JP2004076632A

JP2004076632A - エンジンの排気装置の支持構造

Info

Publication number: JP2004076632A
Application number: JP2002236477A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Ishimatsu; 石松　昭浩
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】排気マニホールドの熱膨張時の触媒コンバータの移動を許容できると共にエンジンと触媒コンバータとの組付時の位置ズレを吸収できるエンジンの排気装置の支持構造を提供すること。
【解決手段】触媒コンバータ９とエンジン１０とを、エンジン側取付ボルト孔４を設けたエンジン側取付面２と長孔の触媒コンバータ側取付ボルト孔５を設けた触媒コンバータ側取付面３を有するスティフナ１で連結した。このように構成することにより、排気マニホールド８の熱膨張時の触媒コンバータ９の移動を触媒コンバータ側取付ボルト孔５で吸収する。また、触媒コンバータ９の組付時の位置ズレを、エンジン側取付ボルト孔４と触媒コンバータ側取付ボルト孔５で吸収する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気マニホールドの集合部に触媒コンバータを配置したエンジンの排気装置の支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等のエンジンの排気装置には、排気ガス中の汚染物質を浄化するために排気通路の途中に触媒コンバータが設けられており、排気ガスを触媒コンバータを通過させることにより浄化した後大気中に放出するようにしている。この種のエンジンの排気装置は、浄化性能の向上を目的として高温の排気ガスを触媒中に通過させるために、排気マニホールドの集合部に触媒コンバータを配置する傾向がある。
【０００３】
しかしながら、重量の重い触媒コンバータを排気マニホールドの集合部直下に配置することで触媒コンバータを含めた排気マニホールドの固有振動数が低下し、エンジン加振力による共振によって排気マニホールドが破損する場合がある。そこで排気マニホールドが破損しないように排気マニホールドをエンジンあるいはトランスミッションに堅固に支持して振動を低減している。また、エンジン運転中、エンジン、排気マニホールドおよび触媒コンバータは、共に温度が上昇するが、排気ポートから排出された高温の排気ガスに直接接触する排気マニホールドおよび触媒コンバータの温度は、冷却水等によって冷却されたエンジン等の温度と比較して非常に高い温度となる。
【０００４】
このため排気マニホールドおよび触媒コンバータは、エンジン等と比較して熱膨張が大きくなり、この熱膨張差によって触媒コンバータをエンジン等に結合させる支持部材、排気マニホールドおよび触媒コンバータのケースに熱応力が発生する。この熱応力がエンジンの運転、停止によって繰り返し作用すると、金属疲労によって、支持部材、排気マニホールドおよび触媒コンバータのケースが疲労破壊し破損するおそれがある。
【０００５】
従来のエンジンの排気装置の支持構造として、例えば、特許文献１には、支持部材の両端部を排気マニホールドのブラケットおよびエンジン本体のブラケットに、それぞれボルトによって回動可能に連結したリンク機構を構成し、排気マニホールドおよび支持部材によって触媒コンバータの振動を抑制し、支持部材であるリンク機構で触媒コンバータの軸方向の移動の許容をすることにより、排気マニホールドおよび触媒コンバータとエンジン本体との熱膨張差を吸収して、熱応力による破損を防止しているものが開示されている。
【０００６】
また、従来の排気触媒コンテナの支持構造として、例えば、特許文献２には、触媒コンテナを支持するブラケットと触媒コンテナとの締結部に、排気マニホールドの膨張時の延びを吸収できるスライドブッシュを介在させて排気マニホールドの亀裂の発生を防止するものが開示されている。
【０００７】
また、従来のエンジンの排気系支持構造として、例えば、特許文献３には、エンジン側取付面と触媒コンバータ側取付面を触媒部の軸方向に対して垂直な面に略平行に位置させたスティフナを介して、触媒部をエンジンまたはトランスミッションに取付けることにより、排気マニホールドの熱膨張時の触媒部の軸方向の延びを吸収させるものが開示されている。
【０００８】
（特許文献１）
特開平１１−２２９８６３号公報
（特許文献２）
特開２０００−２９７６３８号公報
（特許文献３）
特開２００１−１９３４５０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のエンジンの排気装置の支持構造は、排気マニホールドの熱膨張による触媒コンバータの軸方向の移動を許容しているだけであり、エンジンと触媒コンバータの位置ズレを吸収できると共に、排気マニホールドの熱膨張による触媒コンバータの移動を許容できるものではなかった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、排気マニホールドの熱膨張による触媒コンバータの移動を許容できると共にエンジンと触媒コンバータとの組付時の位置ズレを吸収できるエンジンの排気装置の支持構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、エンジンの一側面に、排気マニホールドと該排気マニホールドに連結される触媒コンバータとを設け、該触媒コンバータを支持部材を介してエンジンに連結したエンジンの排気装置の支持構造において、前記支持部材を、エンジン側取付面と該エンジン側取付面にほぼ直交する触媒コンバータ側取付面とを有する板状部材で形成し、また、前記エンジン側取付面にエンジン側取付ボルト孔を穿設すると共に、前記触媒コンバータ側取付面に触媒コンバータ側取付ボルト孔を穿設し、さらに、前記触媒コンバータ側取付ボルト孔を、前記排気マニホールドの熱膨張時に前記触媒コンバータが移動する方向に一致する長孔に形成したことを特徴とする。
【００１１】
このように構成することにより、エンジンに対する触媒コンバータの組付時の位置ズレを、エンジン側取付ボルト孔と触媒コンバータ側取付面とで吸収すると共に、触媒コンバータ側取付面に形成した長孔により、排気マニホールドの熱膨張による触媒コンバータの移動を許容して、組付けによる初期応力と熱膨張による熱応力を低減させる。
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項２に記載した発明は、エンジンの一側面に、排気マニホールドと該排気マニホールドに連結される触媒コンバータとを設け、該触媒コンバータを支持部材を介してエンジンに連結したエンジンの排気装置の支持構造において、前記支持部材を、エンジン側取付面と該エンジン側取付面にほぼ直交する触媒コンバータ側取付面とで形成すると共に、前記エンジン側取付面に前記触媒コンバータ側取付面を相対移動させるガイド部を形成し、また、前記エンジン側取付面にエンジン側取付ボルト孔を穿設すると共に、前記触媒コンバータ側取付面に触媒コンバータ側取付ボルト孔を穿設し、さらに、前記ガイド部を、前記排気マニホールドの熱膨張時に前記触媒コンバータの移動を許容するように形成したことを特徴とする。
【００１３】
このように構成することにより、エンジンに対する触媒コンバータの組付時の位置ズレを、エンジン側取付ボルト孔と触媒コンバータ側取付面とで吸収すると共に、触媒コンバータ側取付面がエンジン側取付面に設けたガイド部に沿ってスライドすることにより、排気マニホールドの熱膨張時に触媒コンバータの移動を許容し、組付けによる初期応力と熱膨張による熱応力を低減させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施の形態を図１〜図３に基いて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、エンジン１０は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車に搭載するエンジンであり、クランク軸の軸心１９が車両の左右方向を指向するように配設されている。エンジン１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１に載置したシリンダヘッド１２と、シリンダヘッド１２に載置したシリンダヘッドカバー１３と、シリンダブロック１１の下面に取付けられたオイルパン（図示省略）を備えている。シリンダヘッド１２の前面部には、排気マニホールド８の各枝管が接続されており、これらの枝管の集合部１６に触媒コンバータ９の入口側が接続されている。また、触媒コンバータ９の出口側には接続フランジ１８を介して排気管１７の一端部が接続されており、この排気管１７の他端部はエンジン１０の下方に延ばされ、図示しない消音器を介して大気に開放されている。また、シリンダブロック１１の前面には、後述するスティフナ（支持部材）１のエンジン側取付面２を取付けるためのボス１１ａが突設されており、このボス１１ａには、取付ボルト１４を装着するボルト挿入孔（図示省略）が形成されている。また、触媒コンバータ９のケース側面には、スティフナ１の触媒コンバータ側取付面３を取付けるための取付ボルト１５のボルト挿入孔（図示省略）が形成されている。
【００１５】
図１及び図２に示すように、スティフナ１は、エンジン側取付面２と触媒コンバータ側取付面３がほぼ直交するように板状部材ではぼＬ字状に形成されている。スティフナ１のエンジン側取付面２には、エンジン側取付ボルト孔４が、また、スティフナ１の触媒コンバータ側取付面３には、触媒コンバータ側取付ボルト孔５が、それぞれ穿設されている。スティフナ１のエンジン側取付面２に穿設されたエンジン側取付ボルト孔４は、挿入する取付ボルト１４のボルト径より若干大きく形成されている。また、触媒コンバータ側取付面３に穿設された触媒コンバータ側取付ボルト孔５は上下方向（長径方向、図２矢印▲１▼参照）に長い長孔に形成されており、排気マニホールド８の熱膨張時に触媒コンバータ９が上下方向に距離Ｓだけスライド移動できるようになっている（図３参照）。また、触媒コンバータ側取付ボルト孔５の短径方向の幅、すなわち、前後方向（図２矢印▲２▼参照）の幅は取付ボルト１５のボルト径より若干大きく形成されている。
【００１６】
次に、本発明の第１実施形態に係るスティフナ１を利用して、触媒コンバータ９をエンジン１０に連結する組付けについて説明する。
図１及び図２に示すように、エンジン１０のシリンダブロック１１の前面に排気マニホールド８が取付けられ、この排気マニホールド８に、触媒コンバータ９、排気管１７が順次接続されている。触媒コンバータ９は、排気マニホールド８を介してエンジン１０のシリンダヘッド１２に連結されているため、触媒コンバータ９とエンジン１０の組付け位置は若干のズレが生じる場合がある。
まず、触媒コンバータ９をスティフナ１を介してエンジン１０のシリンダブロック１１に連結する場合、スティフナ１のエンジン側取付面２のエンジン側取付ボルト孔４を、シリンダブロック１１の前面に突設したボス１１ａのボルト挿入孔に位置合わせして、取付ボルト１４をエンジン側取付ボルト孔４とボルト挿入孔に螺着して、スティフナ１のエンジン側取付面２をエンジン１０のシリンダブロック１１に仮止めする。
次に、スティフナ１の触媒コンバータ側取付面３の触媒コンバータ側取付ボルト孔５を触媒コンバータ９のケース側面に形成したボルト挿入孔に位置合わせして、取付ボルト１５を触媒コンバータ側取付ボルト孔５とボルト挿入孔に螺着して、スティフナ１の触媒コンバータ側取付面３を、触媒コンバータ９に取付ける。
ここで、スティフナ１の触媒コンバータ側取付面３を、触媒コンバータ９のケース側面に位置決めするように取付ボルト１５を締め付けるが、この際、触媒コンバータ側取付ボルト孔５の短径方向の幅が取付ボルト１５のボルト径よりも大きく形成されているので、触媒コンバータ側取付面３は、触媒コンバータ側取付ボルト孔５の大きさの範囲内で上下及び前後へ移動して位置ズレを吸収できる。また、エンジン側取付ボルト孔４は、取付ボルト１４のボルト径よりも大きく形成されているので、エンジン側取付面２は、エンジン側取付ボルト孔４の大きさの範囲内で上下及び左右に移動して位置ズレを吸収できる。その後、スティフナ１のエンジン側取付面２を、取付ボルト１４を締め付けて、エンジン１０のシリンダブロック１１に固定する。
【００１７】
次に、本発明の第２実施形態を図４〜図６に基いて説明する。
図４〜図６に示すようにスティフナ（支持部材）１ａは、エンジン側取付面２ａと触媒コンバータ側取付面３ａが直交するように形成されている。また、エンジン側取付面２ａには、一対のほぼＺ字状の板状部材６ａ、６ａを、触媒コンバータ取付面３ａの板厚よりも大きい間隔で対向させて、エンジン側ガイド部７ａが設けられている。一方、触媒コンバータ側取付面３ａの後端には、エンジン側ガイド部７ａに収容される触媒コンバータ側ガイド部３ｂが、ほぼＴ字状に取付けられている。そして、エンジン側ガイド部７ａ内に触媒コンバータ側ガイド部３ｂを収容してエンジン側取付面２ａに対して触媒コンバータ側ガイド部３ｂを上下方向（図６矢印▲５▼参照）に移動可能とする。このようにすることにより、排気マニホールド８の熱膨張時には、触媒コンバータ９は、触媒コンバータ側取付面３ａの触媒コンバータ側ガイド部３ｂがエンジン側ガイド部７ａに沿ってスライドして触媒コンバータ９の上下方向の移動を許容できるようになっている。
また、スティフナ１ａのエンジン側取付面２ａには、エンジン側取付ボルト孔４ａが、さらに、スティフナ１ａの触媒コンバータ側取付面３ａには、触媒コンバータ側取付ボルト孔５ａが、それぞれ穿設されている。そして、エンジン側取付ボルト孔４ａと触媒コンバータ側取付ボルト孔５ａは、挿入する取付ボルト（図示省略）のボルト径より若干大きく形成されている。
【００１８】
次に、本発明の第２実施形態に係るスティフナ１ａを利用して、触媒コンバータ９をエンジン１０に連結する組付けについて説明する。本発明の第１実施形態と同様に、触媒コンバータ９をスティフナ１ａを介してエンジン１０のシリンダブロック１１に連結する場合、まず、スティフナ１ａのエンジン側取付面２ａのエンジン側取付ボルト孔４ａを、シリンダブロック１１の前面に突設したボス１１ａのボルト挿入孔に位置合わせして、取付ボルト１４をエンジン側取付ボルト孔４ａとボルト挿入孔に螺着して、スティフナ１ａのエンジン側取付面２ａをエンジン１０のシリンダブロック１１に仮止めする。
次に、スティフナ１ａの触媒コンバータ側取付面３ａの触媒コンバータ側取付ボルト孔５ａを触媒コンバータ９のケース側面に形成したボルト挿入孔に位置合わせして、取付ボルト１５を触媒コンバータ側取付ボルト孔５ａとボルト挿入孔に螺着して、スティフナ１ａの触媒コンバータ側取付面３ａを触媒コンバータ９に取付ける。
ここで、スティフナ１ａの触媒コンバータ側取付面３ａを、触媒コンバータ９のケース側面に位置決めするように取付ボルト１５を締め付けるが、この際、エンジン側取付ボルト孔４ａと触媒コンバータ側取付ボルト孔５ａは、取付ボルト１４及び１５のボルト径よりも大きく形成されているので、エンジン側取付面２ａ及び触媒コンバータ側取付面３ａは、エンジン側取付ボルト孔４ａ及び触媒コンバータ側取付ボルト孔５ａの大きさの範囲内で移動する。その後、スティフナ１ａのエンジン側取付面２ａを、取付ボルト１４を締め付けて、エンジン１０のシリンダブロック１１に固定する。
なお、本発明の第２実施形態に係るスティフナ１ａは、エンジン側取付面２ａと触媒コンバータ側取付面３ａは、エンジン側ガイド部７ａと触媒コンバータ側ガイド部３ｂが分離するように構成されているので、スティフナ１ａを取付ける場合、エンジン側取付面２ａと触媒コンバータ側取付面３ａを組付けた状態で取付けるか、または、エンジン側取付面２ａをエンジン１０のシリンダブロック１１に取付けた後に、触媒コンバータ側取付面３ａの触媒コンバータ側ガイド部３ｂをエンジン側取付面２ａのエンジン側ガイド部７ａに連結するようにしてもよい。
【００１９】
以上のように構成された本実施形態の作用について次に説明する。
エンジン１０の排気ポートから排出された排気ガスは、排気マニホールド８及び触媒コンバータ９を通り触媒コンバータ９で浄化された後、排気管１７を通り図示しない消音器を介して大気に排出される。エンジン運転中にエンジン１０の加振力により排気マニホールド８及び触媒コンバータ９に振動が伝わるが、上下方向の振動（図２矢印▲１▼参照）は排気マニホールド８をエンジン１０に堅固に結合することで抑制できる。また、左右方向の振動（図１矢印▲３▼参照）及び前後方向の振動（図２矢印▲２▼参照）は、触媒コンバータ９はスティフナ１またはスティフナ１ａを介しエンジン１０に支持されているので抑制することができる。
【００２０】
第１実施形態に係るスティフナ１を利用する場合、エンジン１０に対する触媒コンバータ９の組付時の上下方向（図２矢印▲１▼参照）及び左右方向（図１矢印▲３▼参照）の位置ズレは、スティフナ１のエンジン側取付面２に穿設されたエンジン側取付ボルト孔４の大きさが取付ボルト１４のボルト径よりも若干大きく形成されているので、エンジン側取付ボルト孔４により吸収する。また、前後方向（図２矢印▲２▼参照）の位置ズレは、触媒コンバータ側取付面３に穿設された触媒コンバータ側取付ボルト孔５の短径方向の幅、すなわち、前後方向の幅が取付ボルト１５のボルト径よりも若干大きく形成されているので、触媒コンバータ側取付ボルト孔５により吸収する。
また、触媒コンバータ９は、取付ボルト１５が触媒コンバータ側取付面３の触媒コンバータ側取付ボルト孔５の長孔に沿って距離Ｓの範囲でスライドできるので、排気マニホールド８および触媒コンバータ９とエンジン１０との熱膨張差が生じた場合、触媒コンバータ９が上下方向（図２矢印▲１▼方向）に移動することにより、熱膨張時の熱応力を吸収することができる。（図３参照）
【００２１】
第２実施形態に係るスティフナ１ａを利用する場合、エンジン１０に対する触媒コンバータ９の組付時の上下方向（図２矢印▲１▼参照）及び左右方向（図１矢印▲３▼参照）の位置ズレは、エンジン側取付面２ａに穿設されたエンジン側取付ボルト孔４ａの大きさが取付ボルト１４のボルト径よりも若干大きく形成されているので、エンジン側取付ボルト孔４ａにより吸収する。また、前後方向（図２矢印▲２▼参照）の位置ズレは、触媒コンバータ側取付面３ａに穿設された触媒コンバータ側取付ボルト孔５ａの大きさが取付ボルト１５のボルト径よりも若干大きく形成されているので、触媒コンバータ側取付ボルト孔５ａにより吸収する。
また、触媒コンバータ９は、触媒コンバータ取付面３ａの触媒コンバータ側ガイド部３ｂがエンジン側取付面２ａのエンジン側ガイド部７ａに沿ってスライドできるので、排気マニホールド８および触媒コンバータ９とエンジン１０との間に熱膨張差が生じた場合、触媒コンバータ９が上下方向に移動することにより、熱膨張時に発生する熱応力を吸収することができる。（図４参照）
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載した発明によれば、触媒コンバータとエンジンの一側面部を、エンジン側取付ボルト孔を設けたエンジン側取付面と、長孔の触媒コンバータ側取付ボルト孔を設けた触媒コンバータ側取付面がほぼ直交するように形成した支持部材を介して連結したので、エンジンに対する触媒コンバータの組付時の位置ズレを、エンジン側取付ボルト孔と触媒コンバータ側取付面で吸収することができる。また、排気マニホールドの熱膨張時に、触媒コンバータ側取付面に形成した長孔に沿って触媒コンバータがスライドすることができる。その結果、触媒コンバータ組付による初期応力と熱膨張による熱応力を低減させて、排気マニホールド及び触媒コンバータの破損を防止することができる。
【００２３】
請求項２に記載した発明によれば、触媒コンバータとエンジンの一側面部を、エンジン側取付ボルト孔を設けたエンジン側取付面と触媒コンバータ側取付ボルト孔を設けた触媒コンバータ側取付面がガイド部によりほぼ直交してスライドする支持部材を介して連結したので、エンジンに対する触媒コンバータの位置ズレを、エンジン側取付ボルト孔と触媒コンバータ側取付面で吸収することができる。また、排気マニホールドの熱膨張時に触媒コンバータ取付面が触媒コンバータと共にエンジン側取付面に設けたガイド部に沿って上下方向にスライドすることができる。その結果、触媒コンバータ組付による初期応力と熱膨張による熱応力を低減させて、排気マニホールド及び触媒コンバータの破損を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンの排気装置の支持構造を示す斜視図である。
【図２】図１に示すエンジンの排気装置の支持構造の側面図である。
【図３】図１に示すエンジンの排気装置の支持構造において、排気マニホールドが熱膨張した時の触媒コンバータの移動を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るエンジンの排気装置の支持構造の斜視図である。
【図５】図４に示すエンジンの排気装置の支持構造の平面図である。
【図６】図４に示すエンジンの排気装置の支持構造の側面図である。
【符号の説明】
１，１ａ　　　ステイフナ（支持部材）
２，２ａ　　　エンジン側取付面
３，３ａ　　　触媒コンバータ側取付面
３ｂ　　　　　触媒コンバータ側ガイド部
４，４ａ　　　エンジン側取付ボルト孔
５，５ａ　　　触媒コンバータ側取付ボルト孔
７ａ　　　　　エンジン側ガイド部
８　　　　　　排気マニホールド
９　　　　　　触媒コンバータ
１０　　　　　　エンジン
１４，１５　　　取付ボルト

Claims

エンジンの一側面に、排気マニホールドと該排気マニホールドに連結される触媒コンバータとを設け、該触媒コンバータを支持部材を介してエンジンに連結したエンジンの排気装置の支持構造において、
前記支持部材を、エンジン側取付面と該エンジン側取付面にほぼ直交する触媒コンバータ側取付面とを有する板状部材で形成し、また、前記エンジン側取付面にエンジン側取付ボルト孔を穿設すると共に、前記触媒コンバータ側取付面に触媒コンバータ側取付ボルト孔を穿設し、さらに、前記触媒コンバータ側取付ボルト孔を、前記排気マニホールドの熱膨張時に前記触媒コンバータが移動する方向に一致する長孔に形成したことを特徴とするエンジンの排気装置の支持構造。
エンジンの一側面に、排気マニホールドと該排気マニホールドに連結される触媒コンバータとを設け、該触媒コンバータを支持部材を介してエンジンに連結したエンジンの排気装置の支持構造において、
前記支持部材を、エンジン側取付面と該エンジン側取付面にほぼ直交する触媒コンバータ側取付面とで形成すると共に、前記エンジン側取付面に前記触媒コンバータ側取付面を相対移動させるガイド部を形成し、また、前記エンジン側取付面にエンジン側取付ボルト孔を穿設すると共に、前記触媒コンバータ側取付面に触媒コンバータ側取付ボルト孔を穿設し、さらに、前記ガイド部を、前記排気マニホールドの熱膨張時に前記触媒コンバータの移動を許容するように形成したことを特徴とするエンジンの排気装置の支持構造。