JP6131936B2 - 多気筒エンジンの排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、多気筒エンジンの排気装置に関する。

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。

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。

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。

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。

特開２０１３−５７２５５号公報（特に図１及び図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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 上記エンジンの本体部の概略平面図である。 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。 図３のＩ−Ｉ線矢視断面図である。 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。 上記多気筒エンジンの排気装置の右側面図である。 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。 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。 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。 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。 第１比較例に係る排気装置を示す平面図である。 第２比較例に係る排気装置を示す平面図である。 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。 （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）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）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）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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

「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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

＜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。

＜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。

＜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。

＜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）。

＜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）。

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）。

＜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。

＜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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (12)

1. 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。
2. 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。
3. 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、
   ことを特徴とする、多気筒エンジンの排気装置。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。