JP2003206736A - Structure of exhaust manifold - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】内燃機関に使用される排気マ
ニホルドの構造に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a structure of an exhaust manifold used in an internal combustion engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、車両用内燃機関は複数の燃焼室
を具備している。各燃焼室では、吸気行程、圧縮行程、
膨張行程、排気行程が繰返されている。燃焼室で燃焼し
た燃焼ガス(以下、排気ガスという。)は、前記排気行
程時に、燃焼室から排気マニホルドへ放出される。した
がって、排気ガスは断続的に内燃機関から排気マニホル
ドへ放出されるため、排気ガスの排気通路内流は脈動流
れとなる。そして、この排出される排気ガスが非常に高
圧であるため、前記脈動流れと相俟って排気マニホルド
の側壁を振動し、放射音を発生させる。2. Description of the Related Art Generally, an internal combustion engine for a vehicle has a plurality of combustion chambers. In each combustion chamber, intake stroke, compression stroke,
The expansion stroke and the exhaust stroke are repeated. The combustion gas burned in the combustion chamber (hereinafter referred to as exhaust gas) is released from the combustion chamber to the exhaust manifold during the exhaust stroke. Therefore, since the exhaust gas is intermittently released from the internal combustion engine to the exhaust manifold, the exhaust gas flow in the exhaust passage becomes a pulsating flow. Since the discharged exhaust gas has a very high pressure, the side wall of the exhaust manifold is vibrated in combination with the pulsating flow to generate a radiant sound.
【0003】この放射音対策として、排気マニホルドを
覆う遮音板を設けた排気マニホルド構造がある。斯かる
排気マニホルド構造は優れた消音効果を奏し、多くの車
両に採用されている。しかし、最近の内燃機関の高出力
化と遮音板による保温作用の影響で排気マニホルド自体
の温度が上昇し、排気マニホルドの信頼性が低下するお
それがある。即ち、排気マニホルドには溶接接合を行っ
ている部位があるが、この溶接接合部には熱応力が集中
し、溶接接合部が高温になると接合部が歪んだりするお
それがある。As a countermeasure against this radiated sound, there is an exhaust manifold structure provided with a sound insulating plate covering the exhaust manifold. Such an exhaust manifold structure has an excellent sound deadening effect and is used in many vehicles. However, the temperature of the exhaust manifold itself may rise due to the recent increase in the output of the internal combustion engine and the heat insulation effect of the sound insulation plate, which may reduce the reliability of the exhaust manifold. That is, although the exhaust manifold has a portion where welding is performed, thermal stress is concentrated on this welding joint, and there is a possibility that the welding joint may be distorted when the temperature becomes high.
【0004】また、別の対策として、排気マニホルドの
板厚を増すなどの方法も考えられる。しかし、排気マニ
ホルドの板厚を増すことは、次のような原因で妥当でな
い。As another measure, a method of increasing the thickness of the exhaust manifold can be considered. However, increasing the thickness of the exhaust manifold is not appropriate due to the following reasons.
【0005】燃焼室から放出された排気ガスは、排気マ
ニホルドを通って、排気通路内に設置されている排気ガ
ス浄化装置へ流入する。排気ガス浄化装置では、白金等
の触媒作用により排気ガスの有毒成分が無毒化される。
斯かる触媒作用は所定の温度(約400度)以上におい
て効率的に発揮される。したがって、内燃機関の始動直
後のように排気ガス浄化装置の温度が低い時には早急に
排気ガス浄化装置を昇温させる必要があるため、排気ガ
ス浄化装置を排気ガス温度が比較的高温な内燃機関側
(排気ガス流れの上流側)へ配置するのが望ましい。し
かし、折角排気ガス浄化装置を内燃機関に近い位置に配
置しても、上記のように、放射音対策として内燃機関と
排気ガス浄化装置を連通する排気マニホルドの板厚を増
した場合には、排気マニホルドの熱容量が増加するた
め、排気ガス浄化装置を温める前に排気マニホルドに熱
を奪われてしまい、排気ガス浄化装置の暖機性能が向上
しないという問題が生じる。The exhaust gas discharged from the combustion chamber passes through the exhaust manifold and flows into the exhaust gas purifying device installed in the exhaust passage. In the exhaust gas purification device, poisonous components of exhaust gas are detoxified by the catalytic action of platinum or the like.
Such a catalytic action is efficiently exhibited at a predetermined temperature (about 400 degrees) or higher. Therefore, when the temperature of the exhaust gas purification device is low, such as immediately after starting the internal combustion engine, it is necessary to raise the temperature of the exhaust gas purification device immediately. It is desirable to arrange it on the upstream side of the exhaust gas flow. However, even if the exhaust gas purification device is arranged at a position close to the internal combustion engine, as described above, when the plate thickness of the exhaust manifold that connects the internal combustion engine and the exhaust gas purification device is increased as a measure against radiation noise, Since the heat capacity of the exhaust manifold increases, heat is taken by the exhaust manifold before the exhaust gas purification device is warmed, which causes a problem that the warm-up performance of the exhaust gas purification device is not improved.
【0006】近年は、排気ガス対策として排気ガス浄化
装置の暖機性能を向上させるため、排気マニホルドの熱
容量を下げる傾向にある。そのために熱容量の小さいS
USパイプ、SUS板からなる排気マニホルドが採用さ
れている。このSUSパイプ、SUS板からなる排気マ
ニホルドは、従来の鋳物排気マニホルドに比べて放射音
を発し易い。更に、前述のように排気マニホルドの熱容
量を小さくするため、このSUSパイプ、SUS板の薄
肉化の要求があり、これはより排気マニホルドから放射
音を発生し易くなる傾向にあるといえる。In recent years, in order to improve the warm-up performance of the exhaust gas purifying device as a measure against exhaust gas, the heat capacity of the exhaust manifold tends to be lowered. Therefore, S, which has a small heat capacity
An exhaust manifold consisting of US pipes and SUS plates is used. The exhaust manifold including the SUS pipe and the SUS plate is more likely to emit radiant sound than the conventional casting exhaust manifold. Further, as described above, in order to reduce the heat capacity of the exhaust manifold, there is a demand for thinning of the SUS pipe and the SUS plate, and it can be said that this tends to cause emission noise from the exhaust manifold more easily.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】排気マニホルドから発
する放射音は、低周波領域の音から高周波領域の音まで
存在する。従来の技術のうち、前者の技術は、排気マニ
ホルド放射音の発生を押さえるのではなく、排気マニホ
ルドから発生した放射音の伝達を遮るものであり、その
構造から低周波の音から高周波の音まで幅広く対象とし
て音の伝播を遮断している。後者の技術については、排
気マニホルドの側壁の振動を抑制して排気マニホルドか
らの放射音の発生を抑制するものであり、これについて
も、低周波の音から高周波の音までの音の発生を抑制す
る。The radiated sound emitted from the exhaust manifold includes sounds in the low frequency range to sounds in the high frequency range. Among the conventional technologies, the former technology does not suppress the emission of radiated sound from the exhaust manifold, but blocks the transmission of radiated sound from the exhaust manifold. The propagation of sound is blocked as a wide target. The latter technology suppresses the vibration of the exhaust manifold sidewalls and suppresses the generation of radiated sound from the exhaust manifold, which also suppresses the generation of sounds from low-frequency sounds to high-frequency sounds. To do.
【0008】これら従来の技術は放射音対策の対象とす
る音の周波数領域が広いため、前述した短所に加え、前
者の技術では、各排気マニホルドの形状にあった遮音板
を設計しなければならないため、開発コスト及び部品コ
ストが増加していた。また、後者の技術にあっては、排
気マニホルドの重量が増加するという問題もあるしか
し、従来の技術のように、ドライバーにとって不快と感
じない音まで対象として放射音対策をする必要はない。Since these conventional techniques have a wide frequency range of sound to be the target of radiation noise countermeasures, in addition to the above-mentioned disadvantages, the former technique requires the design of a sound insulating plate suitable for the shape of each exhaust manifold. Therefore, the development cost and the component cost have increased. Further, in the latter technique, there is a problem that the weight of the exhaust manifold increases, however, unlike the conventional technique, it is not necessary to take measures against radiated sound even for a sound that does not feel uncomfortable for the driver.
【0009】そこで、本発明は、排気マニホルドからの
放射音のうち、ドライバーにとって不快と感じる特定の
周波数の音を低減することを課題とする。[0009] Therefore, an object of the present invention is to reduce the sound of a specific frequency, which is uncomfortable for the driver, of the sound emitted from the exhaust manifold.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、排気
マニホルドの外表面に質量体を設けたことを特徴とする
排気マニホルド構造である。According to a first aspect of the present invention, there is provided an exhaust manifold structure characterized in that a mass body is provided on an outer surface of the exhaust manifold.
【0011】請求項2の発明は、複数の独立排気通路を
有する排気マニホルドにおいて、前記独立排気通路のう
ちで最も軸方向長さが長い独立排気通路の側壁に質量体
を設けたことを特徴とする排気マニホルド構造である。
請求項3の発明は、複数の独立排気通路を有する排気マ
ニホルドにおいて、前記独立排気通路が集合する集合部
を形成する壁に質量体を設けたことを特徴とする請求項
1の排気マニホルド構造である。According to a second aspect of the present invention, in an exhaust manifold having a plurality of independent exhaust passages, a mass body is provided on a side wall of the independent exhaust passage having the longest axial length among the independent exhaust passages. It is an exhaust manifold structure.
The invention according to claim 3 is an exhaust manifold having a plurality of independent exhaust passages, wherein a mass body is provided on a wall forming a collecting portion where the independent exhaust passages are assembled. is there.
【0012】請求項4の発明は、湾曲部又は屈曲部を有
する独立排気通路を有する排気マニホルドにおいて、前
記湾曲部又は屈曲部に質量体を設けたことを特徴とする
請求項1の排気マニホルド構造である。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exhaust manifold having an independent exhaust passage having a curved portion or a bent portion, wherein a mass body is provided at the curved portion or the bent portion. Is.
【0013】請求項5の発明は、請求項1乃至請求項4
の質量体は、排気マニホルドと略同一の線膨張係数を有
するブラケットに取付られ、質量体が取りつけられたブ
ラケットを排気マニホルドの外表面に固着したことを特
徴とする請求項1乃至請求項4の排気マニホルド構造で
ある。The invention of claim 5 is the invention of claims 1 to 4.
5. The mass body according to claim 1 is attached to a bracket having a linear expansion coefficient substantially the same as that of the exhaust manifold, and the bracket to which the mass body is attached is fixed to the outer surface of the exhaust manifold. Exhaust manifold structure.
【0014】[0014]
【作用】次に図1、図2を参照して排気ガス流れによっ
て、排気マニホルド1から放射音が発生するメカニズム
について説明する。内燃機関から放出された直後の排気
ガスは高圧であるため、例えば、独立排気通路3を通る
際に独立排気通路3の通路断面積はその圧力によって微
小量だけ増加する。排気ガスは、前述の通り断続的に独
立排気通路3に放出されるため、独立排気通路3の通路
断面積が微小増加した次の瞬間には、排気ガス流れがな
くなり独立排気通路3の通路断面積は、独立排気通路を
構成するSUS部材の弾性による復元力により元に戻
り、その後慣性によって元の通路断面積より微小量だけ
小さくなる。すると今度は、独立排気通路3には元の形
状に戻ろうとする復元力が発生する。そして、次に独立
排気通路3に排気ガスが流れるまで、独立排気通路3の
通路断面積は増減し続ける。即ち、独立排気通路3の側
壁が振動し続ける。これが排気マニホルド1から放出さ
れる放射音の原因の一つと考えられる。Next, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the mechanism by which a radiated sound is generated from the exhaust manifold 1 by the flow of exhaust gas will be described. Since the exhaust gas immediately after being discharged from the internal combustion engine has a high pressure, for example, when passing through the independent exhaust passage 3, the passage cross-sectional area of the independent exhaust passage 3 increases by a minute amount due to the pressure. Since the exhaust gas is intermittently discharged to the independent exhaust passage 3 as described above, at the next moment when the passage cross-sectional area of the independent exhaust passage 3 slightly increases, the exhaust gas flow disappears and the passage of the independent exhaust passage 3 is interrupted. The area returns to its original value due to the restoring force due to the elasticity of the SUS member forming the independent exhaust passage, and then becomes smaller by a small amount than the original passage cross-sectional area due to inertia. Then, the restoring force that causes the independent exhaust passage 3 to return to the original shape is generated. Then, the passage cross-sectional area of the independent exhaust passage 3 continues to increase and decrease until the exhaust gas flows into the independent exhaust passage 3 next. That is, the side wall of the independent exhaust passage 3 continues to vibrate. This is considered to be one of the causes of the radiated sound emitted from the exhaust manifold 1.
【0015】また、別の原因として、図1からもわかる
ように、独立排気通路3は湾曲部22を有する。放出直
後の高圧の排気ガス流れが湾曲部22を滑らかに流れき
れず、独立排気通路内壁23に衝突した場合に、その衝
突力の影響で独立排気通路3が歪むことになる。そし
て、SUS材の弾性による復元力の働きで、独立排気通
路3は元の形状に戻ろうとする。先に示したのと同じ原
理で、独立排気通路3の側壁が振動することになる。そ
してこの振動が減衰する前に次の排気工程が行われるた
め、独立排気通路3の側壁は振動し続ける。これら2つ
の原因によって、排気マニホルド1から放射音が発生す
ると考えられる。As another cause, as can be seen from FIG. 1, the independent exhaust passage 3 has a curved portion 22. When the high-pressure exhaust gas flow immediately after being discharged cannot smoothly flow through the curved portion 22 and collides with the inner wall 23 of the independent exhaust passage, the independent exhaust passage 3 is distorted due to the impact of the collision force. The independent exhaust passage 3 tends to return to its original shape due to the restoring force of the elasticity of the SUS material. The side wall of the independent exhaust passage 3 vibrates according to the same principle as described above. Since the next exhaust step is performed before this vibration is damped, the side wall of the independent exhaust passage 3 continues to vibrate. It is considered that the emission noise is generated from the exhaust manifold 1 due to these two causes.
【0016】これらの原因によって発生する放射音の発
生は、内燃機関の運転状態や、独立排気通路3〜6の形
状等によって変化する。例えば、内燃機関の回転数は独
立排気通路3〜6に排出される排気ガスの放出間隔と相
関するため、内燃機関の回転数が増加すれば、高周波の
放射音が増加し、低周波の放射音は減少する。また、独
立排気通路の形状は、独立排気通路3〜6の歪み易さ
(歪み易ければ、単位歪みに対する復元力は小さくな
る)に相関するため、歪み易い部位に排気ガスが衝突し
た場合等には側壁が振動し、放射音を発する。The generation of radiated sound generated by these causes changes depending on the operating state of the internal combustion engine, the shapes of the independent exhaust passages 3 to 6, and the like. For example, the rotation speed of the internal combustion engine correlates with the discharge interval of the exhaust gas discharged into the independent exhaust passages 3 to 6. Therefore, if the rotation speed of the internal combustion engine is increased, the high-frequency radiation sound is increased and the low-frequency radiation is emitted. The sound is reduced. Further, since the shape of the independent exhaust passage correlates with the easiness of distortion of the independent exhaust passages 3 to 6 (if the distortion is easy, the restoring force for a unit distortion is small), the exhaust gas collides with the easily distorted portion, etc. The side wall vibrates and emits a radiant sound.
【0017】したがって、請求項1の発明によれば、排
気マニホルドの外表面に質量体を設けるため、排気マニ
ホルド側壁の振動速度が変化して、放射音の低減を図る
ことができる。更に、請求項2乃至請求項3の発明のよ
うに、独立排気通路側壁の振動し易い部位(単位変位量
当たりの復元力が小さい部位)に質量体を取りつけるこ
とによって、効率的に放射音の発生を抑制することがで
きる。また、請求項4の発明のように、排気ガス流れと
独立排気通路の形状との関係で、独立排気通路側壁の振
動し易い部位に質量体を取りつけることによって、効率
的に放射音の発生を抑制することができる。即ち、側壁
が振動し易い部位は、側壁の単位変位量当たりの復元力
が小さいため、該部位に質量体を取付けると側壁の振動
速度が低下し、振動が抑制され、放射音の発生を抑制す
ることができる。そして、質量体の質量を調整すること
によって、特定周波数の放射音の発生を選択的に抑制す
ることができる。Therefore, according to the first aspect of the present invention, since the mass body is provided on the outer surface of the exhaust manifold, the vibration speed of the exhaust manifold side wall changes, and the radiated sound can be reduced. Further, as in the inventions of claims 2 to 3, by mounting the mass body on a portion of the side wall of the independent exhaust passage where vibration easily occurs (a portion where the restoring force per unit displacement amount is small), the emitted sound can be efficiently emitted. Occurrence can be suppressed. Further, as in the invention of claim 4, due to the relationship between the exhaust gas flow and the shape of the independent exhaust passage, by mounting the mass body on the side wall of the independent exhaust passage where vibration is likely to occur, radiated sound can be efficiently generated. Can be suppressed. That is, since the restoring force per unit displacement amount of the side wall is small in the part where the side wall is easily vibrated, the vibration speed of the side wall is reduced when the mass body is attached to the part, vibration is suppressed, and generation of radiated sound is suppressed. can do. Then, by adjusting the mass of the mass body, it is possible to selectively suppress the generation of the radiation sound of the specific frequency.
【0018】請求項5の発明によれば、排気マニホルド
の熱膨張と質量体が取付けられたブラケットの熱膨張が
ほぼ同一となるため、排気マニホルドとブラケットの接
合部に熱膨張差による過度の応力の発生が抑制される。
また、質量体とブラケットを別体に成形しているため、
質量体の質量を調整することによって、様々な形状の排
気マニホルドに適用することができるため、コストメリ
ットも大きい。According to the fifth aspect of the present invention, since the thermal expansion of the exhaust manifold and the thermal expansion of the bracket to which the mass body is attached are substantially the same, excessive stress due to the difference in thermal expansion is caused at the joint between the exhaust manifold and the bracket. Is suppressed.
Also, because the mass body and the bracket are molded separately,
By adjusting the mass of the mass body, the mass manifold can be applied to exhaust manifolds of various shapes, so that the cost merit is large.
【0019】[0019]
【発明の実施形態】図1は4気筒を有する内燃機関に取
付けられる排気マニホルド1及びその下流に設置される
排気ガス浄化装置2の上面図であり、図2はその正面図
を示す。排気マニホルド1は内燃機関の各燃焼室(図示
しない)と連通する独立排気通路3、4、5、6と、独
立排気通路3〜6が集合する集合部7からなる。独立排
気通路3〜6及び集合部7はプレス成形された厚さ1.
5mm程度のSUS板からなる上部品8と下部品9との
接合部10を溶接することによって製造される。1 is a top view of an exhaust manifold 1 attached to an internal combustion engine having four cylinders and an exhaust gas purification device 2 installed downstream thereof, and FIG. 2 is a front view thereof. The exhaust manifold 1 is composed of independent exhaust passages 3, 4, 5, 6 communicating with respective combustion chambers (not shown) of the internal combustion engine, and a collecting portion 7 in which the independent exhaust passages 3 to 6 are assembled. The independent exhaust passages 3 to 6 and the collecting portion 7 have a thickness 1.
It is manufactured by welding the joint part 10 of the upper part 8 and the lower part 9 made of a SUS plate of about 5 mm.
【0020】排気マニホルド1からの放射音を低減する
ためのマスダンパ14は排気マニホルド1の外表面に溶
接によって固着されている。独立排気通路3〜6の上流
側端部には、内燃機関のシリンダヘッド(図示しない)
と締結するための取付フランジ16が設けられ、該取付
フランジ16には取付用ボルト穴12が穿設されてい
る。一方、独立排気通路3〜6の集合部7下流側には、
排気ガス浄化装置2が配置されている。The mass damper 14 for reducing the radiated sound from the exhaust manifold 1 is fixed to the outer surface of the exhaust manifold 1 by welding. A cylinder head (not shown) of the internal combustion engine is provided at the upstream end of each of the independent exhaust passages 3 to 6.
A mounting flange 16 is provided for fastening with, and mounting bolt holes 12 are formed in the mounting flange 16. On the other hand, on the downstream side of the collecting portion 7 of the independent exhaust passages 3 to 6,
An exhaust gas purification device 2 is arranged.
【0021】排気ガス浄化装置2は、内燃機関の始動直
後等の低温状態にあるときには、早急に排気ガス浄化装
置2を所定の温度(約400度)まで昇温させ、排気ガ
スの浄化効率を高める必要がある。そのため、排気ガス
温度が内燃機関に近づくほど高いという点を考慮して、
高温の排気ガスが排気ガス浄化装置2に流入するよう、
排気ガス浄化装置2を内燃機関に近づけて配置してある
(図2)。The exhaust gas purifying apparatus 2 immediately raises the temperature of the exhaust gas purifying apparatus 2 to a predetermined temperature (about 400 degrees) when the internal combustion engine is in a low temperature state such as immediately after starting, so that the exhaust gas purifying efficiency is improved. Need to raise. Therefore, considering that the exhaust gas temperature becomes higher as it approaches the internal combustion engine,
In order for hot exhaust gas to flow into the exhaust gas purification device 2,
The exhaust gas purification device 2 is arranged close to the internal combustion engine (Fig. 2).
【0022】次に、上記放射音を低減するマスダンパ1
4について詳細に説明する。図3(a)に示すように、
本実施例のマスダンパ14は、マス(質量体)25と取
付ブラケット26から構成される。取付ブラケット26
は矩形のSUS板をプレス成形することによって、コの
字形状に形成される。また、取付ブラケット26の両端
は、コの字形状の外側方向に折り曲げらた取付用フラン
ジ17、18も前記プレス行程によって形成されてい
る。マス25は、取付ブラケット26のコの字形状に形
成された部分に囲まれる空間19側に溶接、又はボルト
締め等の機械結合により固定される。そして、前記コの
字形状の開口部20を取付相手物で塞ぐようにして、取
付ブラケットの取付用フランジ17、18と取付相手物
(本実施例では、独立排気通路側壁21)とを溶接によ
り接合する。Next, the mass damper 1 for reducing the radiated sound.
4 will be described in detail. As shown in FIG.
The mass damper 14 of this embodiment includes a mass (mass body) 25 and a mounting bracket 26. Mounting bracket 26
Is formed into a U-shape by pressing a rectangular SUS plate. Further, at both ends of the mounting bracket 26, mounting flanges 17 and 18 that are bent in the U-shaped outward direction are also formed by the pressing process. The mass 25 is fixed to the space 19 side surrounded by the U-shaped portion of the mounting bracket 26 by welding or mechanical coupling such as bolting. Then, the U-shaped opening 20 is closed by the mounting counterpart, and the mounting flanges 17 and 18 of the mounting bracket and the mounting counterpart (independent exhaust passage side wall 21 in this embodiment) are welded. To join.
【0023】ここで、取付ブラケット26をコの字形状
に形成して、そのコの字に囲まれる空間19にマス25
を取付けたのは、多種多数の部品が存する車両のエンジ
ンルール内のスペースを有効に利用するためであり、他
部品との干渉を防ぐためである。したがって、図3
(b)のように、マス25を取付ブラケット26のコの
字形状に形成された部分に囲まれる空間19側と反対側
に取付けてもマスダンパ14としての機能を低下させる
ことはなく、また、取付ブラケット26をコの字形状以
外の形状に形成してもマスダンパ14としての機能を低
下させることはない。Here, the mounting bracket 26 is formed in a U-shape, and the space 25 surrounded by the U-shape is provided with a mass 25.
The reason for mounting is to effectively use the space in the engine rule of the vehicle in which a large number of various parts exist, and to prevent interference with other parts. Therefore, FIG.
As shown in (b), even if the mass 25 is mounted on the side opposite to the space 19 side surrounded by the U-shaped portion of the mounting bracket 26, the function as the mass damper 14 is not deteriorated, and Even if the mounting bracket 26 is formed in a shape other than the U-shape, the function as the mass damper 14 is not deteriorated.
【0024】取付ブラケット26は取付相手物と略同一
の線膨張係数を有する材質からなる。本実施例の取付ブ
ラケット26には独立排気通路3〜6を構成しているS
US材が用いられている。これは、独立排気通路3〜6
は、その通路内を高温の排気ガスが通過するため熱膨張
による寸法変化が生じるところ、前記取付ブラケット2
6が独立排気通路3〜6と異なる材質で形成されていれ
ば独立排気通路3〜6と取付ブラケット26の熱膨張差
が生じ取付ブラケット26と独立排気通路3〜6の固着
部31に過度の応力が発生し、その結果として独立排気
通路3〜6に歪みが生じるなどして排気マニホルド1の
信頼性が低下するのを避けるためである。The mounting bracket 26 is made of a material having substantially the same linear expansion coefficient as that of the mating object. In the mounting bracket 26 of the present embodiment, S forming the independent exhaust passages 3 to 6 is formed.
US material is used. This is an independent exhaust passage 3-6
Since the hot exhaust gas passes through the passage, a dimensional change occurs due to thermal expansion.
If 6 is made of a material different from that of the independent exhaust passages 3 to 6, a difference in thermal expansion between the independent exhaust passages 3 to 6 and the mounting bracket 26 occurs, and an excessive amount occurs in the fixing portion 31 between the mounting bracket 26 and the independent exhaust passages 3 to 6. This is to prevent the reliability of the exhaust manifold 1 from being deteriorated due to the generation of stress and the resulting strain in the independent exhaust passages 3 to 6.
【0025】また、取付ブラケット26は独立排気通路
側壁と略同一の線膨張係数を有していても、直接排気ガ
スに曝されることはないため、独立排気通路側壁21と
の温度差が生じ、両者の結合部に応力が発生する心配が
あるが、取付ブラケット26は、独立排気通路側壁21
に比べてその体積が小さいため、両者に大きな温度差が
生じることないので問題はない。Further, even if the mounting bracket 26 has a coefficient of linear expansion substantially the same as that of the side wall of the independent exhaust passage, it is not directly exposed to the exhaust gas, so that a temperature difference from the side wall 21 of the independent exhaust passage occurs. Although there is a concern that stress will be generated at the joint between the two, the mounting bracket 26 is attached to the independent exhaust passage side wall 21.
Since its volume is smaller than that of, there is no problem because a large temperature difference does not occur between the two.
【0026】次に、マスダンパ14の取付位置である
が、本実施例では、独立排気通路の集合部入り口付近に
前記マスダンパを取りつけた。独立排気通路3に取付け
たのは、独立排気通路3は他の独立排気通路4〜6に比
べて軸方向長さ(取付フランジ16から独立排気通路集
合部7までの通路長さ)が長いために剛性が低く(振動
し易く)、及び、軸方向長さが長い故、排気ガスの独立
排気通路3の側壁への衝突が起き易く側壁が振動し易い
からである。また、集合部7付近にマスダンパを取付け
たのは、集合部7付近の形状が比較的板状に近く剛性が
他の排気マニホルドの部位に比べて低いことから側壁が
振動し易くなっているためである。Next, regarding the mounting position of the mass damper 14, in the present embodiment, the mass damper is mounted near the inlet of the collecting portion of the independent exhaust passage. The independent exhaust passage 3 is attached because the independent exhaust passage 3 has a longer axial length (passage length from the mounting flange 16 to the independent exhaust passage collecting portion 7) than the other independent exhaust passages 4 to 6. In addition, since the rigidity is low (easy to vibrate) and the axial length is long, the exhaust gas easily collides with the side wall of the independent exhaust passage 3, and the side wall easily vibrates. Further, the mass damper is attached near the collecting portion 7 because the shape near the collecting portion 7 is relatively plate-like and its rigidity is lower than that of other exhaust manifold parts, and therefore the side wall is easily vibrated. Is.
【0027】このように、マスダンパ14は複数の独立
排気通路のうち、比較的軸方向長さが長い管に取りつけ
ると効果的である。さらに、湾曲部を有する独立排気通
路に付けても効果が期待できる。また、独立排気通路が
合流する部位や、独立排気通路3〜6の集合部7のよう
な板状の部位に取りつけてもよい。As described above, it is effective to mount the mass damper 14 on a tube having a relatively long axial length among the plurality of independent exhaust passages. Further, the effect can be expected even if it is attached to the independent exhaust passage having the curved portion. Further, the independent exhaust passages may be attached to a portion where they join, or a plate-like portion such as the collecting portion 7 of the independent exhaust passages 3 to 6.
【0028】また、本実施例では、マスダンパ14の取
付ブラケット26の両端を溶接接合しているため、この
取付ブラケット26が独立排気通路の側壁の補強材とし
ての機能をも有する。Further, in this embodiment, since both ends of the mounting bracket 26 of the mass damper 14 are welded and joined, the mounting bracket 26 also has a function as a reinforcing material for the side wall of the independent exhaust passage.
【0029】本実施例は、独立排気通路3〜6は集合部
7と一体に成形され、排気マニホルド1を構成している
が、これらを別体に成形して排気マニホルド1を構成し
てもよい。また、SUS板の代わりにSUSパイプを用
いて排気独立管3〜6を構成してもよいし、材質もSU
Sに限る必要はない。In the present embodiment, the independent exhaust passages 3 to 6 are formed integrally with the collecting portion 7 to form the exhaust manifold 1, but the exhaust manifold 1 may be formed by forming these separately. Good. Further, instead of the SUS plate, SUS pipe may be used to configure the exhaust independent pipes 3 to 6, and the material is SU.
It does not need to be limited to S.
【0030】マスの形状に関しても、特に制限はない。
特定の周波数帯の音を消音するためには、独立排気通路
の形状、排気マニホルドの側壁厚さその他の要因との関
係からマス25の質量を決定しなければならないのは言
うまでもない。逆に言えば、マス25の質量を調整する
だけで、様々な排気マニホルドの放射音対策として効果
を期待することができる。本実施例では、マス25及び
取付ブラケット26の質量を合わせて90g程度であ
る。There is no particular limitation on the shape of the mass.
It goes without saying that the mass of the mass 25 must be determined from the relationship with the shape of the independent exhaust passage, the thickness of the side wall of the exhaust manifold, and other factors in order to mute the sound in a specific frequency band. Conversely speaking, only by adjusting the mass of the mass 25, it is possible to expect an effect as a countermeasure against radiation noise of various exhaust manifolds. In this embodiment, the total mass of the mass 25 and the mounting bracket 26 is about 90 g.
【0031】また、マスダンパ14の数も1つに限らな
い。排気マニホルド1に対して、同じ質量のマスを複数
個設けてもよいし、異なる質量のマスを複数個設けても
よい。The number of mass dampers 14 is not limited to one. The exhaust manifold 1 may be provided with a plurality of masses having the same mass or a plurality of masses having different masses.
【0032】図4は本実施例の効果を示すグラフであ
る。従来の排気マニホルドは板厚が2mmのSUS板か
らなる。このグラフによれば、本実施例の方が、従来の
排気マニホルドに比べて板厚(1.5mm)が薄いにも
拘わらず、4kHzの音を低減していることが分かる。FIG. 4 is a graph showing the effect of this embodiment. A conventional exhaust manifold is made of a SUS plate having a plate thickness of 2 mm. According to this graph, it can be seen that the sound of 4 kHz is reduced in the present embodiment, though the plate thickness (1.5 mm) is thinner than that of the conventional exhaust manifold.
【0033】また、排気ガス浄化装置の暖機性について
は、内燃機関始動直後から40秒後の排気ガス浄化装置
の温度が、従来では350度程度であったものが、40
0度程度にまで上昇した。Regarding the warm-up property of the exhaust gas purification device, the temperature of the exhaust gas purification device 40 seconds after the start of the internal combustion engine was about 350 degrees in the conventional case.
It rose to 0 degrees.
【0034】別の実施形態として、前記のマスダンパ1
4の代わりに、マスダンパ14と同様の位置にリブを立
てても同様の効果が得られる。このリブの長さ、厚さ、
大きさなどについては、低減したい周波数の放射音によ
って決定される。また、より強固なリブを立てれば、周
波数に関係なく、独立排気通路側壁21の振動自体が抑
制され放射音の発生が抑制することができる。As another embodiment, the mass damper 1 described above is used.
The same effect can be obtained by arranging ribs at the same position as the mass damper 14 instead of No. 4. The length and thickness of this rib,
The loudness is determined by the radiated sound of the frequency to be reduced. Further, if a stronger rib is formed, the vibration itself of the independent exhaust passage side wall 21 can be suppressed and the generation of radiated sound can be suppressed regardless of the frequency.
【0035】他の実施例として、前記マスダンパ14の
代わりに、マスダンパと同様の位置に溶接により肉盛り
をしても同様の効果が得られる。この溶接の肉盛りの
量、幅については、低減したい周波数の放射音によって
決定される。また厚く、広範囲に肉盛りを施せば、周波
数に関係なく、独立排気通路側壁21の振動自体が抑制
され放射音の発生が抑制することができる。As another embodiment, instead of the mass damper 14, the same effect can be obtained by welding the pad at the same position as the mass damper by welding. The amount and width of the weld overlay are determined by the radiated sound of the frequency to be reduced. Further, if the thickness is thick and the padding is applied over a wide range, the vibration of the side wall 21 of the independent exhaust passage is suppressed irrespective of the frequency, and the generation of radiated sound can be suppressed.
【0036】[0036]
【発明の効果】請求項1乃至請求項4に係る発明によれ
ば、排気管側壁に質量体を取付けることによって、その
質量体が錘となり側壁の振動速度を減少させ、放射音の
発生を低減する。また、質量体の質量を変更させること
で、不快な周波数帯の放射音を選択的に低減することが
できる。According to the present invention, the mass body is attached to the side wall of the exhaust pipe so that the mass body serves as a weight to reduce the vibration speed of the side wall and reduce the generation of radiated sound. To do. Further, by changing the mass of the mass body, it is possible to selectively reduce the radiated sound in the unpleasant frequency band.
【0037】本発明によれば、遮音板を取りつける必要
がないため、排気マニホルドの過度の温度上昇を招くこ
とないため、排気マニホルドの信頼性を維持することが
できる。According to the present invention, since it is not necessary to attach the sound insulation plate, the temperature of the exhaust manifold is not excessively increased, so that the reliability of the exhaust manifold can be maintained.
【0038】また、排気マニホルドの板厚を増加させる
ことないため、SUSパイプ、SUS板のように熱容量
の小さい材料を使用することができる。したがって、排
気ガス浄化装置の暖気性能を確保し易くなる。Further, since the plate thickness of the exhaust manifold is not increased, a material having a small heat capacity such as SUS pipe and SUS plate can be used. Therefore, it becomes easy to secure the warm-up performance of the exhaust gas purification device.
【0039】請求項5に係る発明によれば、上記効果に
加えて、マスダンパ取付ブラケットと排気マニホルドの
線膨張係数が略同一であるため、排気マニホルドに熱膨
張による寸法変化が生じても、マスダンパとの接合部に
過度の応力が発生せず、排気マニホルドの信頼性が確保
できる。また、質量体とブラケットを別体に成形してい
るため、質量体の質量を調整することによって、様々な
形状の排気マニホルドに適用することができる。According to the invention of claim 5, in addition to the above effects, since the mass damper mounting bracket and the exhaust manifold have substantially the same linear expansion coefficient, even if the exhaust manifold has a dimensional change due to thermal expansion, the mass damper Excessive stress does not occur at the joint with and the reliability of the exhaust manifold can be secured. Further, since the mass body and the bracket are separately molded, the mass manifold can be applied to exhaust manifolds of various shapes by adjusting the mass of the mass body.
【図1】本実施例の排気管消音構造の上面図である。FIG. 1 is a top view of an exhaust pipe muffling structure of the present embodiment.
【図2】本実施例の排気管消音構造の正面図である。FIG. 2 is a front view of the exhaust pipe silencing structure of the present embodiment.
【図3】マスダンパ14の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the mass damper 14.
【図4】本実施例の消音効果を示すグラフである。
1…排気マニホルド、2…排気ガス浄化装置、3、4、
5、6…独立排気通路、7…独立排気通路集合部、8…
上部品、9…下部品、10…接合部、12…取付用ボル
ト穴、14…マスダンパ、16…取付フランジ、17、
18…取付用フランジ、21…独立排気通路側壁、22
…湾曲部、23…独立排気通路内壁、25…マス、26
…取付ブラケット、FIG. 4 is a graph showing the muffling effect of the present embodiment. 1 ... Exhaust manifold, 2 ... Exhaust gas purification device 3, 4,
5, 6 ... Independent exhaust passage, 7 ... Independent exhaust passage collecting portion, 8 ...
Upper part, 9 ... Lower part, 10 ... Joint part, 12 ... Mounting bolt hole, 14 ... Mass damper, 16 ... Mounting flange, 17,
18 ... Mounting flange, 21 ... Independent exhaust passage side wall, 22
... Curved part, 23 ... Independent exhaust passage inner wall, 25 ... Mass, 26
… Mounting brackets,
Claims (5)
ことを特徴とする内燃機関の排気マニホルド構造。1. An exhaust manifold structure for an internal combustion engine, wherein a mass body is provided on an outer surface of the exhaust manifold.
ドにおいて、前記独立排気通路のうちで最も軸方向長さ
が長い独立排気通路の側壁に質量体を設けたことを特徴
とする排気マニホルド構造。2. An exhaust manifold structure having a plurality of independent exhaust passages, wherein a mass body is provided on a side wall of the independent exhaust passage having the longest axial length among the independent exhaust passages.
ドにおいて、前記独立排気通路が集合する集合部を形成
する壁に質量体を設けたことを特徴とする排気マニホル
ド構造。3. An exhaust manifold structure having a plurality of independent exhaust passages, wherein a mass body is provided on a wall forming a gathering portion where the independent exhaust passages are gathered.
有する排気マニホルドにおいて、前記湾曲部又は屈曲部
の側壁に質量体を設けたことを特徴とする排気マニホル
ド構造。4. An exhaust manifold structure having an independent exhaust passage having a curved portion or a bent portion, wherein a mass body is provided on a side wall of the curved portion or the bent portion.
ニホルドと略同一の線膨張係数を有するブラケットに取
付られ、質量体が取りつけられたブラケットを排気マニ
ホルドの外表面に固着したことを特徴とする請求項1乃
至請求項4の排気マニホルド構造。5. The mass body according to any one of claims 1 to 4 is attached to a bracket having a linear expansion coefficient substantially the same as that of the exhaust manifold, and the bracket to which the mass body is attached is fixed to an outer surface of the exhaust manifold. The exhaust manifold structure according to any one of claims 1 to 4, wherein
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JP2002004931A JP2003206736A (en) | 2002-01-11 | 2002-01-11 | Structure of exhaust manifold |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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2002
- 2002-01-11 JP JP2002004931A patent/JP2003206736A/en not_active Withdrawn
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