JPH1136858A - 排気管の接続部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内部を仕切板で複数の排気路に分割された排気
管の接続部において、エンジンロール振動や排気管系の
変位を支障なく吸収でき、かつ、エンジン出力性能も充
分確保できる排気管の接続部構造を提供する。 【解決手段】管内を仕切板１１、３１で複数の排気路１
２、１３に分割された２つの排気管１ａ、３同士を回動
自在に連結するデュアル排気管の接続部構造において、
前記排気上流側の排気管内に、仕切板を中心に左右方向
に排気流を偏流させる排気偏流部１１ａ，１１ｂを設
け、かつ、排気上流側の仕切板端部１１及び前記排気偏
流部１１ａ、１１ｂと、前記上流側仕切板端部に対向す
る排気下流側排気管３の仕切板端部３１との間に、双方
が管軸方向において重なり合うことのない非干渉部３３
（３２）を形成した。排気偏流部により、排気偏流が非
干渉部３３（３２）から離れる方向に流れるようにし、
排気脈動のリークをできるだけ少なくし、かつ、非干渉
部の存在により、仕切板同士が接触することがないよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内部を仕切板で複
数の排気路に分割した排気管の接続部構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気管においては、排気干渉を防止し、
さらに排気脈動の効果を効率的に利用するため、排気管
をデュアル化することが知られている。

【０００３】すなわち、複数のシリンダを有する多気筒
エンジンの排気系において、燃焼ガスは、各シリンダの
点火順序に従って、順次、各シリンダの排気ポートから
排出された後、エキゾーストマニホールドで一つにまと
められるが、単にまとめられただけでは相互に他のシリ
ンダの燃焼ガスとぶつかりあって、いわゆる排気干渉を
生じてしまう。

【０００４】そこで、各シリンダの排気順序を考慮し
て、排気行程の離れているシリンダを２気筒ずつの群に
分け、燃焼ガス同士がエキゾーストマニホールドでぶつ
からないようにし、さらに、エキゾーストマニホールド
の各群に排気管をそれぞれ接続してデュアル構造として
いる。

【０００５】一方、排気効率を高めるための手段とし
て、排気脈動の効果を利用することが周知である。排気
ガスの正圧波と負圧波とが、交互に入れ替わりながら脈
打つように排気管内を移行するので排気脈動といい、排
気脈動の効果とは、排気管の開口端で反射して戻って来
る負圧波をエンジンの排気バルブが開くタイミングに合
わせ、シリンダ内の高圧の燃焼ガスと負圧波との圧力差
によって燃焼ガスをシリンダから吸い出して、排気効率
を高めるという効果である。

【０００６】ところで、エンジンの回転数（以下単に
「回転数」という。）は一定ではなく、排気行程が次の
排気行程になるまでの１サイクルに要する時間は回転数
によって異なる。また、正圧波や負圧波（圧力波）の伝
達速度は、回転数の高低に拘らず一定（音速）であっ
て、さらに圧力波が伝わる排気系（エキゾーストパイ
プ）の長さは一定であるから、回転数によっては、排気
バルブが開いている丁度そのときに、排気ポートに負圧
波が戻る場合と、そうでない場合とがある。さらに、圧
力波の伝達速度は、前記のように一定であるから、圧力
波は、これが長い経路を通れば、それだけ伝達に時間を
要し、逆に短い経路を通れば伝達に要する時間は短くて
済む。

【０００７】したがって、１サイクルに要する時間が短
い高速回転の場合には圧力波の通る排気管の実質長を短
くし、１サイクルに要する時間が長い低中速回転の場合
には圧力波の通る排気管の実質長を長くして、負圧波を
回転数に合わせてタイミング良く排気ポートに戻すた
め、デュアル排気管の途中を連通管で連通することが行
われている。

【０００８】逆にいえば、デュアル排気管において、設
計した連通部以外の部分で排気管相互でリークすると、
排気脈動の効果を効率的に得ることができなくなるとい
うことが言える。

【０００９】このようにデュアル排気管は、エンジン性
能を高める上で有用であるが、２本の排気管を設けるの
ではコストが高くなるので、従来より、１本の排気管の
内部を仕切板で２つの排気路に分割してデュアル化（通
称、θパイプ）することが、実開昭６３−１９６４２５
号公報などにより知られている。このようなθパイプ
は、車両のエキゾーストマニホールドの下流側に、振動
遮断用の球面継手などを介して接続される。そして前記
θパイプでは、その継ぎ手における接続構造において、
以下のようなことに注意する必要がある。

【００１０】 接続部は、球面継手などのフレキシブ
ルジョイントにより回動自在に接続して、エンジンのロ
ール振動や、車両走行時の排気管系全体の前後上下、左
右の変位を吸収する必要があるが、その際、回動自在の
接続部分において、上流側排気管（エキゾーストマニホ
ールド）側の仕切板と、下流側排気管の仕切板とが干渉
しないようにすることが要求される。

【００１１】仕切板同士が干渉すると、排気脈動等に伴
う振動で、仕切板同士がぶつかりあって不快なビビリ音
が生じる。 仕切板同士の干渉をなくすため、仕切板間に重なり
合う部分の無いよう、所定の間隔を明けて接続すると、
二つの排気路同士がその部分で連通し、その結果、実質
排気管長が変わってしまい、前記した排気脈動による排
気効率の向上を得ることができず、エンジンのトルクが
低下する。

【００１２】 そこで、図２に示したように、上流側
仕切板と、下流側仕切板とを所定間隔をおいて接続する
とともに、その結果両者の間に形成された連通路を通じ
て排気脈動がリークしないように、上流側仕切板の端部
両側に、連通路を覆う張り出しラップ部をそれぞれ設け
ることが考えられる。

【００１３】このようなラップ部を設ける場合は、下流
側仕切板に衝突しないよう、下流側仕切板との間に所定
間隔をおくことが必要であり、特に製造バラツキや組み
付け誤差による接触を回避するためには、ラップ部間の
距離を大きく設定しなけらればならない。しかし、ラッ
プ部間の距離を大きく設定すると、今度は排気路をラッ
プ部が塞ぎ、排気路の実効面積が小さくなり、大幅な背
圧アップとなり、排気効率が低下する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記〜を考慮した
ものとしてトヨタ技術公開集ＮＯ．６３８６が存在す
る。この技術では、上流側仕切り板の端部両側に、連通
路を覆う張り出しラップ部を設けると共に、上流側仕切
り板の反対側端部のみを溶接接合することにより上流側
仕切り板と下流側仕切り板が干渉しても上流側仕切り板
がその反対側端部を支点として可動可能となっている。
しかしながらこの技術では、端部のみが溶接接合されて
いる構造であるため、干渉により応力が加わると溶接部
が破損してしまうおそれがある。

【００１５】本発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、内部を仕切板で複数の排気路に分割した排気管の接
続部において、エンジンロール振動や排気管系の変位を
支障なく吸収でき、かつ、エンジン出力性能も充分確保
できる排気管の接続部構造を提供することを課題とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。すなわち、管内を
仕切板で複数の排気路に分割された２つの排気管同士を
回転自在に連結する排気管の接続部構造において、前記
排気上流側の排気管側に、仕切板を中心に左右方向に排
気流を偏流させる排気偏流部を設け、かつ、排気上流側
の仕切板端部及び前記排気偏流部と、前記上流側仕切板
端部に対向する排気下流側排気管の仕切板端部との間
に、双方が管軸方向において重なり合うことのない非干
渉部を形成し、非干渉部を前記排気偏流部の下流側に配
置することで、前記排気偏流部による排気偏流が非干渉
部から離れる方向に流れるよう形成したことを特徴とす
る。

【００１７】本発明では、非干渉部を設けること、非干
渉部から離れる方向に向けて排気偏流部で排気を偏流さ
せることが最大の特徴点である。このため、さらに以下
の構成を採用する。

【００１８】まず、本発明は、管内を仕切板で複数の排
気路に分割された２つの排気管同士を回動自在に連結す
る排気管の接続部構造において、前記排気上流側の排気
管仕切板端部に、仕切板を中心に左右方向に排気流を偏
流させる排気偏流部を設け、かつ、排気上流側の仕切板
端部及び前記排気偏流部と、前記上流側仕切板端部に対
向する排気下流側排気管の仕切板端部との間に、双方が
管軸方向において重なり合うことのない非干渉部を形成
した。

【００１９】ここで、前記２つの排気管は、管内を仕切
板で複数の排気路に分割したデュアル排気管であること
が、好適事例として示すことができるが、排気路の数は
限定されない。

【００２０】また、排気偏流部は、排気を仕切板の左右
方向へと偏流させる。この排気が偏流した部位の下流側
に、前記上流側仕切板端部に対向して排気下流側の排気
管仕切板端部が位置し、上流側仕切板端部と排気下流側
排気管の仕切板端部との間に、仕切板で仕切られた２つ
の排気路を連通させる連通路が形成されることとなる。

【００２１】前記排気偏流部によって、排気が偏流した
結果、排気脈動がこの連通路を介して左右の排気路間で
リークするおそれは極力抑えられる。また、上流側仕切
板端部に対向する排気下流側排気管の仕切板端部との間
に、双方が管軸方向において重なり合うことのない非干
渉部を形成してあるが、このことの意味は、例えば上流
側排気管に対し、管軸に直交する方向に下流側排気管が
ずれたとしても、下流側排気管の仕切板端部が、上流側
排気管の仕切板端部や排気偏流部に接触する余地がない
ことを意味する。

【００２２】この排気偏流部としては、以下の構成を例
示できる。第１に、断面において上流側仕切板端部の左
右方向にそれぞれ分岐した２つの偏流板からなる排気偏
流部。

【００２３】第２に、上流側仕切板端部を巻回して、仕
切板の直交方向に所定の幅を有する巻回部からなる排気
偏流部。第３に、上流側仕切板の端部の両側面にそれぞ
れ設けられ、仕切板断面において左右方向にそれぞれ突
き出した突出ブロックからなる排気偏流部。

【００２４】この他にも、本発明の趣旨を逸脱しない限
りにおいて、各種構造の排気偏流部を上流側仕切板端部
に設けることが可能である。

【００２５】例えば、管内を仕切板で複数の排気路に分
割された２つの排気管同士を回転自在に連結する排気管
の接続部構造において、前記排気上流側の仕切板端部と
この上流側仕切板端部に対向する排気下流側排気管の仕
切板端部との間に、双方が管軸方向において重なり合う
ことのない非干渉部を形成し、前記排気上流側の排気管
仕切板端部に沿って、前記非干渉部に向けて排気流を偏
流させる排気偏流部を各排気管内に設けるようにするこ
とも可能である。

【００２６】これにより、非干渉部両側で排気流による
エアーカーテンの状態が生じ、非干渉部での排気干渉を
防止できる。

【００２７】ここで、前記排気偏流部は、排気上流側の
仕切板との間に排気流入口面積が大きく、前記非干渉部
に臨む出口面積が小さく設定すると、偏流された排気流
の流速が速くなり、この排気流は非干渉部から離反する
方向へと流れ、非干渉部での排気干渉をより効果的に防
止できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、いわゆるＦＦ車の排気管系
を示しており、エンジンの排気ポートに接続されるエキ
ゾーストマニホールド１に、ボールジョイント２を介し
て、排気管３が接続され、この排気管３に続いて触媒コ
ンバータ４、センターパイプ５、テールパイプ６が順次
接続されている。

【００２９】エキゾーストマニホールド１は、４気筒エ
ンジンの４つの排気ポートに接続される４つの入り口
と、この４つの入り口の内、１番気筒と４番気筒、２番
気筒と３番気筒からの排気をそれぞれ１つの出口にまと
めて、合計２つの出口を有するデュアル式のマニホール
ドである。

【００３０】この２つの出口は、図２、図３で示したよ
うに、一本の出口管１ａの内部を仕切板１１で２つの排
気路１２、１３に分割したことで形成されており、仕切
板１１は、出口管１ａの内面に溶接されている。なお、
エキゾーストマニホールド１の出口管１ａは、本発明で
いう上流側排気管であり、その仕切板１１は上流側仕切
板である。

【００３１】この出口管１ａの出口端外周には、前記ボ
ールジョイント２を取付けるためのフランジ１４が設け
られるとともに、ボールジョイント２との間をシールす
るゴム製の環状シール１５が取り付けられている。

【００３２】また、出口管内の上流側仕切板１１の端部
には、断面において左右方向にそれぞれ分岐した２つの
偏流板１１ａ、１１ｂが排気偏流部として設けられてい
る。２つの偏流板１１ａ，１１ｂは、一方１１ａを仕切
板１１の端部を曲げて形成し、他方１１ｂをその曲げ部
にスポット溶接等して接続して形成したり、あるいは、
２枚の金属板を重ねて仕切板を形成し、各金属板の端部
を互いに離反する方向に広げるよう曲げ加工して形成し
てもよい。

【００３３】図２、図４のように、この２つの偏流板１
１ａ、１１ｂは、２等辺三角形を形成する２つの等辺に
相当し、その頂部での、仕切板延長線を基準とした左右
への開脚角度θ（左右均等）は０度より大きく３０度以
下（０°＜θ≦３０°）が好ましい。また、各偏流板１
１ａ、１１ｂの仕切板１１からの突き出し幅Ｌ１は、各
排気路の幅Ｌ２に対し、２５％の管縮率以下であれば、
背圧の増加がなく問題がない。

【００３４】排気偏流部は、上記例の他に、図５に示し
たように、前記出口管内に設けた上流側仕切板端部１１
を巻回して、仕切板１１の直交方向に所定の幅を有する
巻回部１１ｃにより形成することもできる。この場合、
巻回部１１ｃの断面形状は、円形、楕円形、紡錘形、下
流側を底辺とした２等辺三角形等の形状とすることがで
きる。巻回部１１ｃで排気偏流部を形成すると、仕切板
端部１１のみで排気偏流部を一体に形成できるので、製
造が容易でコストを下げることができる。

【００３５】また、排気偏流部は、図６に示したよう
に、仕切板断面において左右方向にそれぞれ突き出した
突出ブロック１１ｄ、１１ｅを、前記出口管１ａ内に設
けた上流側仕切板１１の端部の両側面にそれぞれ設ける
ことで形成してもよい。この場合の突出ブロック１１
ｄ、１１ｅの形状もまた、前記巻回部１１ｃと同様に、
左右一対の形状を円形、楕円形、紡錘形、下流側を底辺
とした２等辺三角形等の形状とすることができる。突出
ブロック１１ｄ，１１ｅは、セラミックス、金属板等を
溶接や他の接着手段で仕切板１１に接着する。

【００３６】さらに、図７のように、仕切板端部を曲げ
て第１の排気偏流板１１ａを形成し、その後、仕切板を
反転屈曲して、第１の排気偏流板１１ａの基部まで戻
し、さらに、その仕切板を屈曲させて第２の排気偏流板
１１ｂを形成することも可能である。また、図８のよう
に、２つの排気管をそれぞれ断面半円状につぶし、弦の
部分を合わせて、仕切板とし、その端部を図４のように
開いて排気偏流部とすることも可能である。

【００３７】これら巻回部１１ｃや突出ブロック１１
ｄ，１１ｅ他により排気偏流部を形成するとき、その幅
の範囲は、前記例と同様、各排気路１２，１３の幅に対
し、２５％以下の管縮率となるようにすることが、背圧
の増加防止の上で好ましい。

【００３８】前記ボールジョイント２は、図２に示した
ように、前記エキゾーストマニホールド１のフランジ１
４に取り付けられる取付け用フランジ２１と、このフラ
ンジ２１内に設けられ、前記環状シール１５を摺動自在
に受ける球面部材２２と、この球面部材２２を貫通した
排気管接続孔２３を有している。

【００３９】そして、前記エキゾーストマニホールド１
のフランジ１４と前記取付け用フランジ２１とが、２本
のボルト２４、２５および２本のスプリング２６、２７
で連結され、スプリング２６、２７の付勢力で環状シー
ル１５に球面部材２２を摺動自在に圧着している。

【００４０】前記排気管３は、本発明でいう下流側排気
管３であり、前記球面部材２２の排気管接続孔２３に嵌
入されて接続される。この排気管３もまた、仕切板３１
（下流側仕切板）で内部が２つの排気路１２、１３に分
割されたデュアル構造であり、接続にあたり、図２、図
４、図５、図６に示したように、下流側仕切板３１の端
部が、前記上流側仕切板１１の端部に対向するよう位置
づけられる。その際、上流側仕切板端部１１と下流側仕
切板端部３１との間に、２つの排気路１２、１３を連通
させる連通路３２が形成されることとなる。また、下流
側仕切板端部３１は、排気偏流部の下流側に位置づけら
れる。

【００４１】前記連通路３２は、左右の排気路１２，１
３間での排気脈動のリークを防止することを考慮すれば
できるだけ狭いことが望ましいが、上流側仕切板端部１
１と下流側仕切板端部３１との接触を避ける上では広い
ことが望ましい。そして、排気偏流板１１ａ，１１ｂ
は、排気を偏流させることで、連通路３２でのリークを
可能な限り抑止する。このため、この連通路３２の幅の
大きさ如何、特に、排気偏流板１１ａ、１１ｂの先端か
ら連通路３２を形成する下流側仕切板端部３１までの、
管軸方向の距離（図４においてＭ）は、排気偏流板の幅
の大きさと上下流仕切り板の組み付けばらつきを考慮し
て決定されるべきであるが、一般的には５ｍｍ以下であ
れば狙いとする性能がほぼ得られると共に、上下流仕切
り板同士の干渉も避ける事ができる。

【００４２】排気偏流部による連通部でのリーク回避及
び下流側仕切板端部との接触回避の双方を達成するた
め、上流側仕切板端部及び排気偏流部を形成する偏流板
等と、下流側仕切板端部との間に、双方を管軸方向に一
直線に並べたとき、双方が管軸方向において重なり合う
ことのない非干渉部３３を形成してある。この非干渉部
３３は、図４において、Ｍで示すクリアランスと等価で
ある。

【００４３】上流側仕切板端部及び排気偏流板の端部
と、下流側仕切板端部との関係をボールジョイントとの
関連においてみると、図９に示したように、排気偏流板
の端部は、ボールジョイント２の球面部材２２の内面で
ある凹状弯曲面に沿い、かつ、この凹状弯曲面から一定
のクリアランスＣを有するように、突出した弯曲形状に
形成されている。一方、下流側仕切板の端縁は、球面部
材２２の内面である凹状弯曲面の延長面上に一致するよ
うな、凹状弯曲形状として形成されている。よって、前
記クリアランスＣは結果として、前記Ｍと同一の値とな
る。

【００４４】このように、非干渉部３３（Ｍ）の存在に
より、エンジンのロール振動等に伴い、上流側排気管で
あるエキゾーストマニホールドの出口管１ａに対し、ボ
ールジョイントが回動して、管軸に直交する方向に下流
側排気管３が回動したとしても、下流側排気管の仕切板
端部３１が、出口管（上流側排気管）１ａの仕切板端部
１１や排気偏流板１１ａ，１１ｂに接触する余地はな
い。

【００４５】そして、前記排気偏流部（偏流板）による
連通路３２でのリーク防止と、 出口管（上流側排気
管）１ａの仕切板端部１１や排気偏流板１１ａ，１１ｂ
と下流側仕切板端部３１との接触防止の双方を満たすた
め、排気偏流部（偏流板）幅（Ｌ１×２）は、連通路幅
Ｍに対し、５／３．８倍以上であることが望ましい。

【００４６】以上に従った、実施例のいくつかを図１０
〜図１２に示す。図１０における実施例では、θ＝１５
度、Ｌ１＝１．５ｍｍ、Ｌ２＝２５．５ｍｍ、Ｌ３＝５
ｍｍ、Ｍ＝５ｍｍ（公差上限）、管縮率＝６％とし、図
１１の実施例では、θ＝３０度、Ｌ１＝３ｍｍ、Ｌ２＝
２５．５ｍｍ、Ｌ３＝５ｍｍ、Ｍ＝５ｍｍ（公差上
限）、管縮率＝１２％とした。図１２の実施例では、θ
を排気偏流部（偏流板）の主たる部分で１５度とし、そ
の先端を９０度としたもので、先端と基部とを結ぶ実質
的な開脚度が３０度となるように設定し、さらに、Ｌ１
＝３ｍｍ、Ｌ２＝２５．５ｍｍ、Ｌ３＝５ｍｍ、Ｍ＝５
ｍｍ（公差上限）、管縮率＝１２％とした。これら実施
例では、背圧を高くすることなく、上流側仕切板及び排
気偏流部（偏流板）と、下流側仕切板との相互干渉を避
けることができた。

【００４７】なお、前記ボールジョイント２に代えて、
ダイヤフラム型等の他のフレキシブルジョイントを用い
ることができることは言うまでもない。また、排気管３
に続いて順次接続される触媒コンバータ４、センターパ
イプ５、テールパイプ６は、公知のものを使用できる。 ＜比較例＞次に、図１３に、比較例１を示す。この比較
例１は、排気偏流部１１ｆ、１１ｇが断面において放物
線状であり、その内部に下流側仕切板端部３１が入り込
み、管軸方向において、排気偏流部と下流側仕切板端部
との間において双方が重なり合う干渉部４１を設けた構
造である。その他の構造は、上記実施形態と同一である
ので、同一の符号を付してその説明を省略する。

【００４８】この例では、排気偏流部１１ｆ，１１ｇと
下流側仕切板端部３１との間に干渉部４１が存在するの
で、ボールジョイント２が回動したとき、排気偏流部１
１ｆ，１１ｇと下流側仕切板端部３１とが互いに接触し
て異音を発生するおそれがあり、また、接触時の応力で
仕切板１１、３１が変形するおそれもある。

【００４９】この比較例１の構造で、排気偏流部１１
ｆ，１１ｇと下流側仕切板端部３１との接触を避けるた
めには、管軸に直交する方向での排気偏流部１１ｆ，１
１ｇと下流側仕切板端部３１との間の距離（図１３の４
２）を大きくする必要がある。干渉部４１の管軸方向の
長さが５ｍｍであるとき、排気偏流部１１ｆ，１１ｇと
下流側仕切板端部３１との間の距離は５ｍｍ以上としな
ければならず、この結果、排気偏流部１１ｆ，１１ｇの
排気路幅方向への突き出し幅が７ｍｍと大きくなり、排
気路の幅２５．５ｍｍに対し、３０％を占めることとな
り、背圧アップの原因となる。

【００５０】これに比較して、前記実施形態では、排気
偏流部１１ａ，１１ｂと下流側仕切板端部３１との接触
もなく、排気偏流部１１ａ，１１ｂの突き出し幅３ｍｍ
の排気路の幅に対する比率も比較例より小さい１２％で
あり、よって背圧もそれほど上昇しない。

【００５１】なお、比較例１において、さらに、図１４
のように、干渉部４１に対応する下流側仕切板端部を、
フレキシブルな部材、たとえば、ワイヤメッシュ４３に
置き換えると、このフレキシブル部材で変形等を吸収で
きる（これを比較例２とする）。また、干渉部４１に対
応する下流側仕切板端部をフレキシブル部材で置換する
のではなく、図１５のように、排気偏流部１１ｆ、１１
ｇをフレキシブルな部材、たとえば、ワイヤメッシュに
置き換えても同様の効果を得られる（これを比較例３と
する）。

【００５２】また、他の比較例として、図１６に示した
比較例４のように、排気偏流部を設けず、単に上流側仕
切板端部１１と下流側仕切板端部３１との間に、所定の
クリアランスを設け、双方が接触しないようにする場
合、仕切板同士の接触による異音や変形等は回避できて
も、エンジンの出力は本発明に係る実施形態よりも出力
性能が劣る。

【００５３】図１７に、従来のデュアル排気管（リーク
する連通路なし）、従来のシングル排気管、前記実施形
態、各比較例のエンジン出力性能（トルク）を対比し
た。このグラフ図で、従来のデュアル排気管のトルクを
１００％としたとき、本件発明に係る例では、トルクは
９８％であり、従来のシングル排気管のトルク９５％よ
り大きく、また、図１６の比較例４のように単にクリア
ランスを設けたのみの場合のトルク９７％よりも大き
く、十分なエンジン出力特性を確保できるといえる。図
１４、図１５のような、フレキシブル部材を用いた干渉
部４１の存在する比較例２、３では、本件よりトルクが
１％高いが、本件では、フレキシブル部材を用いず、干
渉部４１も存在しないため、そのような部材を用いて干
渉部を形成する場合に比較して、製造が容易であるとい
うメリットもある。

【００５４】＜他の実施形態＞次に、他の実施形態につ
いて図１８から図２３に従って説明する。前記実施形態
と同様、エンジンの排気ポートに接続されるエキゾース
トマニホールド１に、ボールジョイント２を介して、排
気管３が接続され、この排気管３に続いて触媒コンバー
タ４、センターパイプ５、テールパイプ６が順次接続さ
れている。エキゾーストマニホールド１は、４気筒エン
ジンの４つの排気ポートに接続される４つの入り口と、
この４つの入り口の内、１番気筒と４番気筒、２番気筒
と３番気筒からの排気をそれぞれ１つの出口にまとめ
て、合計２つの出口を有するデュアル式のマニホールド
である。

【００５５】この２つの出口は、図１８で示したよう
に、一本の出口管１ａの内部を仕切板１１で２つの排気
路１２、１３に分割したことで形成されており、仕切板
１１は、出口管１ａの内面に溶接されている。なお、エ
キゾーストマニホールド１の出口管１ａは、本発明でい
う上流側排気管であり、その仕切板１１は上流側仕切板
である。

【００５６】この出口管１ａの出口端外周には、前記ボ
ールジョイント２を取付けるためのフランジ１４が設け
られるとともに、ボールジョイント２との間をシールす
るゴム製の環状シール１５が取り付けられている。

【００５７】また、出口管内の上流側仕切板１１に沿っ
て、上流側仕切板１１の両側に、断面において緩やかな
Ｓ字カーブ、逆Ｓ字カーブを描いた２つの偏流板１１
ｃ、１１ｂｄが排気偏流部として設けられている。

【００５８】この結果、２つの排気路１２、１３はそれ
ぞれ２つの流路に分割され、２つの偏流板１１ａ，１１
ｂの上流側端部と出口管内壁との間に第１の排気流入口
５１が形成され、２つの偏流板１１ａ，１１bの上流側
端部と上流側仕切板１１との間に、第２の排気流入口５
２が形成され、さらに、２つの偏流板１１ａ，１１ｂの
下流側端部と出口管内壁との間に第１の排気流出口５３
が形成され、２つの偏流板１１ａ，１１ｂの下流側端部
と上流側仕切板１１との間に、第２の排気流出口５４が
形成される。

【００５９】ここで、第１の排気流入口５１の面積をＳ
１、第２の排気流入口５２の面積をＳ２、第１の排気流
出口５３の面積をＳ３、第２の排気流出口５４の面積を
Ｓ４としたとき、Ｓ１＜Ｓ３、Ｓ２＞Ｓ４、Ｓ１＋Ｓ３
＝Ｓ２＋Ｓ４の関係が成立している。

【００６０】前記ボールジョイント２は、図２に示した
ように、前記エキゾーストマニホールド１のフランジ１
４に取り付けられる取付け用フランジ２１と、このフラ
ンジ２１内に設けられ、前記環状シール１５を摺動自在
に受ける球面部材２２と、この球面部材２２を貫通した
排気管接続孔２３を有している。

【００６１】そして、前記エキゾーストマニホールド１
のフランジ１４と前記取付け用フランジ２１とが、２本
のボルト２４、２５および２本のスプリング２６、２７
で連結され、スプリング２６、２７の付勢力で環状シー
ル１５に球面部材２２を摺動自在に圧着している。

【００６２】前記排気管３は、本発明でいう下流側排気
管３であり、前記球面部材２２の排気管接続孔２３に嵌
入されて接続される。この排気管３もまた、仕切板３１
（下流側仕切板）で内部が２つの排気路１２、１３に分
割されたデュアル構造であり、接続にあたり、図１８に
示したように、下流側仕切板３１の端部が、前記上流側
仕切板１１の端部に対向するよう位置づけられる。その
際、上流側仕切板端部１１と下流側仕切板端部３１との
間に、２つの排気路１２、１３を連通させる連通路３２
が形成されることとなる。すなわち、前記排気上流側の
仕切板端部１１とこの上流側仕切板端部１１に対向する
排気下流側排気管の仕切板端部３１との間に、双方が管
軸方向において重なり合うことのない非干渉部３３が連
通路３２として形成されている。

【００６３】前記連通路３２は、左右の排気路１２，１
３間での排気脈動のリークを防止することを考慮すれば
できるだけ狭いことが望ましいが、上流側仕切板端部１
１と下流側仕切板端部３１との接触を避ける上では広い
ことが望ましい。

【００６４】そして、偏流板１１ａ，１１ｂによって形
成された第２の排気流出口５４が、非干渉部である連通
路３２に臨んでいる。

【００６５】上流側仕切板端部１１及び偏流板１１ａ、
１１ｂの端部と、下流側仕切板端部との関係をボールジ
ョイントとの関連においてみると、図１８に示したよう
に、上流側仕切板端部１１及び偏流板１１ａ、１１ｂの
端部は、ボールジョイント２の球面部材２２の内面であ
る凹状弯曲面からその内側に一定のクリアランスを有す
るように形成されている。一方、下流側仕切板端部３１
は、凹状湾曲面からその外側に一定のクリアランスを有
するように配置される。すなわち凹状湾曲面は非干渉部
３３内を通過する位置にあるのである。

【００６６】このような非干渉部３３の存在により、エ
ンジンのロール振動等に伴い、上流側排気管であるエキ
ゾーストマニホールドの出口管１ａに対し、ボールジョ
イントが回動して、管軸に直交する方向に下流側排気管
３が回動したとしても、下流側排気管の仕切板端部３１
が、出口管（上流側排気管）１ａの仕切板端部１１や排
気偏流板１１ａ，１１ｂに接触する余地はない。

【００６７】そして、前記排気偏流部による連通路３２
でのリーク防止と、 出口管（上流側排気管）１ａの仕
切板端部１１と下流側仕切板端部３１との接触防止の双
方を満たすため、連通路３２の幅（非干渉部幅）Ｍは１
ｍｍ以上５ｍｍ未満であることが望ましい。

【００６８】ここで、排気偏流部である偏流板によって
形成された、仕切板側の排気流路での排気流について考
える。流体力学の連続の式から、定常非圧縮性流体で非
粘性の仮定で、流速と流路断面積の積は一定である。よ
って、流速と断面積とは反比例する。この実施形態にお
いて、Ｓ２＞Ｓ４であるため、第２の排気流入口５２で
の排気流速より第２の排気流出口５４での排気流速が速
くなる。一方、Ｓ１＜Ｓ３であるから、第１の排気流入
口５１での排気流速の方が第１の排気流出口５３での排
気流速より速くなる。その結果、第２の排気流出口５４
での排気流速は第１の排気流出口５３での排気流速より
速い。

【００６９】このため、遅い流れと速い流れが第１の排
気流出口５３と第２の排気流出口５４とで並進するわけ
であるが、このような場合、異なる流速の境界面にせん
断力が働き、速い流れが遅い流れに向かって拡散する。
このとき、第２の排気流出口５４は、非干渉部である連
通路３２に臨んでいるため連通路３２部分で排気流がエ
アーカーテンとして作用し、さらに、仕切板１１で仕切
られた第１の流路１２と第２の流路１３とにおいて、連
通路３２から離反する方向に排気流が偏流する。

【００７０】また、エネルギー保存の法則から、 （ρｑ²／２）＋Ｐ＝Ｃ ρ：密度 ｑ：流速 Ｐ：圧力 Ｃ：定数 が成り立つと仮定すると、第２の排気流出口５４付近で
は、流速が速いことから運動エネルギー（ρｑ²／２）
が増加し、静圧Ｐが減少する。従って、上記作用から連
通部付近では逆側の流路へと脈動圧が進入するレベルは
減少し、連通部３２があるためのデュアル効果の低下を
防止できる。

【００７１】なお、排気偏流部としての偏流板１１ａ、
１１ｂの形状は、上記例に限らず、図２１〜図２３に示
したように、断面において放物線、途中で折れ曲がった
く字形、管軸方向に対し斜めに傾斜した形状とすること
ができる。要は、Ｓ２＞Ｓ４の関係を成立させる形状で
あればよい。

【００７２】

【発明の効果】本発明は、前記構成としたことにより、
仕切板端部や排気偏流部の接触を回避できるとともに、
分割された２つの連通路間での排気脈動のリークも可能
な限り防止でき、十分なエンジン性能を確保することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】・・・本発明に係る排気管系の全体図

【図２】・・・本発明に係る排気管接続部構造の断面図

【図３】・・・排気管の縦断面図

【図４】・・・対向する上流側仕切板端部、下流側仕切
板端部、及び排気偏流部（偏流板）を示す断面図

【図５】・・・排気偏流部の変形例（巻回部）を示す断
面図

【図６】・・・排気偏流部の他の変形例（突出ブロッ
ク）を示す断面図

【図７】・・・排気偏流部のさらに他の変形例を示す断
面図

【図８】・・・排気偏流部を形成するための他の例を示
す排気管断面図

【図９】・・・ボールジョイント部分において仕切板の
側面方向から見た排気管接続構造の断面図

【図１０】・・・実施例１を示す断面図

【図１１】・・・実施例２を示す図

【図１２】・・・実施例３を示す図

【図１３】・・・比較例１を示す断面図

【図１４】・・・比較例２を示す図

【図１５】・・・比較例３を示す図

【図１６】・・・比較例４を示す図

【図１７】・・・従来例と比較例及び本件発明に係る実
施例におけるエンジン出力特性を対比したグラフ図

【図１８】・・・本発明に係る他の実施形態（実施例
４）を示した排気管接続部構造の断面図

【図１９】・・・排気流路での流路断面積を示す図

【図２０】・・・他の実施形態の排気管の縦断面図

【図２１】・・・実施例５を示す断面図

【図２２】・・・実施例６を示す断面図

【図２３】・・・実施例７を示す断面図

【符号の説明】

１…エキゾーストマニホールド ２…ボールジョイント ３…排気管 ４…触媒コンバータ ５…センターパイプ ６…テールパイプ １ａ…出口管 １１…上流側仕切板 １２、１３…排気路 １４…フランジ １５…環状シール １１ａ，１１ｂ…偏流板（排気偏流部） １１ｃ…巻回部（排気偏流部） １１ｄ、１１ｅ…突出ブロック １２，１３…排気路 ２１…取付け用フランジ ２２…球面部材 ２３…排気管接続孔 ２４、２５…ボルト ２６、２７…スプリング ３１…下流側仕切板 ３２…連通路（非干渉部の一部） ３３…非干渉部 ４１…干渉部 ４２…排気偏流部と下流側仕切板端部との間の距離 ４３…ワイヤメッシュ ５１…第１の排気流入口 ５２…第２の排気流入口 ５３…第１の排気流出口 ５４…第２の排気流出口

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管内を仕切板で複数の排気路に分割され
   た２つの排気管同士を回転自在に連結する排気管の接続
   部構造において、 前記排気上流側の排気管側に、仕切板を中心に左右方向
   に排気流を偏流させる排気偏流部を設け、 かつ、排気上流側の仕切板端部及び前記排気偏流部と、
   前記上流側仕切板端部に対向する排気下流側排気管の仕
   切板端部との間に、双方が管軸方向において重なり合う
   ことのない非干渉部を形成し、 非干渉部を前記排気偏流部の下流側に配置することで、
   前記排気偏流部による排気偏流が非干渉部から離れる方
   向に流れるよう形成したことを特徴とする排気管の接続
   部構造。
2. 【請求項２】 管内を仕切板で複数の排気路に分割され
   た２つの排気管同士を回転自在に連結する排気管の接続
   部構造において、 前記排気上流側の排気管仕切板端部に、仕切板を中心に
   左右方向に排気流を偏流させる排気偏流部を設け、か
   つ、排気上流側の仕切板端部及び前記排気偏流部と、前
   記上流側仕切板端部に対向する排気下流側排気管の仕切
   板端部との間に、双方が管軸方向において重なり合うこ
   とのない非干渉部を形成したことを特徴とする排気管の
   接続部構造。
3. 【請求項３】 前記２つの排気管は、管内を仕切板で複
   数の排気路に分割したデュアル排気管であることを特徴
   とする請求項２記載の排気管の接続部構造。
4. 【請求項４】 前記排気偏流部は、断面において上流側
   仕切板端部の左右方向にそれぞれ分岐した２つの偏流板
   からなることを特徴とする請求項２記載の排気管の接続
   部構造。
5. 【請求項５】 前記排気偏流部は、上流側仕切板端部を
   巻回して、仕切板の直交方向に所定の幅を有する巻回部
   からなることを特徴とする請求項２記載の排気管の接続
   部構造。
6. 【請求項６】 前記排気偏流部は、上流側仕切板の端部
   の両側面にそれぞれ設けられ、仕切板断面において左右
   方向にそれぞれ突き出した突出ブロックからなることを
   特徴とする請求項２記載の排気管の接続部構造。
7. 【請求項７】 管内を仕切板で複数の排気路に分割され
   た２つの排気管同士を回転自在に連結する排気管の接続
   部構造において、 前記排気上流側の仕切板端部とこの上流側仕切板端部に
   対向する排気下流側排気管の仕切板端部との間に、双方
   が管軸方向において重なり合うことのない非干渉部を形
   成し、 前記排気上流側の排気管仕切板端部に沿って、前記非干
   渉部に向けて排気流を偏流させる排気偏流部を各排気管
   内に設けたことを特徴とする排気管の接続部構造。
8. 【請求項８】 前記排気偏流部は、排気上流側の仕切板
   との間に排気流入口面積が大きく、前記非干渉部に臨む
   出口面積が小さく設定されたことを特徴とする請求項７
   記載の排気管の接続部構造。