Secured.

また、本実施形態においては、エンジン10は、気筒列方向が車幅方向を向くように横置きに配置された多気筒エンジンであるため、横置きエンジン後方排気のレイアウトにおいて、排気装置1の良好な車両搭載性を確保しつつ、動圧排気系における掃気効果の低下を抑制することができる。   Further, in the present embodiment, the engine 10 is a multi-cylinder engine that is disposed horizontally so that the cylinder row direction faces the vehicle width direction. It is possible to suppress a decrease in the scavenging effect in the dynamic pressure exhaust system while ensuring a good vehicle mountability.

なお、上記実施形態では、集合管50は、絞り部50a、ストレート部50b、およびディフューザ部50cから構成されているが、ディフューザ部50cを省略して絞り部50aおよびストレート部50bから構成してもよい。この場合には、ループ管60の上流端部60cは、ストレート部50bの下流端部に接続される。そして、ループ管60の上流端部60cの内径D1は、ストレート部50bの下流端部の内径D0に対して段状に拡径される。また、ループ管60の上流端部60cの内径D1と、ストレート部50bの下流端部の内径D0の比(D1/D0)は、上記実施形態と同様に、ストレート部50b内でループ管60側から独立排気管41側への排気ガスの逆流を抑制する所定の値に設定され、好ましくは、1.4〜1.7の範囲に設定される。   In the above-described embodiment, the collecting pipe 50 is configured by the throttle portion 50a, the straight portion 50b, and the diffuser portion 50c, but may be configured by the throttle portion 50a and the straight portion 50b by omitting the diffuser portion 50c. Good. In this case, the upstream end portion 60c of the loop pipe 60 is connected to the downstream end portion of the straight portion 50b. The inner diameter D1 of the upstream end portion 60c of the loop pipe 60 is increased stepwise with respect to the inner diameter D0 of the downstream end portion of the straight portion 50b. Further, the ratio (D1 / D0) of the inner diameter D1 of the upstream end 60c of the loop pipe 60 and the inner diameter D0 of the downstream end of the straight section 50b is the loop pipe 60 side in the straight section 50b as in the above embodiment. Is set to a predetermined value that suppresses the backflow of the exhaust gas to the independent exhaust pipe 41 side, and is preferably set to a range of 1.4 to 1.7.

また、上記実施形態では、ループ管60は2回曲げであったが、これに限らず、3回以上曲げていてもよい。曲げ回数の上限は特に限定されないが、例えば10回程度が好ましい。過度に多くの回数曲げるとループ管の製造コストが高くつく。また、排気ガスの流速が過度に低下する可能性がある。また、ループ管60を複数箇所で断続的に曲げるのではなく、ループ管60をその全長に亘って連続的に曲げてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the loop pipe | tube 60 was bent twice, it is not restricted to this, You may bend 3 times or more. Although the upper limit of the number of bending is not particularly limited, for example, about 10 is preferable. If it is bent too many times, the manufacturing cost of the loop tube is high. In addition, the exhaust gas flow rate may be excessively reduced. Further, instead of intermittently bending the loop tube 60 at a plurality of locations, the loop tube 60 may be bent continuously over its entire length.

また、曲げ角度の総和は、180°未満であってもよい。曲げ角度の総和の下限は特に限定されないが、例えば90°程度が好ましい。曲げ角度の総和が過度に小さいと排気ガスの流速がそれほど低下しない可能性がある。   Further, the total sum of the bending angles may be less than 180 °. The lower limit of the sum of the bending angles is not particularly limited, but is preferably about 90 °, for example. If the sum of the bending angles is excessively small, the exhaust gas flow rate may not decrease so much.

また、角度が180°以上の屈曲部を1か所有してもよい。この場合も曲げ角度の上限は特に限定されないが、例えば360°程度が好ましい。曲げ角度が過度に大きいとループ管の製造コストが高くつく。また、排気ガスの流速が過度に低下する可能性がある。   Moreover, you may own one bending part whose angle is 180 degrees or more. In this case as well, the upper limit of the bending angle is not particularly limited, but is preferably about 360 °, for example. If the bending angle is excessively large, the manufacturing cost of the loop tube is high. In addition, the exhaust gas flow rate may be excessively reduced.

また、屈曲部60a,60bは、相互に同じ側への屈曲成分を含まなくてもよい。例えば、第1屈曲部60aは水平面内だけで曲げ、第2屈曲部60bは垂直面内だけで曲げてもよい。あるいは、第1屈曲部60aは水平面内で上流側から見て右方に曲げ、第2屈曲部60bは水平面内で上流側から見て左方に曲げてもよい。   Moreover, the bending parts 60a and 60b do not need to contain the bending component to the same side mutually. For example, the first bent portion 60a may be bent only in the horizontal plane, and the second bent portion 60b may be bent only in the vertical plane. Alternatively, the first bent portion 60a may be bent rightward when viewed from the upstream side in the horizontal plane, and the second bent portion 60b may be bent leftward when viewed from the upstream side in the horizontal plane.

また、上記実施形態では、ループ管60を時計回り方向に屈曲させているが、反時計回り方向に屈曲させてもよい。   In the above embodiment, the loop pipe 60 is bent in the clockwise direction, but may be bent in the counterclockwise direction.

また、上記実施形態では、排気ガスの保温のため、集合管50を二重管構造としたが、集合管50に加えて、独立排気管41およびループ管60を二重管構造としてもよい。   In the above embodiment, the collecting pipe 50 has a double pipe structure in order to keep the exhaust gas warm, but in addition to the collecting pipe 50, the independent exhaust pipe 41 and the loop pipe 60 may have a double pipe structure.

また、上記実施形態では、排気ガスの保温のため、集合管50に断熱材を塗布しているが、集合管50に加えて、独立排気管41およびループ管60にも断熱材を塗布してもよい。   In the above embodiment, a heat insulating material is applied to the collecting pipe 50 to keep the exhaust gas warm, but in addition to the collecting pipe 50, a heat insulating material is also applied to the independent exhaust pipe 41 and the loop pipe 60. Also good.

また、吸気弁駆動機構20及び排気弁駆動機構30は、低速高負荷域および高速高負荷域において、気筒13a〜13dの排気弁18の開弁期間と吸気弁17の開弁期間とが吸気上死点を挟んでオーバーラップし、かつ、排気順序が連続する2つの気筒間において、先行気筒13a〜13dのオーバーラップ期間中に、後続気筒13a〜13dの排気弁18が開弁を開始するように制御されてもよい。   In addition, the intake valve drive mechanism 20 and the exhaust valve drive mechanism 30 are configured so that the opening period of the exhaust valve 18 and the opening period of the intake valve 17 of the cylinders 13a to 13d are increased during intake in the low speed and high load area. The exhaust valves 18 of the succeeding cylinders 13a to 13d start to open during the overlap period of the preceding cylinders 13a to 13d between two cylinders that overlap with each other with the dead point interposed therebetween and the exhaust order continues. May be controlled.

また、本実施形態に係る排気装置1は、FR車や4WD車の他、FF車に適用してもよい。   Further, the exhaust device 1 according to the present embodiment may be applied to FF vehicles other than FR vehicles and 4WD vehicles.

また、上記実施形態では、排気装置1は横置き型のエンジン10に適用されているが、これに限定されず、気筒列方向が車両前後方向に延びる縦置き型のエンジンに適用されてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the exhaust apparatus 1 is applied to the horizontal installation type engine 10, it is not limited to this, You may apply to the vertical installation type engine in which a cylinder row direction extends in the vehicle front-back direction. .

1 多気筒エンジンの排気装置
10 エンジン
13a〜13d 第1〜第4気筒
15 吸気ポート
16 排気ポート
17 吸気弁
18 排気弁
40 排気マニホールド
41 独立排気管
41a 独立排気管の下流端部
50 集合管(単一排気管)
50A 集合管本体
50a 絞り部
50b ストレート部
50c ディフューザ部
50B 外管
60 ループ管(単一排気管)
60a,60b ループ管の第1、第2屈曲部
60c ループ管の上流端部
70 触媒装置
71 ケーシング
71a ケーシングの端面部材
72 触媒本体
D0 ストレート部の内径
D1 ループ管の上流端部の内径
D2 ディフューザ部の下流端部(集合管の下流端部)の内径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust apparatus of multi-cylinder engine 10 Engine 13a-13d 1st-4th cylinder 15 Intake port 16 Exhaust port 17 Intake valve 18 Exhaust valve 40 Exhaust manifold 41 Independent exhaust pipe 41a Downstream end part of independent exhaust pipe 50 Collecting pipe (single pipe One exhaust pipe)
50A Collecting pipe body 50a Restriction part 50b Straight part 50c Diffuser part 50B Outer pipe 60 Loop pipe (single exhaust pipe)
60a, 60b First and second bent portions of loop pipe 60c Upstream end of loop pipe 70 Catalyst device 71 Casing 71a End face member of casing 72 Catalyst body D0 Inner diameter of straight section D1 Inner diameter of upstream end of loop pipe D2 Diffuser section Inner diameter of the downstream end (downstream end of the collecting pipe)

Claims (12)

車両前部のエンジンルームに配置された多気筒エンジンに接続され、当該多気筒エンジンから後方へ延びるように配置された排気装置であって、
排気ガスの流れ方向における上流側から順に、気筒毎に設けられるとともに上流端部が気筒の排気ポートに接続され下流端部が束ねられた複数の独立排気管と、当該独立排気管の下流端部に接続された単一排気管と、当該単一排気管の下流端部に接続され、当該単一排気管から導出された排気ガスを浄化する触媒装置とを備え、
前記単一排気管は、下流側ほど流路面積が小さくなる絞り部および当該絞り部の下流端部に接続されるとともに当該絞り部の内径を維持しつつ直線状に延びるストレート部を有する集合管と、当該集合管の下流端部に接続されてループ状に屈曲したループ管とを含み、
前記ループ管の上流端部の内径は、前記ストレート部の内径に対して拡径されているとともに、前記集合管の下流端部の内径に対して段状に拡径されている、
ことを特徴とする、多気筒エンジンの排気装置。
An exhaust system that is connected to a multi-cylinder engine disposed in an engine room at the front of the vehicle and is arranged to extend rearward from the multi-cylinder engine,
A plurality of independent exhaust pipes that are provided for each cylinder in order from the upstream side in the exhaust gas flow direction and whose upstream end is connected to the exhaust port of the cylinder and the downstream ends are bundled, and the downstream end of the independent exhaust pipe A single exhaust pipe connected to the catalyst, and a catalyst device connected to the downstream end of the single exhaust pipe and purifying exhaust gas derived from the single exhaust pipe,
The single exhaust pipe is connected to a throttle portion whose flow area decreases toward the downstream side, and a straight pipe that is connected to the downstream end of the throttle portion and that extends straight while maintaining the inner diameter of the throttle portion. And a loop pipe that is connected to the downstream end of the collecting pipe and bent in a loop shape,
The inner diameter of the upstream end of the loop pipe is expanded with respect to the inner diameter of the straight section, and is expanded stepwise with respect to the inner diameter of the downstream end of the collecting pipe.
An exhaust system for a multi-cylinder engine.
前記ループ管の上流端部の内径と、前記ストレート部の内径の比は、前記ストレート部内で前記ループ管側から前記独立排気管側への排気ガスの逆流を抑制する所定の値に設定されている
ことを特徴とする、請求項1に記載の多気筒エンジンの排気装置。
The ratio between the inner diameter of the upstream end of the loop pipe and the inner diameter of the straight section is set to a predetermined value that suppresses the backflow of exhaust gas from the loop pipe side to the independent exhaust pipe side in the straight section. Yes ,
The exhaust system for a multi-cylinder engine according to claim 1, wherein
車両前部のエンジンルームに配置された多気筒エンジンに接続され、当該多気筒エンジンから後方へ延びるように配置された排気装置であって、An exhaust system that is connected to a multi-cylinder engine disposed in an engine room at the front of the vehicle and is arranged to extend rearward from the multi-cylinder engine,
排気ガスの流れ方向における上流側から順に、気筒毎に設けられるとともに上流端部が気筒の排気ポートに接続され下流端部が束ねられた複数の独立排気管と、当該独立排気管の下流端部に接続された単一排気管と、当該単一排気管の下流端部に接続され、当該単一排気管から導出された排気ガスを浄化する触媒装置とを備え、A plurality of independent exhaust pipes that are provided for each cylinder in order from the upstream side in the exhaust gas flow direction and whose upstream end is connected to the exhaust port of the cylinder and the downstream ends are bundled, and the downstream end of the independent exhaust pipe A single exhaust pipe connected to the catalyst, and a catalyst device connected to the downstream end of the single exhaust pipe and purifying exhaust gas derived from the single exhaust pipe,
前記単一排気管は、下流側ほど流路面積が小さくなる絞り部および当該絞り部の下流端部に接続されるとともに当該絞り部の内径を維持しつつ直線状に延びるストレート部を有する集合管と、当該集合管の下流端部に接続されてループ状に屈曲したループ管とを含み、The single exhaust pipe is connected to a throttle portion whose flow area decreases toward the downstream side, and a straight pipe that is connected to the downstream end of the throttle portion and that extends straight while maintaining the inner diameter of the throttle portion. And a loop pipe that is connected to the downstream end of the collecting pipe and bent in a loop shape,
前記ループ管の上流端部の内径は、前記ストレート部の内径に対して拡径されており、The inner diameter of the upstream end portion of the loop pipe is expanded with respect to the inner diameter of the straight portion,
前記ループ管の上流端部の内径と、前記ストレート部の内径の比は、前記ストレート部内で前記ループ管側から前記独立排気管側への排気ガスの逆流を抑制する所定の値に設定されている、The ratio between the inner diameter of the upstream end of the loop pipe and the inner diameter of the straight section is set to a predetermined value that suppresses the backflow of exhaust gas from the loop pipe side to the independent exhaust pipe side in the straight section. Yes,
ことを特徴とする、多気筒エンジンの排気装置。An exhaust system for a multi-cylinder engine.
前記エンジンは、気筒に吸気を導入する吸気ポートを開閉可能な吸気弁及び気筒から排気ガスを導出する排気ポートを開閉可能な排気弁と、少なくともエンジン回転数が所定の基準回転数未満のエンジン低速域において、各気筒の吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが所定期間オーバーラップするとともに、排気順序が連続する2つの気筒間において先行気筒の前記オーバーラップ期間中に後続気筒の排気弁が開弁を開始するように、前記吸気弁及び前記排気弁を駆動する弁駆動手段とを備え、
前記排気ポートから前記ループ管の上流端部までの長さは、少なくとも前記エンジン低速域において、前記後続気筒から排出された排気ガスの正圧波が前記ループ管の上流端部で反射することにより生じる負圧波が、前記先行気筒のオーバーラップ期間中に当該先行気筒の排気ポートに到達する長さに設定されている
ことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載の多気筒エンジンの排気装置。
The engine includes an intake valve capable of opening and closing an intake port for introducing intake air into the cylinder, an exhaust valve capable of opening and closing an exhaust port for deriving exhaust gas from the cylinder, and an engine low speed at least with an engine speed less than a predetermined reference speed In the region, the opening period of the intake valve and the opening period of the exhaust valve of each cylinder overlap each other for a predetermined period. Valve drive means for driving the intake valve and the exhaust valve so that the exhaust valve starts to open,
The length from the exhaust port to the upstream end of the loop pipe is caused by reflection of the positive pressure wave of the exhaust gas discharged from the succeeding cylinder at the upstream end of the loop pipe at least in the engine low speed region. The negative pressure wave is set to a length that reaches the exhaust port of the preceding cylinder during the overlap period of the preceding cylinder .
The exhaust device for a multi-cylinder engine according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記ループ管の上流端部の内径と、前記ストレート部の内径の比が、1.4〜1.7の範囲に設定されている
ことを特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載の多気筒エンジンの排気装置。
The ratio of the inner diameter of the upstream end portion of the loop pipe and the inner diameter of the straight portion is set in the range of 1.4 to 1.7 ,
The exhaust device for a multi-cylinder engine according to any one of claims 1 to 4, wherein
前記集合管は、前記ストレート部の下流端部に接続されて下流側ほど径が大きくなるディフューザ部をさらに有する
ことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれかに記載の多気筒エンジンの排気装置。
The collecting pipe further has a diffuser portion connected to the downstream end portion of the straight portion and having a diameter increasing toward the downstream side ,
The exhaust system for a multi-cylinder engine according to any one of claims 1 to 5, wherein
車両前部のエンジンルームに配置された多気筒エンジンに接続され、当該多気筒エンジンから後方へ延びるように配置された排気装置であって、
排気ガスの流れ方向における上流側から順に、気筒毎に設けられるとともに上流端部が気筒の排気ポートに接続され下流端部が束ねられた複数の独立排気管と、当該独立排気管の下流端部に接続された単一排気管と、当該単一排気管の下流端部に接続され、当該単一排気管から導出された排気ガスを浄化する触媒装置とを備え、
前記単一排気管は、下流側ほど流路面積が小さくなる絞り部および当該絞り部の下流端部に接続されるとともに当該絞り部の内径を維持しつつ直線状に延びるストレート部を有する集合管と、当該集合管の下流端部に接続されてループ状に屈曲したループ管とを含み、
前記集合管は、前記ストレート部の下流端部に接続されて下流側ほど径が大きくなるディフューザ部をさらに有し、
前記ループ管の上流端部の内径は、前記ストレート部の内径に対して拡径されているとともに、前記ディフューザ部の下流端部の内径に対して段状に拡径されている
ことを特徴とする、多気筒エンジンの排気装置。
An exhaust system that is connected to a multi-cylinder engine disposed in an engine room at the front of the vehicle and is arranged to extend rearward from the multi-cylinder engine,
A plurality of independent exhaust pipes that are provided for each cylinder in order from the upstream side in the exhaust gas flow direction and whose upstream end is connected to the exhaust port of the cylinder and the downstream ends are bundled, and the downstream end of the independent exhaust pipe A single exhaust pipe connected to the catalyst, and a catalyst device connected to the downstream end of the single exhaust pipe and purifying exhaust gas derived from the single exhaust pipe,
The single exhaust pipe is connected to a throttle portion whose flow area decreases toward the downstream side, and a straight pipe that is connected to the downstream end of the throttle portion and that extends straight while maintaining the inner diameter of the throttle portion. And a loop pipe that is connected to the downstream end of the collecting pipe and bent in a loop shape,
The collecting pipe further includes a diffuser portion connected to the downstream end portion of the straight portion and having a diameter that increases toward the downstream side,
The inner diameter of the upstream end portion of the loop pipe is expanded with respect to the inner diameter of the straight portion, and is increased stepwise with respect to the inner diameter of the downstream end portion of the diffuser portion .
An exhaust system for a multi-cylinder engine.
前記触媒装置は、筒状のケーシングと、当該ケーシングに収容された触媒本体とを有し、
前記ループ管の下流端部は、当該下流端部から排気ガスが流出する方向が前記ケーシングの軸心に対して斜め方向となるように、前記触媒装置に接続されている
ことを特徴とする、請求項1乃至7のいずれかに記載の多気筒エンジンの排気装置。
The catalyst device has a cylindrical casing and a catalyst main body accommodated in the casing,
The downstream end portion of the loop pipe is connected to the catalyst device such that the direction in which the exhaust gas flows out from the downstream end portion is oblique with respect to the axial center of the casing .
The exhaust device for a multi-cylinder engine according to any one of claims 1 to 7, wherein
前記独立排気管及び前記単一排気管の少なくとも一部が二重管構造とされる
ことを特徴とする、請求項1乃至8のいずれかに記載の多気筒エンジンの排気装置。
At least a part of the independent exhaust pipe and the single exhaust pipe has a double pipe structure ,
The exhaust device for a multi-cylinder engine according to any one of claims 1 to 8, wherein the exhaust device is a multi-cylinder engine.
前記独立排気管及び前記単一排気管の少なくとも一部に断熱材が塗布されている
ことを特徴とする、請求項1乃至9のいずれかに記載の多気筒エンジンの排気装置。
A heat insulating material is applied to at least a part of the independent exhaust pipe and the single exhaust pipe ,
The exhaust device for a multi-cylinder engine according to any one of claims 1 to 9, wherein
前記エンジンは、気筒列方向が車幅方向を向くように横置きに配置された多気筒エンジンである
ことを特徴とする、請求項1乃至10のいずれかに記載の多気筒エンジンの排気装置。
The engine is a multi-cylinder engine arranged horizontally so that the cylinder row direction faces the vehicle width direction .
The exhaust device for a multi-cylinder engine according to any one of claims 1 to 10, wherein the exhaust device is a multi-cylinder engine.
前記触媒装置が前記集合管の下方で車幅方向に延びて配置されるように、前記触媒装置と前記集合管は前記ループ管を介して接続されている
ことを特徴とする、請求項11に記載の多気筒エンジンの排気装置。
The catalyst device and the collecting pipe are connected via the loop pipe so that the catalytic apparatus is arranged extending in the vehicle width direction below the collecting pipe .
The exhaust system for a multi-cylinder engine according to claim 11, wherein
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