JP2006070712A

JP2006070712A - 自動車の排気装置

Info

Publication number: JP2006070712A
Application number: JP2004251632A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Okamura; 和美岡村; Hirobumi Yoshiyama; 博文吉山; Takeshi Ogawa; 剛小川; Tsunao Yajima; 綱夫矢嶋
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】後方排気形式の横置きエンジンに関し、排気過給器とこれに隣接して配設された排気浄化装置とを含む排気装置の振動を合理的に吸収する。
【解決手段】排気系５の排気過給器８に連結された直結キャタライザ１０と、その下流の湾曲管１４との間に第２フレキシブルジョイント１６が介装され、湾曲管１４とその下流の下流側キャタライザ１１との間に第１フレキシブルジョイント１５が介装されている。第１フレキシブルジョイント１５の一対の軸部１８ａ、１８ａを結ぶ仮想直線２４はクランク軸４と略並行に位置しており、第２フレキシブルジョイント１６の一対の軸部１８ａ、１８ａを結ぶ仮想直線２５はクランク軸４に対して傾斜しおり、車体後方から見たときに、車体前後方向中心線側の軸部１８ａがクランク軸４から相対的に遠くに位置している。
【選択図】図１１

Description

本発明は、自動車の排気装置に関するものである。

近時の自動車は、車両から排出する排気ガスの浄化のためにキャタライザなどの排気浄化装置を組み込んだ排気装置が採用されている。排気浄化装置は重量物であり、このことから排気浄化装置が振動系のマスを構成して騒音などの問題を引き起こす要因になることから、この排気装置の振動を吸収するためにフレキシブルジョイント（球面継手）が組み込まれている。

特許文献１、２は、後方排気形式の横置きエンジンに関し、２つのフレキシブルジョイントを採用した排気装置を開示している。すなわち、特許文献１、２の排気装置は、排気マニホールドから後斜め下方に傾斜して配置された上流側排気管と、フロア下に略水平に配置された排気浄化装置との間を湾曲管で接続し、この湾曲管の上流端と下流端に、夫々、フレキシブルジョイントを介装されている。なお、フレキシブルジョイントに関し、特許文献２は、直径方向に対向して配置された一対のボルト、ナットからなる軸部にスプリングを配置したフレキシブルジョイントを開示している。

ところで、排気浄化装置は一般的に温間時に機能を発揮する特性を有し、このことから冷間始動時に排気浄化装置を早期に所定温度まで上昇させてエンジン始動直後から排気の浄化ができるように排気浄化装置をエンジンの近傍に配設することが行われており、この排気浄化装置の典型例が、いわゆる直結キャタライザである。

特許文献３は、後方排気形式の横置き直列多気筒エンジンに関連した、直結キャタライザを備えた排気装置の典型例を開示している。具体的には、特許文献３に開示の排気装置は、エンジンの車体後方且つ近傍に後斜め下方に傾斜して配置された直結キャタライザを有し、この直結キャタライザは、その上流端がフレキシブルジョイントを介して排気マニホールドに連結され、下流端が湾曲管及びフレキシブルチューブを介して、フロア下に略水平に配置された下流側キャタライザに連結されている。

この特許文献３に開示の排気装置によれば、車体前後方向中心軸に沿って排気装置が配置されていることから、上述したフレキシブルジョイントとフレキシブルチューブとの組み合わせで、エンジン振動（主にローリング振動）に伴う、直結キャタライザを含む排気装置の上下振動を効果的に吸収することができる。
特開２０００−３４５８３７号公報特開平５−１５３０号公報実開平４−１０５９３１号公報

ところで、過給のために排気過給器を排気系に組み込んだエンジンの冷間始動時の排気浄化性能を高めるためには排気過給器の近傍に排気浄化装置を配設するのが好ましい。しかし、このような構成を採用したときには、排気過給器及び排気浄化装置が共に重量物であり、しかも排気過給器は、排気エネルギを効果的に取り込むには、排気マニホールドの排気出口に直接的に連結されるのが好ましいことから、排気過給器及び排気浄化装置は片持ち状態で排気マニホールドに支持された状態となり、排気過給器及び排気浄化装置をマスとする付加的な振動系を構成することになる。

つまり、排気過給器の近傍に排気浄化装置を配設した排気装置の場合、エンジン、排気過給器、排気浄化装置などを含む主なる振動系に、排気過給器及び排気浄化装置の付加的な振動系が加わることになるため、特許文献３の構成を採用しても振動を効果的に吸収するのが難しい。

本発明の目的は、後方排気形式の横置きエンジンに関し、排気過給器とこれに隣接して配設された排気浄化装置とを含む自動車の排気装置を前提として、排気装置の振動を合理的に吸収することのできる自動車の排気装置を提供することにある。

図１、図２は、横置き直列多気筒エンジン１００の車体後方側に取り付けた排気マニホールド１０１に排気過給器１０２を連結し、更に、排気過給器１０２の車幅方向外方に向けて開放した取付フランジ１０２ａに排気浄化装置１０３を連結した場合に、排気過給器１０２及び排気浄化装置１０３をマスとする付加的な振動系に関する図である。

エンジン１００を車幅方向から見た図１に図示するように、排気マニホールド１０１の下方に向けた排気出口フランジ１０１ａに連結された排気過給器１０２及びこれに連結された排気浄化装置１０３は、エンジン１００の振動（典型的にはローリング振動）によって、車体前後方向に沿った鉛直面１０４（図３）上で、矢印Ａ方向に揺動することになる。

図２はエンジン１００を後方から見た図である。上述した排気過給器１０２の車幅方向に向けたフランジ１０２ａに連結された排気浄化装置１０３は、排気過給器１０２を介して排気マニホールド１０１に片持ち支持された状態にあり、したがって、排気浄化装置１０３はエンジン１００の振動によって、車幅方向に沿った鉛直面１０５（図３）上で、矢印Ｂ方向の揺動することになる。なお、図１、図２の黒丸Ｍは排気浄化装置１０３と排気過給器１０２の全体的なマスを示し、矢印Ｂの方向は、排気マニホールド１０１で片持ち支持されたアーム１０６の延び方向によって決まるが、排気マニホールド１０１の支持点からマスＭが車幅方向にオフセットしている場合（図２では、図面に向かって右方向にオフセット）には右肩上がりの方向になる。

片持ち支持された排気過給器１０２及び排気浄化装置１０３は、排気浄化装置１０３の吐出口１０３ａが、エンジンの振動によって、図３から理解できるように、車体前後方向に沿った鉛直面１０４上の矢印Ａ方向の振動と、車幅方向に沿った鉛直面１０５上の矢印Ｂ方向の振動とを合成した方向Ｃに振動し、この合成した振動は、車体前後方向に沿った鉛直面１０４と車幅方向に沿った鉛直面１０５とに挟まれた鉛直面１０６上で発生する。この鉛直面１０６は、車体前後方向に沿った鉛直面１０４から角度θ傾斜して位置しており（θ＜９０度）、また、振動方向Ｃは、図３で説明すれば右肩上がりに傾斜している。

このことから、排気浄化装置１０３の吐出口１０３ａは、前後方向に沿った鉛直面１０４から角度θ傾斜した鉛直面１０６上で、右肩上がりに傾斜した方向Ｃに揺動する。排気浄化装置１０３の吐出口１０３ａは、傾斜した鉛直面１０６上で車幅方向の成分ｘと上下方向の成分ｙとを含む揺動運動する。他方、エンジン１００、排気過給器１０２、排気浄化装置１０３などを含む全体的な主なる振動系は、エンジン１００のローリング振動に伴って上下方向に揺動する。

本願発明者は、エンジン１００、排気マニホールド１０１、排気過給器１０２、排気浄化装置１０３の全体的な主なる振動系と、排気過給器１０２と排気浄化装置１０３とを片持ち支持させること伴う付加的な振動系とを分けて検討することで本発明を案出するに至ったものである。すなわち、本発明は、付加的な振動系の上下振動を効果的に吸収できるようにフレキシブルジョイントを配設して、このフレキシブルジョイントで付加的な振動系の振動を吸収させ、主なる振動系の上下振動は別のフレキシブルジョイントで吸収させることで、排気装置の全体的な振動を合理的に吸収させるようにしたものである。

より具体的に説明すると、本発明のエンジンの排気装置は、
クランク軸を車幅方向に向けて車両に搭載される横置き直列多気筒エンジンの車体後方側の側面に取り付けられた排気マニホールドと、該排気マニホールドの集合部下流の排気出口フランジに連結された排気過給器と、該排気過給器から車幅方向に吐出される排気ガスの流れ方向の向きを車体後方に変える第１湾曲管の直下流で排気ガスを浄化し且つ車体前後方向中心線から車幅方向外方側にオフセットして配置された第１排気浄化装置と、車体前後方向中心線に隣接して車体後方に向けて延び且つ車体下部に略水平に配置された下流側排気通路と、前記第１排気浄化装置と前記下流側排気通路との間を連結する第２湾曲管とを有し、該第２湾曲管が、側面視したときに、その上流端が相対的に上に位置し下流端が下に位置するように傾斜し、平面視したときに、その上流端が車体前後方向中心線から車幅方向外方側にオフセットして位置し、下流端が車体前後中心線に隣接して位置するように湾曲した形状を有するエンジンの排気装置であって、
前記第２湾曲管は、その下流端が第１フレキシブルジョイントを介して前記下流側排気通路に連結され、上流端が第２フレキシブルジョイントを介して前記第１排気浄化装置に連結され、
前記第１、第２のフレキシブルジョイントは、直径方向に離間した一対の軸部とスプリングとを備え、
前記第１のフレキシブルジョイントは、その一対の軸部を結ぶ第１仮想直線が前記エンジンのクランク軸と略並行となるように配置され、
前記第２のフレキシブルジョイントは、その一対の軸部を結ぶ第２仮想直線が、前記エンジンのクランク軸に関して傾斜するように配置され、
該第２のフレキシブルジョイントの車体前後方向中心線側の軸部が前記エンジンのクランク軸に相対的に遠く、車幅方向外方側の軸部が前記エンジンのクランク軸から相対的に車体後方側に近くに位置していることを特徴とする。

エンジン、排気過給器、第１排気浄化装置を含む全体的な主なる振動系の振動は、第２湾曲管と下流側排気通路との間に介装した第１フレキシブルジョイントによって吸収される。そして、この第１フレキシブルジョイントの一対の軸部をクランク軸と略並行に配設することにより（図５）、上記主なる振動系の上下振動に対して第１フレキシブルジョイントが円滑な屈曲動作することから、この第１フレキシブルジョイントによって、エンジン、排気過給器、第１排気浄化装置を含む全体的な主なる振動系の振動を円滑に吸収することができる。

他方、排気マニホールドに実質的に片持ち支持された状態の第１排気浄化装置の下流端の揺動は、図１〜図４を参照して説明したように、車体前後方向の鉛直面１０５に対して角度θ傾斜した鉛直面１０６上で発生し、また、この傾斜した鉛直面１０６上において、傾斜した矢印Ｃの方向の運動である。

ところで、傾斜した鉛直面１０６は、第１排気浄化装置が車体前後方向中心線から車幅方向外方にオフセットしている場合には、車体前後方向中心線に近い側がクランク軸に相対的に近く、オフセットした側がクランク軸から相対的に遠ざかるように傾斜することになる。そして、この傾斜した鉛直面１０６上の振動方向Ｃは、車体前後方向中心線に近い側がクランク軸に相対的に近く、オフセットした側がクランク軸から相対的に遠ざかる方向に傾斜している（図４、図１１）。

第１排気浄化装置は、その下流端と第２湾曲管との間に第２フレキシブルジョイントが配設されているため、この第２フレキシブルジョイントによって、第１排気浄化装置の下流端の矢印Ｃ方向の揺動は吸収される。そして、この第１排気浄化装置の下流端の揺動方向Ｃは、上述したように傾斜している。第２フレキシブルジョイントの一対の軸部のうち、車体戦後方向中心線側の軸部をエンジンのクランク軸から相対的に遠く、車幅方向外方側の軸部を前記エンジンのクランク軸に対して相対的に近くなるように配設することにより、この付加的な振動系の傾斜した方向Ｃの振動に対して第１フレキシブルジョイントが円滑な屈曲動作することから、この第２フレキシブルジョイントによって、片持ち支持状態の排気過給器、第１排気浄化装置の付加的な振動系の振動を円滑に吸収することができる。

本発明の好ましい実施の形態では、第２フレキシブルジョイントの屈曲運動が、図３を参照した第１排気浄化装置の下流端の揺動振動の傾斜した鉛直面１０６に沿った動きとなるように、第２フレキシブルジョイントの一対の軸部を結ぶ仮想直線が、鉛直面１０６上に存在するように、平面視したときに、第２フレキシブルジョイントの一対の軸部のうち、車体戦後方向中心線側の軸部がエンジンのクランク軸から相対的に近く、車幅方向外方側の軸部が前記エンジンのクランク軸に対して相対的に遠くなるように配設される（図５）。

本発明の好ましい実施の形態では、第２フレキシブルジョイントの一対の軸部間を結ぶ仮想直径が、第１排気浄化装置の揺動方向Ｃに対して直交するように、車体中心軸線側の軸部が相対的に上に位置し、車幅方向外方側の軸部が下に位置するように上下方向に傾斜して配置される（図１１）。

また、本発明の好ましい実施の形態では、排気過給器が連結される排気マニホールドの排気出口フランジが、エンジンの気筒配列方向の中心からエンジンの一端側にオフセットして配置され、これにより、車体前後方向中心線から車幅方向にオフセットして配置される第１排気浄化装置のオフセット量を小さくすることができる。

更に、本発明の好ましい実施の形態では、第１排気浄化装置の本体が撓み変形可能なブラケットを介してエンジンに搭載されている。これにより、排気マニホールドに片持ち支持される排気過給器及び第１排気浄化装置の重量の一部をエンジンに弾性的に担わせることができることから、排気過給器及び第１排気浄化装置の振動を低減することができる。このブラケットは鉄板で作られているのが好ましく、排気系の熱膨張を、その撓み変形で吸収しつつ排気過給器と第１排気浄化装置を支持することができる。

本発明の実施の形態では、排気マニホールドの枝管がエンジンの排気ポートの出口の孔中心から上方に延びており、これにより排気マニホールドの集合部がエンジンの排気ポートの出口の孔中心よりも高所に位置する形状を有する。これにより、後方排気形式のエンジンにおいて、エンジン後方に隣接して配置される排気過給器及び排気浄化装置の設置空間の上下寸法を拡大することができ、これにより、設置スペースに余裕を与えることができる。

本発明の好ましい実施の形態では、第２湾曲管の下流側に、水平に位置する第２排気浄化装置とフレキシブルチューブとを有し、これによりエンジンから排出された排気ガスを車体後方に吐出させるために車体下部に配置される排気装置の水平部の振動をフレキシブルチューブによって吸収することができる。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。

図５は自動車の前部の概要を示す平面図である。図５を参照して、自動車１の前部のエンジンルーム２には、４気筒直列エンジン３がそのクランク軸４を車幅方向に向けた、いわゆる横置きに搭載されている。横置きエンジン３は前方吸気、後方排気の形式が採用され、横置きエンジン３には、車体前方側の側面に吸気系（図示せず）が取り付けられ、車体後方側の側面に排気系５が取付けられている。図５に図示の参照符号７は前輪であり、Ｌは車体前後方向に延びる中心線（車体前後方向中心線という）である。なお、エンジン３の説明においては、クランク軸４の延び方向を基準に前後という言葉を使い、変速機６を配置した端を後端と呼び、反対側の端を前端と呼ぶ。

エンジン３は排気過給器８を含み、排気過給器８は、そのコンプレッサ部８ａとタービン部８ｂとがクランク軸４の延び方向（車幅方向）に並んで位置するように配置されている。そして、コンプレッサ部８ａは車体前後方向中心線Ｌ_０側に位置し、タービン部８ｂが車幅方向外方側に位置している。排気過給器８は従来と同様に排気エネルギを使って過給を行う。

エンジン３の排気系５は、排気の流れ方向に沿って順に、エンジン３の各気筒の排気ポートに接続された排気マニホールド９、排気過給器８（タービン）、湾曲部１０ｄを含む直結キャタライザ１０、下流側キャタライザ１１、プリサイレンサ１２、図外のメインサイレンサを有し、下流側キャタライザ１１とプリサイレンサ１２との間にフレキシブルチューブ１３が介装され、このフレキシブルチューブ１３によって下流側キャタライザ１１の振動が吸収される。

図６は、排気過給器８を含む排気系５の概略側面図である。直結キャタライザ１０は、車体後方に向かうに従って低位となる後斜め下方に傾斜して配置され、その下流端の吐出口は湾曲管１４を介して下流側キャタライザ１１に連結され、この下流側キャタライザ１１は、水平方向且つ後方に向けて延びている。湾曲管１４は、側面視したときに、後斜め下方に傾斜した後に湾曲して水平方向に延びる湾曲形状を有し（図６）、また、平面視したときに、車体後方に向かうに従って車体前後方向中心線Ｌ_０に近づいた後に車体前後方向中心線Ｌ_０に沿って下方に延びる湾曲形状を有する（図５）。

湾曲管１４は、その下流端が、第１フレキシブルジョイント１５を介して下流側キャタライザ１１と連結されている。湾曲管１４の上流端は、第２のフレキシブルジョイント１６を介して直結キャタライザ１０と連結されている。

実施例で採用した第１、第２のフレキシブルジョイント１５、１６は、前述した特許文献２（特開平５−１５３０号公報）に開示の一対の軸部及びスプリングを備えた形式のフレキシブルジョイントが採用されている。したがって、第１、第２のフレキシブルジョイント１５、１６の詳細な構造の詳細な説明は、特許文献２を援用することにより省略するが、その概要を図７に基づいて説明する。図７は、湾曲管１４と下流側キャタライザ１１との間に介装した第１フレキシブルジョイント１５を図示してあるが、第２のフレキシブルジョイント１６の構造も同じである。湾曲管１４の下流端のジョイントフランジ１４ａと、下流側キャタライザ１１の上流端のジョイントフランジ１１ａは、そのいずれか一方（図示の例では下流側キャタライザ１１のジョイントフランジ１１ａ）が曲面形状を有し、このジョイントフランジ１１ａの曲面と相補的な曲面形状を備えた摺接体１７がジョイントフランジ１１ａ、１４ａとの間に配設されている。そして、２つの互いに対向するジョイントフランジ１１ａ、１４ａは、直径方向に対向した位置に設けられた一対のボルト１８とナット１９とで規定される所定長さの軸部１８ａに設けられたスプリング２０によって、互いに接近する方向に付勢されている。この一対のボルト１８、ナット１９及びスプリング２０を使ったフレキシブルジョイント１５（１６）は、全方位に屈曲することができる球面継手を構成するものであるが、直径方向に離間した一対の軸部１８ａを結ぶ仮想直線を中心とした屈曲変形が特に容易であるという特徴を備えている。

前述した図５を参照して、排気マニホールド９は、各気筒に連結された４本の枝管９ａが合流した集合部下流に排気出口フランジ９ｂを有する。排気出口フランジ９ｂは、エンジン排気過給器８及びその後続の直結キャタライザ１０の設置空間を確保するために、排気出口フランジ９ｂは、エンジン３の気筒配列方向の中心からエンジン後端側（車体前後方向中心線Ｌ_０側）にオフセットして配置されている。

図８は、排気マニホールド９を車幅方向から見た側面図である。排気マニホールド９は、各枝管９ａがエンジン３から車体後方に遠ざかるに従って徐々に高所に位置するように後方に向かって斜め上方に傾斜した形状を有し、これにより集合部をエンジンの排気ポートの出口の孔中心線Ｌ_１よりも高所に位置させることにより、下方に向けて開放した排気出口フランジ９ｂを極力高所に位置させるようにしてある。

図９は、排気過給器８をエンジン３の後端側から見た側面図である。排気過給器８は、上方に向けて開放した入口側接続フランジ８ｃと、車幅方向且つエンジン３の後端側に向けて開放した出口側接続フランジ８ｄとを有し、入口側接続フランジ８ｃによって排気マニホールド９に連結され、出口側接続フランジ８ｂによって直結キャタライザ１０に連結される。

図１０は、直結キャタライザ１０を車体前後方向中心線Ｌ_０側から車幅方向外方に向かって見た側面図であり、図１１は直結キャタライザ１０を車体後方側から見た図である。直結キャタライザ１０は、排気過給器８の出口側接続フランジ８ｄと対面する入口側接続フランジ１０ａを有し、この入口側接続フランジ１０ａを備えた湾曲部１０ａの下流端の本体１０ｂが後方且つ斜め下方に傾斜して延び、本体１０ｂの後端つまり下流端にジョイントフランジ１０ｃが形成されている。このジョイントフランジ１０ｃは前述した第２のフレキシブルジョイント１６の一部を構成するものである。直結キャタライザ１０は、その本体１０ｂの部分がＬ字状の鉄板製のブラケット２１を介してエンジン３に搭載されている。このブラケット２１は、直結キャタライザ１０及びエンジン３の振動を受けて撓み変形することができる。また、鉄板製のブラケット２１で直結キャタライザ１０をエンジン３に連結することで、排気系５の熱膨張を吸収しつつ直結キャタライザ１０を支持することができる。

図１２は、湾曲管１４を上から見た平面図である。湾曲管１４の上流端に設けられたジョイントフランジ１４ｂは、前述した直結キャタライザ１０のジョイントフランジ１０ｃと協同して前述した第２のフレキシブルジョイント１６を構成し、他方、湾曲管１４の下流端のジョイントフランジ１４ａは、水平方向後方に延びる下流側キャタライザ１１の上流端のジョイントフランジ１１ａと協同して前述した第１のフレキシブルジョイント１５を構成する。

図１３は、図１０〜図１２に図示した排気部品を互いに連結した排気系５を車体（図示せず）に搭載した状態の平面図である。車体フロアの下に位置して水平方向に延びる下流側キャタライザ１１は、その両流端部の左右に配置した制振ゴム２２とアーム２３とを使って上下に揺動可能に車体に取り付けられており、同じように、プリサイレンサ１２も左右に配置された制振ゴム２２とアーム２３とを使って上下に揺動可能に車体に取り付けられている。

前述したように、第１のフレキシブルジョイント１５は、略水平に位置する湾曲管１４の下流端と、水平に配置された下流側キャタライザ１１の上流端との間に介装されている。図１３から理解できるように、第１フレキシブルジョイント１５の一対の軸部１８ａ、１８ａは、水平面上で車幅方向に互いに離間して位置し、これら軸部１８ａと１８ａとを結ぶ第１仮想直線２４は水平面上で車体前後方向中心線Ｌ_０とほぼ直交している。このように、第１フレキシブルジョイント１５の軸部１８ａと１８ａを結ぶ仮想直線２４を車体前後方向中心線Ｌ_０に対してほぼ直交して位置するように第１フレキシブルジョイント１５を設定することにより、第１フレキシブルジョイント１５は容易に上下方向に屈曲動作することができる。

他方、追加のフレキシブルジョイント１６は、図３を参照して前述したように、直結キャタライザ１０の下流端が、傾斜した鉛直面１０６上で傾斜した方向Ｃに揺動することに対して、この直結キャタライザ１０の下流端の揺動方向に対して円滑に屈曲動作するように一対の軸部１８ａ、１８ａを結ぶ仮想直線２５を配置してあるため、直結キャタライザ１０の下流端の揺動を円滑に吸収することができる。

具体的には、追加のフレキシブルジョイント１６の一対の軸部１８ａ、１８ａの仮想直線２５は、図５を参照して平面視したときに、車体前後方向中心線Ｌ_０側の軸部１８ａがクランク軸４に相対的に近く、車幅方向外方側の軸部１８ａがクランク軸４から相対的に遠くに位置する傾斜した状態で追加のフレキシブルジョイント１６が配設されている。また、追加のフレキシブルジョイント１６の一対の軸部１８ａ、１８ａの仮想直線２５は、図１１を参照して車体後方から見たときに、追加のフレキシブルジョイント１６の一対の軸部１８ａ、１８ａの仮想直線２５は、直結キャタライザ１０の下流端の揺動方向Ｃに対して直交するように、車体前後方向中心線Ｌ_０側の軸部１８ａがクランク軸４に相対的に遠く、車幅方向外方側の軸部１８ａがクランク軸４から相対的に近くに位置する傾斜した状態で追加のフレキシブルジョイント１６が配設されている。

叙上のように、排気過給器８に連結した直結キャタライザ１０を車体前後方向中心線Ｌ_０から車幅方向にオフセットして配置し、これを湾曲管１４を介して、車体前後方向中心線Ｌ_０に沿って後方に延びる下流側キャタライザ１１と連結した排気系５に関し、下流側キャタライザ１１と湾曲管１４との間に介装した第１フレキシブルジョイント１５によって、主に、変速機６を含むエンジン３、排気過給器８、直結キャタライザ１０からなるユニットの全体的なローリング振動を吸収することができる。そして、第１フレキシブルジョイント１５の一対の軸部１８ａ、１８ａを結ぶ第２仮想直線２４（図１３）が水平面上で車幅方向に延びるように第１フレキシブルジョイント１５を配設したことから、上述した変速機６を含むエンジン３、排気過給器８、直結キャタライザ１０を含むユニット全体のローリング振動に対して第１フレキシブルジョイント１５は容易に屈曲して、これを円滑に吸収することができる。

また、直結キャタライザ１０と湾曲管１４との間に第２のフレキシブルジョイント１６を介装したことにより、排気過給器８及び直結キャタライザ１０が排気マニホールド９によって片持ち支持された状態であることに伴う排気過給器８及び直結キャタライザ１０の追加の振動系の振動を第２のフレキシブルジョイント１６によって吸収することができる。特に、第２フレキシブルジョイント１６の一対の軸部１８ａ、１８ａとを結ぶ第２仮想直線２５を直結キャタライザ１０の振動の方向Ｃを考慮した状態で位置させてあることから、第２のフレキシブルジョイント１６は、直結キャタライザ１０の振動方向に容易に屈曲して、これを円滑に吸収することができる。

また、排気過給器８、直結キャタライザ１０及び追加のフレキシブルジョイント１６を備えた排気系５の配置に関し、排気マニホールド９の排気出口フランジ９ｂを気筒配列方向のエンジン３の後端側にオフセットさせてあるため、直結キャタライザ１０を車体前後中心軸線Ｌ_０に極力近づけて配置することができ、これにより、排気過給器８、直結キャタライザ１０の付加的な振動系の揺動運動の上下方向の運動成分ｙ（図３）を小さくすることができる。また、排気マニホールド９の枝管９ａを上方に向けて湾曲させることにより、排気出口フランジ９ｂの高さレベルを高くして、この排気出口フランジ９ｂの下方に連結する排気過給器８の高さレベルを高くするようにしたことから、この排気過給器８から斜め後方に延びる直結キャタライザ１０の搭載スペースを拡大することができる。

横置きエンジンの後側に片持ち状態で排気過給器及び排気浄化装置を配設した場合に、排気浄化装置の下流端の車体前後方向に沿った鉛直面の揺動方向を説明するための図である。横置きエンジンの後側に片持ち状態で排気過給器及び排気浄化装置を配設した場合に、排気浄化装置の下流端の車幅方向に沿った鉛直面の揺動方向を説明するための図である。横置きエンジンの後側に片持ち状態で排気過給器及び排気浄化装置を配設した場合に、排気浄化装置の下流端の実際の揺動方向を説明するための図である。横置きエンジンの後側に片持ち状態で排気過給器及び排気浄化装置を配設した場合に、排気浄化装置の下流端が揺動する鉛直面上で、この排気浄化装置の下流端が傾斜した方向に揺動することを説明するための図である。実施例の排気装置の概略平面図である。図５に対応した実施例の排気装置の概略側面図である。実施例で採用したフレキシブルジョイントの構成の概要を説明するための図である。実施例の排気装置で採用した排気マニホールドの側面図である。実施例の排気装置の一部を構成する排気過給器を車幅方向外方から見た図である。実施例の排気装置で採用した直結キャタライザを排気過給器側から見た図である。図１０の直結キャタライザを車体後方から見た図である。直結キャタライザと後側キャタライザとを連結する湾曲管を上方から見た図である。実施例の排気装置において、直結キャタライザからプリサイレンサに至る部分を上方から見た図である。

符号の説明

Ｌ_０車体前後方向中心線
Ｌ_１排気ポートの出口の孔中心線
３４気筒直列エンジン
４クランク軸
８排気過給器
９排気マニホールド
９ａ排気マニホールドの岐管
９ｂ排気マニホールドの排気出口フランジ
１０直結キャタライザ
１０ｂ直結キャタライザの本体
１０ｄ直結キャタライザの上流側湾曲部（第１湾曲管）
１１メインキャタライザ
１２プリサイレンサ
１３フレキシブルチューブ
１４第２湾曲管
１５第１のフレキシブルジョイント
１６第２のフレキシブルジョイント
１８フレキシブルジョイントの一対のボルト
１８ａフレキシブルジョイントの軸部
２１鉄板製のブラケット
２４第１フレキシブルジョイントの一対の軸部間を結ぶ第１仮想直線
２５第２フレキシブルジョイントの一対の軸部間を結ぶ第２仮想直線

Claims

クランク軸を車幅方向に向けて車両に搭載される横置き直列多気筒エンジンの車体後方側の側面に取り付けられた排気マニホールドと、該排気マニホールドの集合部下流の排気出口フランジに連結された排気過給器と、該排気過給器から車幅方向に吐出される排気ガスの流れ方向の向きを車体後方に変える第１湾曲管の直下流で排気ガスを浄化し且つ車体前後方向中心線から車幅方向外方側にオフセットして配置された第１排気浄化装置と、車体前後方向中心線に隣接して車体後方に向けて延び且つ車体下部に略水平に配置された下流側排気通路と、前記第１排気浄化装置と前記下流側排気通路との間を連結する第２湾曲管とを有し、該第２湾曲管が、側面視したときに、その上流端が相対的に上に位置し下流端が下に位置するように傾斜し、平面視したときに、その上流端が車体前後方向中心線から車幅方向外方側にオフセットして位置し、下流端が車体前後中心線に隣接して位置するように湾曲した形状を有するエンジンの排気装置であって、
前記第２湾曲管は、その下流端が第１フレキシブルジョイントを介して前記下流側排気通路に連結され、上流端が第２フレキシブルジョイントを介して前記第１排気浄化装置に連結され、
前記第１、第２のフレキシブルジョイントは、直径方向に離間した一対の軸部とスプリングとを備え、
前記第１のフレキシブルジョイントは、その一対の軸部を結ぶ第１仮想直線が前記エンジンのクランク軸と略並行となるように配置され、
前記第２のフレキシブルジョイントは、その一対の軸部を結ぶ第２仮想直線が、前記エンジンのクランク軸に関して傾斜するように配置され、
該第２のフレキシブルジョイントの車体前後方向中心線側の軸部が前記エンジンのクランク軸に相対的に遠く、車幅方向外方側の軸部が前記エンジンのクランク軸から相対的に車体後方側に近くに位置していることを特徴とするエンジンの排気装置。
前記排気マニホールドの排気出口フランジが、前記エンジンの気筒配列方向の中心からエンジンの一端側にオフセットして配置され、
前記排気過給器が、前記エンジンのクランク軸の延び方向に並んで位置するタービン部とコンプレッサ部とを備え、該排気過給器のタービン部が前記エンジンの一端側に位置し、前記コンプレッサ部が前記エンジンの他端側に位置し、
前記排気過給器が、車幅方向外方に開放した下流側接続フランジを有し、該下流側接続フランジに前記第１湾曲管が連結されている、請求項１に記載のエンジンの排気装置。
前記上流側排気浄化装置の本体が、撓み変形可能なブラケットを介してエンジンに搭載されている、請求項２に記載のエンジンの排気装置。
前記排気マニホールドは、その枝管が前記エンジンの排気ポートの出口の孔中心から上方に延びて該排気マニホールドの集合部が前記エンジンの排気ポートの出口の孔中心よりも高所に位置する形状を有し、該排気マニホールドの下方に向けて開放した排気出口フランジに前記排気過給器が連結されている、請求項２又は３に記載のエンジンの排気装置。
前記第２湾曲管よりも下流の前記下流側通路が、前記第２湾曲管の下流端に接続された第２排気浄化装置と、該第２排気浄化装置の下流側に配置されたフレキシブルチューブとを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンの排気装置。