JP7782252B2

JP7782252B2 - 車両用排気管

Info

Publication number: JP7782252B2
Application number: JP2021204889A
Authority: JP
Inventors: 強村上; 達哉吉田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2025-12-09
Anticipated expiration: 2041-12-17
Also published as: JP2023090105A

Description

本発明は、車両用排気管に関するものである。

下記特許文献１は、内燃機関の排気ガスを排出する排気通路を備えた排気管と、排気管の途中の分岐部に接続されて排気通路に連通する容積室を備えた容器と、を有する排気消音装置を開示している。容器は、容積室を外部空間に対して開閉できる開口部を備えるとともに、開口部を開状態と閉状態に切換える開閉手段を備えている。

特開２０１７－１９０６７９号公報

特許文献１に開示されている車両用排気管では、エンジンで発生した排気音は、消音器を備えた排気管側に伝播され易かった。そのため、エンジンを高回転数で稼働させた場合であっても当該排気音は消音器で低減され、大きな排気音量を得ることが困難であった。

本発明の目的は、エンジンを高回転数で稼働させた際に、より大きな排気音量を得ることができる車両用排気管を提供することである。

本発明の一態様に係る車両用排気管は、第１配管と、消音器と、第１分岐管と、を備える。第１配管は、エンジン側から消音器側にかけて一方向に湾曲する第１曲管部を含み、第１分岐管は、第１曲管部の湾曲が始まる曲げ始端部と、湾曲が終わる曲げ終端部と、の間で、第１配管に接続されている。

本発明によれば、エンジンを高回転数で稼働させた際に、より大きな排気音量を得ることができる車両用排気管を提供することができる。

実施形態に係る車両用排気管の構成を示す平面図である。実施形態に係る車両用排気管の構成を示す部分斜視図である。実施形態に係る車両用排気管の、第１曲管部と、第１分岐管との配設関係を説明するための図であり、第１曲管部の近傍を示す部分平面図である。実施形態に係る車両用排気管の、第２曲管部と、第２分岐管との配設関係を説明するための図であり、第２曲管部の近傍を示す部分平面図である。実施形態に係る車両用排気管の、第１配管の内部空間を進行する排気音の音波の態様について説明するための図であり、低回転数状態における音波の伝播の一態様を示す、図１のＶ－Ｖ線に沿った模式的部分断面図である。実施形態に係る車両用排気管の、第１配管の内部空間を進行する排気音の音波の態様について説明するための図であり、高回転数状態における音波の伝播の一態様を示す、図５に相当する模式的部分断面図である。実施形態に係る車両用排気管の、低回転数状態における排気音の音波の伝播方向について説明するための図であり、第１曲管部周辺を示す模式的部分断面図である。実施形態に係る車両用排気管の、高回転数状態における排気音の音波の伝播方向について説明するための図であり、第１曲管部周辺を示す模式的部分断面図である。

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る車両用排気管１について説明する。なお、各図中のＦＲ，ＲＲは、車両用排気管１の前後方向前方、後方を、ＬＨ，ＲＨは、車両用排気管１の幅方向左方、右方を、ＵＰ，ＤＮは、車両用排気管１の上下方向上方、下方のそれぞれを示す。なお、同一の機能を有する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１乃至図８に示す例では、車両用排気管１の前方は車両前後方向前方に、後方は車両前後方向後方に相当する。また、車両用排気管１の左方は車幅方向左方に、右方は車幅方向右方に相当する。また、車幅方向における車両中心側を車幅方向内方といい、車幅方向内方とは反対側を車幅方向外方という。各図中では車幅方向内方をＩＳで示し、車幅方向外方をＯＳで示す。なお、以下の説明では、車両前後方向前方、後方を、それぞれ単に「車両前方」「車両後方」と称する。

実施形態に係る車両用排気管１は、図示しないエンジンにより駆動する車両の、排気ガスを外部に放出するために用いることができる。当該エンジンは、一側、及び他側にバンクを備えるＶ型エンジンであってもよい。また、当該バンクの各々に、図示しない排気マニホールドが接続されていてもよい。

図１又は図２に例示するように、実施形態に係る車両用排気管１は、第１配管１０と、第１分岐管３０と、消音器４０と、を備える。

第１配管１０は、エンジンからの排気ガスが流通する配管である。第１配管１０は、円筒状の配管部材であり、例えばステンレス、鉄等の金属から構成されてもよい。また、第１配管１０の内部には、第１配管１０の延在方向に垂直な断面において略円形の形状を有する内部空間１３が形成されている。

第１配管１０は、直接的に、又は間接的にエンジンの一側に形成された排気マニホールドに接続されている。そのため、第１配管１０の内部空間１３には、図１の矢印Ａに示すように、エンジンの排気ガスが流入する。なお、第１配管１０と排気マニホールドとを間接的に接続する場合には、例えば端部１１よりも車両前方に、図示しない他の配管部材や、排気ガスを浄化する装置である図示しない触媒コンバータを介在させてもよい。

図に例示するように、第１配管１０は、端部１１と、端部１２と、を有する。端部１１は、直接的、又は間接的にエンジンと接続される端部である。端部１１には、第１配管１０の径方向外方に延出するフランジ部が形成されていてもよい。端部１２は、第１配管１０の端部１１とは反対側の端部である。端部１２には消音器４０が接続されている。

図示した例では、第１配管１０は、端部１１から車両後方に延出した後、車幅方向外方かつ車両後方に向けて延出している。そして、曲げ始端部２１から湾曲が始まり、曲げ終端部２２で湾曲が終わり、第１曲管部２０が形成される。そして、曲げ終端部２２から車幅方向内方に延出し、端部１２で消音器４０と接続されている。

第１配管１０には消音器４０が設けられている。消音器４０は、エンジンの排気音の音量を低減する装置である。図示した例では、消音器４０は車幅方向に延在しており、消音器４０の一側の端部４１に、第１配管１０の端部１２が接続されている。

なお、消音器４０には、公知の方式により排気音量を低下させる消音器を適用することができる。例えば、消音器４０は、排気ガスを段階的に膨張させることで排気音量を低減する膨張型消音器や、内部に配設された吸音材で排気音を吸収し排気音量を低減する吸収型消音器や、ヘツムホルツ共鳴を利用したレゾネータ型消音器であってもよい。なお、図示した例では、消音器４０は第１配管１０に接続されているが、これに限定されない。例えば、より車幅方向内方に端部１２が位置するように、直管部２６を車幅方向内方に向けて延伸させ、第１配管１０のうち端部１２と曲げ終端部２２との間の部分の側方に、共振器によって排気音を減衰する消音器４０を設けてもよい。また、当該部分における配管内部の空間に消音器４０を配設してもよい。

第１配管１０は、エンジン側から消音器４０側にかけて一方向に湾曲する第１曲管部２０を含む。図示した例では、第１曲管部２０は端部１１と端部１２との間に配設されている。

図３に示す例では、第１曲管部２０の管軸２３は平面上に延在する曲線から構成され、当該曲線は変曲点を含まない。また、管軸２３は直線を含まない。図に示した例では、管軸２３は曲率半径Ｒ１の曲率円Ｏ１の円弧である。また、曲率円Ｏ１の曲率中心Ｃ１は、管軸２３の車幅方向内方に位置している。なお、管軸２３は、例えば、二次曲線や、曲げ始端部２１側の端部から、曲げ終端部２２側の端部にかけて曲率が連続的に増減する曲線であってもよいし、同一平面上になくてもよい。なお、曲率半径Ｒ１は、例えば１０ｍｍ以上に設定されていてもよい。また、第１曲管部２０における配管内径は、例えば２０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下に設定されていてもよい。

第１曲管部２０はこのような管軸２３を有するため、エンジン側の曲げ始端部２１から消音器４０側の曲げ終端部２２にかけて一方向に湾曲する。曲げ始端部２１は第１曲管部２０の湾曲が始まる部分である。曲げ始端部２１は第１曲管部２０のエンジン側の端部を構成する。曲げ終端部２２は第１曲管部２０の湾曲が終わる部分である。曲げ終端部２２は第１曲管部２０の消音器４０側の端部を構成する。

図示した例では、第１配管１０のうち曲げ始端部２１に接続されている部分は直管部２４により構成されている。直管部２４は直線状に延在する円筒部であり、管軸２５を有する。管軸２５は直線から構成されている。また、第１配管１０のうち曲げ終端部２２に接続されている部分は、直管部２６により構成されている。直管部２６は直線状に延在する円筒部であり、管軸２７を有する。管軸２７は直線から構成されている。管軸２５と管軸２３とは曲げ始端部２１において接続されている。管軸２７と管軸２３とは曲げ終端部２２において接続されている。また、管軸２３と、管軸２５と、管軸２７と、は同一平面上に延在していてもよい。

なお、第１曲管部２０は、第１配管１０と一体、又は別体として構成されていてもよい。例えば、第１配管１０を所定の曲率で湾曲させることで、第１配管１０に第１曲管部２０が一体的に形成されてもよい。また、別体として構成された第１曲管部２０の一側端部、及び他側端部に配管部材を接続することにより、第１配管１０を形成してもよい。

図１又は図２に示すように、第１分岐管３０は、消音器４０よりエンジン側の第１配管１０に接続され、第１配管１０内の排気ガスの少なくとも一部を外部に排出する配管である。また、第１分岐管３０は、第１曲管部２０の湾曲が始まる曲げ始端部２１と、湾曲が終わる曲げ終端部２２と、の間で、第１配管１０に接続されている。

図示した例では、第１分岐管３０は、その延在方向に垂直な断面において略円形の形状を有する筒状部材であり、例えばステンレス、鉄等の金属から構成されていてもよい。また、第１分岐管３０は消音器が配設、又は接続されてもよい。第１分岐管３０の端部３１は、第１曲管部２０のうち曲げ始端部２１と曲げ終端部２２との間に接続されている。従って、端部３１は、第１配管１０の消音器４０よりもエンジン側に接続されている。また、第１分岐管３０は端部３１から車幅方向外方に向けて延出している。

第１分岐管３０の内部空間３４と、第１配管１０の内部空間１３とは連通している。そのため、第１配管１０に導入された排気ガスの少なくとも一部は内部空間３４に流れる。なお、第１分岐管３０は図示しない円筒状のテールパイプを備えてもよい。

第１分岐管３０の端部３２には、第１排気口３６が形成されている。端部３２は、第１分岐管３０の端部３１とは反対側の端部である。図示した例では、端部３２は第１分岐管３０の車両後方側の端部を構成する。第１排気口３６は端部３２に形成された外向きの開口であり、第１排気口３６を介して、内部空間３４と車両用排気管１の外部とが連通している。そのため、第１分岐管３０の内部空間３４に流れた排気ガスを外部に排出することができる。

図３に示すように、第１分岐管３０は、第１曲管部２０の湾曲外方側に接続されている。湾曲外方とは、湾曲する曲管の管軸を構成する曲線が突出する方向をいう。図示した例では、第１曲管部２０の湾曲外方側は、第１曲管部２０が湾曲する際に膨出する方向側であり、第１曲管部２０が形成するカーブの外側である。第１曲管部２０の湾曲外方は、車幅方向外方に相当する。また、第１分岐管３０は、第１曲管部２０における、曲率円Ｏ１の径方向外方側の管壁に接続されている。

第１分岐管３０の第１配管１０に接続されている端部３１の管軸３３は、第１曲管部２０の管軸２３を含む平面上に延在してもよい。管軸３３は、第１分岐管３０の端部３１における管軸であり、直線から構成されている。なお、当該直線には、第１曲管部２０に向けて延出する半直線も含まれるものとする。図示した例では、管軸３３は曲率円Ｏ１が延在する平面上に延在している。即ち、管軸２５と、管軸２７と、管軸３３とは同一平面上に延在してもよい。

第１分岐管３０の第１配管１０に接続されている端部３１の管軸３３は、第１曲管部２０の管軸２３と直交してもよい。図示した例では、管軸２３と管軸３３とは交点Ｐ１で直交する。換言すれば、管軸３３は交点Ｐ１における管軸２３の法線である。また、管軸２３は曲率円Ｏ１の円弧から構成されているため、管軸３３を構成する直線と、曲率円Ｏ１とが直交している。即ち、第１曲管部２０に第１分岐管３０が直角に接続されてもよい。

なお、図に例示するように、第１分岐管３０の第１配管１０に接続されている端部３１の管軸３３は、第１曲管部２０の管軸２３の曲率中心Ｃ１を通ってもよい。これにより、後述する高回転数状態において、第１配管１０内部を伝播してきた排気音の音波を、より確実に第１分岐管３０内部に伝播させることができる。

また、直管部２４と直管部２６とがなす角のうち、小さい方の角度は、０度以上９０度以下であってもよい。即ち、管軸２５と管軸２７とがなす角のうち、小さい方の角度θ１は、０度以上９０度以下であってもよい。これにより、後述する高回転数状態において、第１配管１０内部を伝播してきた排気音の音波を、より確実に第１分岐管３０内部に伝播させることができる。

図１又は図２に例示するように、車両用排気管１は、第２配管５０と、第２分岐管７０と、を備えてもよい。

第２配管５０は、エンジンからの排気ガスが流通する配管である。第２配管５０は、円筒状の配管部材であり、例えばステンレス、鉄等の金属から構成されてもよい。また、第２配管５０の内部には、第２配管５０の延在方向に垂直な断面において略円形の形状を有する内部空間５３が形成されている。

第２配管５０は、直接的に、又は間接的にエンジンの他側に形成された排気マニホールドに接続されている。そのため、第２配管５０の内部空間５３には、図１の矢印Ｂに示すように、エンジンの排気ガスが流入する。なお、第２配管５０と排気マニホールドとを間接的に接続する場合には、例えば端部５１よりも車両前方に、図示しない他の配管部材や、排気ガスを浄化する装置である図示しない触媒コンバータを介在させてもよい。

図に例示するように、第２配管５０は、端部５１と、端部５２と、を有する。端部５１は、直接的、又は間接的にエンジンと接続される端部である。端部５１には、第２配管５０の径方向外方に延出するフランジ部が形成されていてもよい。端部５２は、第２配管５０の端部５１とは反対側の端部である。端部５２には消音器４０が接続されている。

図示した例では、第２配管５０は、端部５１から車両後方に延出した後、車幅方向外方かつ車両後方に向けて延出している。そして、曲げ始端部６１から湾曲が始まり、曲げ終端部６２で湾曲が終わり、第２曲管部６０が形成される。そして、曲げ終端部６２から車幅方向内方に延出し、端部５２で消音器４０と接続されている。

第２配管５０は、消音器４０を介して第１配管１０と連通し、エンジンからの排気ガスを消音器４０に流入させる配管である。図示した例では、消音器４０の他側の端部４２には、第２配管５０の端部５２が接続されている。そのため、第１配管１０の内部空間１３と、第２配管５０の内部空間５３とは、消音器４０の内部を介して連通している。また、第２配管５０に流入したエンジンの排気ガスの少なくとも一部は、端部４２から消音器４０内に流入する。

第２配管５０は、エンジン側から消音器４０側にかけて一方向に湾曲する第２曲管部６０を含む。図示した例では、第２曲管部６０は端部５１と端部５２との間に配設されている。

図４に示す例では、第２曲管部６０の管軸６３は平面上に延在する曲線から構成され、当該曲線は変曲点を含まない。また、管軸６３は直線を含まない。図に示した例では、管軸６３は曲率半径Ｒ２の曲率円Ｏ２の円弧である。また、曲率円Ｏ２の曲率中心Ｃ２は、管軸６３の車幅方向内方に位置している。なお、管軸６３は、例えば、二次曲線や、曲げ始端部６１側の端部から、曲げ終端部６２側の端部にかけて曲率が連続的に増減する曲線であってもよいし、同一平面上になくてもよい。なお、曲率半径Ｒ２は、例えば１０ｍｍ以上に設定されていてもよい。また、第２曲管部６０における配管内径は、例えば２０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下に設定されていてもよい。

第２曲管部６０はこのような管軸６３を有するため、エンジン側の曲げ始端部６１から消音器４０側の曲げ終端部６２にかけて一方向に湾曲する。曲げ始端部６１は第２曲管部６０の湾曲が始まる部分である。曲げ始端部６１は第２曲管部６０のエンジン側の端部を構成する。曲げ終端部６２は第２曲管部６０の湾曲が終わる部分である。曲げ終端部６２は第２曲管部６０の消音器４０側の端部を構成する。

図示した例では、第２配管５０のうち曲げ始端部６１に接続されている部分は、直管部６４により構成されている。直管部６４は直線状に延在する円筒部であり、管軸６５を有する。管軸６５は直線から構成されている。また、第２配管５０のうち曲げ終端部６２に接続されている部分は、直管部６６により構成されている。直管部６６は直線状に延在する円筒部であり、管軸６７を有する。管軸６７は直線から構成されている。管軸６５と管軸６３とは曲げ始端部６１において接続されている。管軸６７と管軸６３とは曲げ終端部６２において接続されている。また、管軸６３と、管軸６５と、管軸６７と、は同一平面上に延在してもよい。

なお、第２曲管部６０は、第２配管５０と一体、又は別体として構成されていてもよい。例えば、第２配管５０を所定の曲率で湾曲させることで、第２配管５０に第２曲管部６０が一体的に形成されてもよい。また、別体として構成された第２曲管部６０の一側端部、及び他側端部に配管部材を接続することにより、第２配管５０を形成してもよい。

図１又は図２に示すように、第２分岐管７０は、消音器４０よりエンジン側の第２配管５０に接続され、第２配管５０内の排気ガスの少なくとも一部を外部に排出する配管である。また、第２分岐管７０は、第２曲管部６０の湾曲が始まる曲げ始端部６１と、湾曲が終わる曲げ終端部６２と、の間で、第２配管に接続されている。

図示した例では、第２分岐管７０は、その延在方向に垂直な断面において略円形の形状を有する筒状部材であり、例えばステンレス、鉄等の金属から構成されていてもよい。また、第２分岐管７０は消音器が配設、又は接続されてもよい。第２分岐管７０の端部７１は、第２曲管部６０のうち曲げ始端部６１と曲げ終端部６２との間に接続されている。従って、端部７１は、第２配管５０の消音器４０よりもエンジン側に接続されている。また、第２分岐管７０は端部７１から車幅方向外方に向けて延出している。

第２分岐管７０の内部空間７４と、第２配管５０の内部空間５３とは連通している。そのため、第２配管５０に導入された排気ガスの少なくとも一部は内部空間７４に流れる。なお、第２分岐管７０は図示しない円筒状のテールパイプを備えてもよい。

第２分岐管７０の端部７２には、第２排気口７６が形成されている。端部７２は、第２分岐管７０の端部７１とは反対側の端部である。図示した例では、端部７２は第２分岐管７０の車両後方側の端部を構成する。第２排気口７６は端部７２に形成された外向きの開口であり、第２排気口７６を介して、内部空間７４と車両用排気管１の外部とが連通している。そのため、第２分岐管７０の内部空間７４に流れた排気ガスを外部に排出することができる。

図４に示すように、第２分岐管７０は、第２曲管部６０の湾曲外方側に接続されている。図示した例では、第２曲管部６０の湾曲外方側は、第２曲管部６０が湾曲する際に膨出する方向側であり、第２曲管部６０が形成するカーブの外側である。第２曲管部６０の湾曲外方は、車幅方向外方に相当する。また、第２分岐管７０は、第２曲管部６０における、曲率円Ｏ２の径方向外方側の管壁に接続されている。

第２分岐管７０の第２配管５０に接続されている端部７１の管軸７３は、第２曲管部６０の管軸６３を含む平面上に延在してもよい。管軸７３は、第２分岐管７０の端部７１における管軸であり、直線から構成されている。なお、当該直線には、第２曲管部６０に向けて延出する半直線も含まれるものとする。図示した例では、管軸７３は曲率円Ｏ２が延在する平面上に延在している。即ち、管軸６５と、管軸６７と、管軸７３とは同一平面上に延在してもよい。

第２分岐管７０の第２配管５０に接続されている端部７１の管軸７３は、第２曲管部６０の管軸６３と直交してもよい。図示した例では、管軸６３と管軸７３とは交点Ｐ２で直交する。換言すれば、管軸７３は交点Ｐ２における管軸６３の法線である。また、管軸６３は曲率円Ｏ２の円弧から構成されているため、管軸７３を構成する直線と、曲率円Ｏ２とが直交している。即ち、第２曲管部６０に第２分岐管７０が直角に接続されてもよい。

なお、図に例示するように、第２分岐管７０の第２配管５０に接続されている端部７１の管軸７３は、第２曲管部６０の管軸６３の曲率中心Ｃ２を通ってもよい。これにより、後述する高回転数状態において、第２配管５０内部を伝播してきた排気音の音波を、より確実に第２分岐管７０内部に伝播させることができる。

また、直管部６４と直管部６６とがなす角のうち、小さい方の角度は、０度以上９０度以下であってもよい。即ち、管軸６５と管軸６７とがなす角のうち、小さい方の角度θ２は、０度以上９０度以下であってもよい。これにより、後述する高回転数状態において、第２配管５０内部を伝播してきた排気音の音波を、より確実に第２分岐管７０内部に伝播させることができる。

なお、図１乃至図２に示した例では、第１分岐管３０、又は第２分岐管７０は、端部３１又は端部７１から車幅方向外方かつ車両後方に向けて延出した後、湾曲して車両後方に向けて延出しているが、これに限定されない。第１分岐管３０又は第２分岐管７０の形状は、車両用排気管１の形状、寸法、車両における配設位置等に応じて、適宜設定することができる。

以下、図５乃至図８を参照しながら、実施形態に係る車両用排気管１の作用効果について説明する。

まず、エンジンから第１配管１０に流れる排気音を例にとって、エンジンの回転数と、配管中を伝播する音波の波面との関係について説明する。エンジンが稼働している場合、エンジンで発生した排気音の音波が、第１配管１０の内部空間１３をエンジンとは反対側に向けて進行する。なお、当該音波は、媒質の変位が波の進行方向に対して平行な縦波である。また、当該音波は主としてエンジンの排気ガスを媒質として伝播する。

なお、以下の説明においてエンジンが遷移回転数以上の回転数で稼働している状態を高回転数状態という。また、エンジンが遷移回転数より小さい回転数で稼働している状態を低回転数状態という。遷移回転数は、エンジンの回転数の上昇させた際に排気音の音波の波面形状が平面から曲面へと変化し始める回転数である。ある実施形態では、遷移回転数は、例えば１０００ｒｐｍ（revolutions per minute）から６５００ｒｐｍの間の値に設定されていてもよい。

図５及び図６は、第１配管１０の内部空間１３を進行する排気音の音波の一態様を模式的に示す図である。図５は低回転数状態における音波の態様を示す。図６は高回転数状態における音波の態様を示す。音波の伝播は、一般的に弾性を有する線で互いに接続された気体粒子の振動で模式化される。図示した例では、複数の気体粒子８０，８０ａ，８０ｂが互いに、弾性を有する線８１により模式的に接続されている。

低回転数状態では、気体粒子の振動により構成される波面は略平面の形状を備える。音波は波面に垂直な方向に伝播するため、当該音波は図５の矢印Ｃに示すように平面波として内部空間１３を伝播する。

ここで、エンジンの回転数の上昇にともない排気圧力が増大すると、気体粒子８０の振動速度が増大する。さらに、気体粒子８０のうち、第１配管１０の管壁の近くに位置する気体粒子８０ａには、管壁からの摩擦力が入力される。その結果、気体粒子８０ａよりも管壁から遠くに位置する気体粒子８０ｂの振動速度は、気体粒子８０ａの振動速度よりも大きくなる。なお、管壁からの摩擦力は気体粒子の振動速度が大きくなるほど大きくなる。

そのため、高回転数状態における音波の波面は、音波の進行方向とは垂直な幅方向における端部よりも、中央部周辺の方が、音波の進行方向における前方側に位置する曲面を形成する。そして、音波は波面に垂直な方向に伝播するため、図６の矢印Ｄに示すように、排気音の音波は曲面波として内部空間１３を伝播する。なお、曲面波とは、音波の進行方向と平行な断面において、波面が曲線により形成されている波をいう。曲面波の波面を構成する曲面は、例えば放物面や球面であってもよい。

次に、図７及び図８を参照しながら、低回転数状態、又は高回転数状態における排気音の音波の伝播方向について説明する。図７は低回転数状態における当該音波の伝播の一態様を示す模式図である。図８は高回転数状態における当該音波の伝播の一態様を示す模式図である。

低回転数状態では、排気音の音波は平面波である。そのため、第１配管１０の内部空間１３を伝播してきた音波は、図７の矢印Ｅで示される方向に進行し易い。即ち、当該音波は第１曲管部２０の湾曲に沿って第１曲管部２０内部を進行し、消音器４０に導かれ易い。そのため、低回転数状態で生じた排気音の音量は消音器４０によって低減される。なお、図１乃至図２に示す車両用排気管１では、当該音波は消音器４０を経由した後、第２曲管部６０と、第２分岐管７０とを経由して、第２排気口７６から放出される。

高回転数状態では、排気音の音波は曲面波である。そのため、第１配管１０の内部空間１３を伝播してきた音波の波面の一部は、第１曲管部２０と第１分岐管３０との接続部の近傍において、第１分岐管３０側に伝播し易い。図８に示す例では、当該音波の一部は図中の矢印Ｆで示されるように第１分岐管３０に向けて進行して内部空間３４に導かれ、また、一部は矢印Ｇで示されるように第１曲管部２０の湾曲に沿って第１曲管部２０内部を進行し消音器４０に導かれる。内部空間３４に伝播した音波は、消音器４０を介することなく、第１排気口３６（図１参照）を介して車両用排気管１の外部に放出される。そのため、より大きな排気音を得ることができる。

なお、同様の作用により、低回転数状態では、第２配管５０を伝播してきた排気音の音波は第２曲管部６０内部を進行し、消音器４０に導かれ易い。そのため、低回転数状態で生じた排気音の音量は消音器４０によって低減される。なお、図１乃至図２に示す車両用排気管１では、当該音波は消音器４０を経由した後、第１曲管部２０と、第１分岐管３０とを経由して、第１排気口３６から放出される。

また、高回転数状態では、第２配管５０の内部空間５３を伝播してきた音波の波面の一部は、第２曲管部６０と第２分岐管７０との接続部の近傍において、第２分岐管７０側に伝播し易い。そのため、当該音波の一部は第２分岐管７０に向けて進行して内部空間７４に導かれ、また、一部は第２曲管部６０の湾曲に沿って第２曲管部６０内部を進行し消音器４０に導かれる。内部空間７４に伝播した音波は、消音器４０を介することなく、第２排気口７６を介して車両用排気管１の外部に放出される。そのため、より大きな排気音を得ることができる。

なお、図１乃至図２に示す例では、車両用排気管１は第１配管１０、第１分岐管３０、消音器４０、第２配管５０、及び第２分岐管７０を備えるが、これに限定されない。車両用排気管１が、第１配管１０、第１分岐管３０、及び消音器４０から構成されている場合には、例えば、エンジンの一側、及び他側の排気マニホールドと、第１配管１０とが直接的に、又は間接的に接続されていてもよい。また、その場合には、消音器４０を経由した排気音の音波を、消音器４０の端部４２に形成された排気口から放出可能に構成してもよい。

また、図示した例では、車両用排気管１は左右対称の形状を備えるが、これに限定されない。例えば、第１配管１０、第１曲管部２０、及び第１分岐管３０の各々の配管内径と、第２配管５０、第２曲管部６０、及び第２分岐管７０の各々の配管内径とは異なっていてもよい。また、第１曲管部２０と第２曲管部とは左右対称の形状に湾曲していなくてもよい。例えば、曲率円Ｏ１の曲率半径Ｒ１と、曲率円Ｏ２の曲率半径Ｒ２とは、異なる値に設定されてもよい。また、第１曲管部２０の管軸２３と、第２曲管部６０の管軸６３とは同一平面上に延在していなくてもよい。

第１配管１０内部を伝播する音波の遷移回転数は、第１配管１０の配管内径を調節することにより適宜設定することができる。例えば、第１配管１０の第１曲管部２０の配管内径を大きくすることにより、第１曲管部２０内部における排気ガスの流速が低下し、静圧が増大する。そのため、気体粒子の振動速度が低下する。これにより、当該音波が平面波から曲面波へと変化する際のエンジンの回転数が高くなる。即ち、遷移回転数が高くなる。

また、第１曲管部２０の湾曲を調整することにより、高回転数状態における排気音量を調節することができる。例えば、第１曲管部２０をより緩やかに湾曲させることで、当該排気音量を抑制することができる。図３に示す例では、管軸２３の曲率半径Ｒ１を大きくすることで、より音波が消音器４０側に進行し易くなり、排気音量が低減される。一方、第１曲管部２０をより急に湾曲させることで、排気音量を増大させることができる。例えば、管軸２３の曲率半径Ｒ１を小さくすることで、より音波が第１分岐管３０側に進行し易くなり、排気音量が増大する。

同様に、第２配管５０内部を伝播する音波の遷移回転数は、第２配管５０の配管内径を調節することにより適宜設定することができる。例えば、第２配管５０の第２曲管部６０の配管内径を大きくすることにより、当該音波が平面波から曲面波へと変化する際のエンジンの回転数が高くなる。即ち、遷移回転数が高くなる。

また、第２曲管部６０の湾曲を調整することにより、高回転数状態における排気音量を調節することができる。図４に示す例では、管軸６３の曲率半径Ｒ２を大きくすることで、より音波が消音器４０側に進行し易くなり、排気音量が低減される。一方、管軸６３の曲率半径Ｒ２を小さくすることで、より音波が第２分岐管７０側に進行し易くなり、排気音量が増大する。

次に、図１を参照しながら低回転数状態、又は高回転数状態における排気ガスの流動方向について説明する。

低回転数状態では、排気ガスの流速が比較的小さい。そのため、図１の矢印Ａのように第１配管１０に流入した排気ガスが第１曲管部２０を通過する際に、当該排気ガスに働く遠心力が比較的小さく、当該排気ガスは消音器４０に向けて流れ易い。ここで、消音器４０は排気抵抗を有する。そのため、車両用排気管１の排気抵抗には、消音器４０に起因する排気抵抗が含まれる。

高回転数状態では、排気ガスの流速が大きい。そのため、第１配管１０に流入した排気ガスが第１曲管部２０を通過する際に、当該排気ガスに働く遠心力が大きく、当該排気ガスは第１分岐管３０に向けて流れ易い。そして、第１分岐管３０の排気抵抗は、消音器４０の排気抵抗よりも小さい。そのため、高回転数状態における車両用排気管１の排気抵抗を低減することができる。

第２配管５０に矢印Ｂのように流入した排気ガスについても同様に、低回転数状態では、当該排気ガスは消音器４０に向けて流れ易い。一方、高回転数状態では、当該排気ガスは第２分岐管７０に向けて流れ易い。第２分岐管７０の排気抵抗は、消音器４０の排気抵抗よりも小さい。そのため、高回転数状態における車両用排気管１の排気抵抗を低減することができる。

なお、第１配管１０の配管内径や、第１曲管部２０の湾曲を調節することにより、所定のエンジン回転数における第１曲管部２０での排気ガスの流れ方向を調節することができる。

第１配管１０の配管内径をより大きく設定することにより、第１曲管部２０を通過する排気ガスの流速が低下し、当該排気ガスに働く遠心力が低下する。これにより、第１曲管部２０において排気ガスが消音器４０に向けて流れやすくなる。一方、第１配管１０の配管内径をより小さく設定することにより、第１曲管部２０を通過する排気ガスの流速が増大し、当該排気ガスに働く遠心力が増大する。これにより、第１曲管部２０において排気ガスが第１分岐管３０に向けて流れやすくなる。

また、例えば第１曲管部２０の管軸２３の曲率半径Ｒ１（図３参照）をより大きく設定し、第１曲管部２０をより緩やかに湾曲させた場合には、第１曲管部２０を通過する排気ガスに働く遠心力が、より小さくなる。そのため、当該排気ガスは、第１曲管部２０において、より消音器４０に向けて流れ易くなる。一方、例えば曲率半径Ｒ１をより小さく設定し、第１曲管部２０をより急に湾曲させた場合には、第１曲管部２０を通過する排気ガスに働く遠心力が、より大きくなる。そのため、当該排気ガスは、第１曲管部２０において、より第１分岐管３０に向けて流れ易くなる。

第２曲管部６０における排気ガスについても同様に、第２配管５０の配管内径や、第２曲管部６０の湾曲を調節することにより、所定のエンジン回転数における第２曲管部６０での当該排気ガスの流れ方向を調節することができる。

第２配管５０の配管内径をより大きく設定することにより、第１曲管部２０において排気ガスが消音器４０に向けて流れやすくなる。一方、第２配管５０の配管内径をより小さく設定することにより、第２曲管部６０において排気ガスが第２分岐管７０に向けて流れやすくなる。また、例えば第２曲管部６０の管軸６３の曲率半径Ｒ２（図４参照）をより大きく設定し、第２曲管部６０をより緩やかに湾曲させた場合には、当該排気ガスは、第２曲管部６０において、より消音器４０に向けて流れ易くなる。一方、例えば曲率半径Ｒ２をより小さく設定し、第２曲管部６０をより急に湾曲させた場合には、当該排気ガスは、第２曲管部６０において、より第２分岐管７０に向けて流れ易くなる。

（１）実施形態に係る車両用排気管１は、エンジンからの排気ガスが流通する第１配管１０と、第１配管１０に設けられた消音器４０と、消音器４０よりエンジン側の第１配管１０に接続され、第１配管１０内の排気ガスの少なくとも一部を外部に排出する第１分岐管３０と、を備え、第１配管１０は、エンジン側から消音器４０側にかけて一方向に湾曲する第１曲管部２０を含み、第１分岐管３０は、第１曲管部２０の湾曲が始まる曲げ始端部２１と、湾曲が終わる曲げ終端部２２と、の間で、第１配管１０に接続されている。

実施形態に係る車両用排気管１では、エンジンが低回転数で稼働している場合には、エンジンから生じた排気音の音波は、第１曲管部２０から消音器４０が接続されている方向に伝播するため、排気音量を低減することができる。また、エンジンが高回転数で稼働している場合には、当該音波の一部は第１分岐管３０内部に伝播し、消音器４０を通過することなく車両用排気管１の外部に放出される。そのため、排気音量の低下を抑制することができる。従って、エンジンを高回転数で稼働させた際に、より大きな排気音量を得ることができる。

（２）実施形態に係る車両用排気管１では、第１分岐管３０は、第１曲管部２０の湾曲外方側に接続されてもよい。

エンジンの回転数を上昇させると排気ガスの流速が増大し、第１曲管部２０を流れる排気ガスに働く遠心力が増大する。実施形態に係る車両用排気管１では、第１分岐管３０が第１曲管部２０の湾曲外方側に接続される。そのため、当該排気ガスに働く遠心力の増大とともに、第１分岐管３０に導かれる排気ガスの割合が増加し、消音器４０に導かれる排気ガスの割合が減少する。これにより、第１配管１０に導入された排気ガスを、より多く第１分岐管３０から排出できる。ここで、第１分岐管３０の排気抵抗は、消音器の排気抵抗よりも小さい。そのため、エンジンが高回転数で稼働する際に、排気ガスをより効率よく排出することができる。ひいては、エンジンの出力を向上させることができる。

（３）実施形態に係る車両用排気管１では、第１分岐管３０の第１配管１０に接続されている端部３１の管軸３３は、第１曲管部２０の管軸２３を含む平面上に延在してもよい。

実施形態に係る車両用排気管１によれば、管軸２３と管軸３３とが同一平面上に延在する。そのため、より確実に、高回転数状態において、排気音の音波を第１分岐管３０内部に伝播させることができる。そのため、より確実に高回転数状態における排気音量の低下を抑制し、エンジンを高回転数で稼働させた際に、より大きな排気音量を得ることができる。

（４）実施形態に係る車両用排気管１では、記第１分岐管３０の第１配管１０に接続されている端部３１の管軸３３は、第１曲管部２０の管軸２３と直交してもよい。

実施形態に係る車両用排気管１によれば、管軸２３と管軸３３とが直交する。そのため、より確実に、高回転数状態において、排気音の音波を第１分岐管３０内部に伝播させることができる。そのため、より確実に高回転数状態における排気音量の低下を抑制し、エンジンを高回転数で稼働させた際に、より大きな排気音量を得ることができる。

（５）実施形態に係る車両用排気管１は、消音器４０を介して第１配管１０と連通し、エンジンからの排気ガスを消音器４０に流入させる第２配管５０と、消音器４０よりエンジン側の第２配管５０に接続され、第２配管５０内の排気ガスの少なくとも一部を外部に排出する第２分岐管７０と、を備え、第２配管５０は、エンジン側から消音器４０側にかけて一方向に湾曲する第２曲管部６０を含み、第２分岐管７０は、第２曲管部６０の湾曲が始まる曲げ始端部６１と、湾曲が終わる曲げ終端部６２と、の間で、第２配管５０に接続されていてもよい。

実施形態に係る車両用排気管１では、第１配管１０と第２配管５０とは同じ消音器４０に接続される。そのため、エンジンが低回転数で稼働している場合には、第１配管１０内部を伝播する排気音は、消音器４０を経由して第２分岐管７０の第２排気口７６から放出される。そして、第２配管５０内部を伝播する排気音は、消音器４０を経由して第１分岐管３０の第１排気口３６から放出される。さらに、エンジンが高回転数で稼働している場合には、第１配管１０内部を伝播する排気音は、第１排気口３６、及び第２排気口７６から放出される。そして、第２配管５０内部を伝播する排気音は、第１排気口３６、及び第２排気口７６から放出される。このように、実施形態に係る車両用排気管１によれば、第１配管１０と第２配管５０とで消音器４０を共用することができる、また、大きな排気音量を得たい場合であっても、排気口の数の増加を抑制することができる。従って、より簡便な構造で車両用排気管１を構成することができる。

なお、上記実施形態では、一側及び他側に排気マニホールドを備えるエンジンを搭載した車両を例にとって説明したが、これに限定されない。実施形態に係る車両用排気管１が、例えば、一側にのみ排気マニホールドを備えた直列型エンジンを搭載した車両などにも適用できることは勿論である。

１車両用排気管
１０第１配管
２０第１曲管部
２１曲げ始端部
２２曲げ終端部
２３管軸
３０第１分岐管
３１端部
３３管軸
４０消音器
５０第２配管
６０第２曲管部
６１曲げ始端部
６２曲げ終端部
７０第２分岐管

Claims

エンジンからの排気ガスが流通する第１配管と、
前記第１配管に設けられた消音器と、
前記消音器より前記エンジン側の前記第１配管に接続され、前記第１配管内の前記排気ガスの少なくとも一部を外部に排出する第１分岐管と、
を備え、
前記第１配管は、前記エンジン側から前記消音器側にかけて一方向に湾曲する第１曲管部を含み、
前記第１分岐管は、前記第１曲管部の湾曲が始まる曲げ始端部と、湾曲が終わる曲げ終端部と、の間で、前記第１配管に接続されており、
前記第１曲管部は前記曲げ始端部と前記曲げ終端部にそれぞれ直線状に延在する円筒部である直管部を有し、前記直管部同士がなす角のうち、小さい方の角度は、直角以下であることを特徴とする
車両用排気管。
前記第１分岐管は、前記第１曲管部の湾曲外方側に接続される、請求項１に記載の車両用排気管。
前記第１分岐管の前記第１配管に接続されている端部の管軸は、前記第１曲管部の管軸を含む平面上に延在する、請求項２に記載の車両用排気管。
前記第１分岐管の前記第１配管に接続されている端部の管軸は、前記第１曲管部の管軸と直交する、請求項３に記載の車両用排気管。
前記消音器を介して前記第１配管と連通し、前記エンジンからの排気ガスを前記消音器に流入させる第２配管と、
前記消音器より前記エンジン側の前記第２配管に接続され、前記第２配管内の前記排気ガスの少なくとも一部を外部に排出する第２分岐管と、
を備え、
前記第２配管は、前記エンジン側から前記消音器側にかけて一方向に湾曲する第２曲管部を含み、
前記第２分岐管は、前記第２曲管部の湾曲が始まる曲げ始端部と、湾曲が終わる曲げ終端部と、の間で、前記第２配管に接続されている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用排気管。