JP2008008250A - 内燃機関のサブマフラ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】搭載性、コストおよび製造作業性の面で優れた単一のサブマフラ構造を提供する。
【解決手段】サブマフラ４を、外筒４１の軸線ｍを車体左右方向へ延ばして横置きに配置するとともに、テールパイプ３の下流端３１を、外筒の軸線方向中央部前面から導入する。外筒の内部に、テールパイプの下流端を車体左右方向外方向きに二分岐する分岐導管４２を設ける。この分岐導管に、テールパイプの下流端に上流端４３ａが接続された分岐管部４３，４３と、この各分岐管部の下流端４３ｂ，４３ｂにそれぞれ上流端４４ａ，４４ａが接続されて車体左右方向外方向きに延びる左右の導管部４４，４４とを設ける。外筒の左右両端部を、外筒４１の左右両端よりも車体左右方向外方に導出された左右の導管部の下流端４４ｂに対し接合するようにスピニング加工している。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気系においてメインマフラの下流側に設けられるサブマフラの構造に関し、特にサブマフラの搭載性、コストおよび製造作業性を図る対策に係る。

一般に、自動車などに用いられる内燃機関の排気系にあっては、メインマフラとサブマフラとを組み合わせた構成が採られている。そして、サブマフラは、メインマフラから車体後方へ延びる排気管が長い場合などに、メインマフラの消音不足を解消する等の目的で設けられている。

ところで、サブマフラより車体後方へ導出されるエンドパイプは、排気系の最下流端に位置し、その下流端が車体左右の一方でのみ開口する場合と、車体左右両側においてそれぞれ開口する場合とがあり、車体後方から見た際の見栄えに大きな影響を与える要素となり得る。そのため、車体後方からの見栄えの向上を図る上で、エンドパイプの下流端を車体左右両側においてそれぞれ開口させたいという要求がある。

そこで、従来、エンドパイプの下流端を車体左右両側においてそれぞれ開口させる上で、サブマフラの上流側で排気管を二分岐させ、その二分岐させた分岐管の下流端を２つのサブマフラにそれぞれ導入させ、この２つのサブマフラからそれぞれエンドパイプを導出させることによって、エンドパイプの下流端を車体左右両側においてそれぞれ開口させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２４８７６７号公報

ところが、上記従来のものでは、サブマフラから導出されるエンドパイプなどの導管の下流端を車体左右両側においてそれぞれ開口させる上で、左右２つのサブマフラが必要となるため、コストが嵩むことになる。

そこで、メインマフラの下流側に単一のサブマフラを配置し、この単一のサブマフラから導出された導管を左右に二分岐させることによって、導管の下流端を車体左右両側においてそれぞれ開口させるようにすることが考えられる。

しかし、サブマフラが単一であっても、その構造によっては搭載性、コストおよび製造作業性の面で不利なものとなる。つまり、サブマフラが、外筒と該外筒の軸線方向両端部に接合される板材とにより構成されるものでは、外筒の両端部に板材が必要となってコストアップが否めないものとなるばかりか、外筒の軸線方向両端部に板材を接合する製造作業が煩わしいものとなる上、車体下面にサブマフラを搭載する際に板材から導出される導管が車体下面の突起物などによって干渉するおそれもあり、サブマフラの搭載性の面でも不利となる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、搭載性、コストおよび製造作業性の面で優れた単一のサブマフラ構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、内燃機関の排気系においてメインマフラの下流側に設けられた内燃機関のサブマフラの構造を前提とし、上記サブマフラを、外筒の軸線を車体左右方向へ延ばして横置きに配置する。更に、上記外筒の軸線方向中央部に、上記メインマフラから導出された排気管の下流端を導入するとともに、上記外筒の内部に、上記外筒に導入された排気管の下流端を上記外筒の軸線に沿って車体左右方向外方向きに二分岐する導管を設け、上記導管の周壁に多数の小孔を穿設させている。そして、上記外筒の左右両端を、その外筒の左右両端からそれぞれ導出される導管に対し接合するようにスピニング加工している。

この特定事項により、横置きに配置したサブマフラの外筒の軸線方向中央部に導入された排気管の下流端が外筒内の導管により車体左右方向外方向きに二分岐され、その外筒の左右両端から導出される左右の導管の下流端を車体左右両側においてそれぞれ開口させることによって、車体後方からの見栄えの向上が図られることになる。

その場合、外筒の左右両端は、その外筒から導出される左右の導管に対し接合されるようにスピニング加工されているので、外筒の両端部に板材が不要となって単一のサブマフラのコストダウンを図ることが可能となる。しかも、外筒の軸線方向両端部がスピニング加工されていることにより、外筒の軸線方向両端部に板材を接合する製造作業も不要となってサブマフラの製造作業の簡単化を図ることも可能となる。そして、車体下面にサブマフラを搭載する際に板材から導出される導管が車体下面の突起物などによって干渉するおそれがある場合には、スピニング加工により外筒の左右両端（導管に対し接合される部位）の軸線を外筒の径方向に偏心させることによって外筒の左右両端からの導管の導出位置が容易に変更され、サブマフラの搭載性を図ることも可能となる。しかも、導管の周壁に穿設した多数の小孔により、導管の内部が外筒と導管との間の空間と連通することになり、この空間を利用して排気管の共鳴や内燃機関から放出された高周波成分の排気騒音を消音することが可能となる。更に、サブマフラが横置きに配置されていることにより、サブマフラの左右両端から導出される導管の導出部位が車体後方から見え難いものとなり、車体後方からの見栄えの向上を図る上で非常に有利なものとなる。

また、上記サブマフラ内における上記外筒と上記導管との間に消音材を収容している場合には、排気管の共鳴や内燃機関から放出された高周波成分の排気騒音が外筒と導管との間の空間内の消音材により吸音され、排気管の共鳴や高周波成分の排気騒音をより効果的に消音することが可能となる。

更に、上記排気管からサブマフラに導かれた排気の主流を、上記排気管から上記導管を介してサブマフラ外に排出している場合には、排気の主流が外筒と導管との間の空間において拡張されることなくサブマフラ外に円滑に排出され、排気管の共鳴や高周波成分の排気騒音を消音しつつ、背圧の上昇を抑制することが可能となる。

以上、要するに、横置きに配置したサブマフラの外筒の軸線方向中央部に導入した排気管の下流端を外筒内の導管により車体左右方向外方向きに二分岐させ、その左右の導管に対し接合するように外筒の左右両端をスピニング加工することで、外筒の両端部に板材を不要にして単一のサブマフラのコストダウンを図ることができるとともに、外筒の軸線方向両端部に板材を接合する製造作業を不要にしてサブマフラの製造作業の簡単化を図ることもできる。また、スピニング加工によりサブマフラの軸線方向両端部からの導管の導出位置を簡単に変更して突起物などとの干渉回避も容易に行え、サブマフラの搭載性を図ることもできる。しかも、導管の周壁の多数の小孔により導管の内部を外筒と導管との間の空間に連通させ、この空間を利用して排気管の共鳴や高周波成分の排気騒音を消音させることができる。更に、サブマフラを横置きに配置することによって導管の導出部位を車体後方から見え難くし、車体後方からの見栄えの向上をより一層図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車に搭載された内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、単にエンジンと称する）の排気系に適用したサブマフラについて説明する。

図１は、自動車に搭載されたエンジンの排気系におけるサブマフラおよびその他の構成の配置を示す概略説明図である。この排気系においては、エンジンのエキゾーストマニホールドにフロントパイプを介して接続されたセンターパイプ１と、このセンターパイプ１の下流端１１が導入されるメインマフラ２と、このメインマフラ２より車体後方に導出される排気管としてのテールパイプ３と、このテールパイプ３の下流端３１が導入されるサブマフラ４と、このサブマフラ４より車体後方に導出されるエンドパイプ５，５とを備えている。この場合、センターパイプ１、メインマフラ２、テールパイプ３、サブマフラ４およびエンドパイプ５，５は、それぞれ車体下面に設置されている。

上記メインマフラ２は、車体前後方向に軸線を延ばして縦置きに配置され、その軸線方向に延びる外筒２１の前後両端がそれぞれ板材２２，２３により接合されてなる。そして、メインマフラ２前面の板材２２にセンターパイプ１の下流端１１が導入されている一方、メインマフラ２後面の板材２３からテールパイプ３が導出されている。この場合、メインマフラ２よりも上流側には、三元触媒を内部に備えた触媒コンバータが設けられており、エキゾーストマニホールドから排出されるエンジンの排気は、触媒コンバータ内の三元触媒により浄化されるとともに、メインマフラ２およびサブマフラ４を通過することにより消音処理されてエンドパイプ５，５より大気に排出されるようになっている。

上記サブマフラ４は、図２に示すように、その外筒４１の軸線ｍを車体左右方向に延ばして横置きに配置されている。上記テールパイプ３の下流端３１は、サブマフラ４の外筒４１の軸線方向中央部に開口する導入口４ａを介してサブマフラ４（外筒４１）内に導入されている。そして、上記外筒４１の内部には、上記外筒４１に導入されたテールパイプ３の下流端３１を外筒４１の軸線ｍに沿って車体左右方向外方向きに二分岐する導管としての分岐導管４２が設けられている。この分岐導管４２は、テールパイプ３の下流端３１にそれぞれ上流端４３ａ，４３ａが接続された分岐管部４３，４３と、この各分岐管部４３の下流端４３ｂ，４３ｂにそれぞれ上流端４４ａ，４４ａが接続され、外筒４１の軸線ｍに沿ってそれぞれ車体左右方向外方向きに延びる左右の導管部４４，４４とを備えている。また、左右の導管部４４，４４は、断面略真円形状に形成され、その周壁には多数の小孔４５，４５，…が穿設されている。

上記各分岐管部４３の上流端４３ａは、上記テールパイプ３の下流端３１の断面真円形状に合わせてそれぞれ断面略半円形状に形成され、その各分岐管部４３の上流端４３ａ、４３ａ同士を互いに抱き合わせることによって、テールパイプ３の下流端３１に対する接続が円滑になされるようにしているとともに、テールパイプ３からの排気を互いの上流端４３ａ，４３ａの断面形状により左右に振り分けて各分岐管部４３への排気の分配が円滑になされるようにしている。また、上記各分岐管部４３の下流端４３ｂ，４３ｂは、上流端４３ａ，４３ａでの断面形状（断面略半円形状）を下流側に行くに従い徐々に変形させてそれぞれ断面略真円形状に形成され、左右の導管部４４，４４の上流端４４ａ，４４ａに対する接続が円滑になされるようにしている。

上記左右の導管部４４，４４の下流端４４ｂ，４４ｂは、上記外筒４１の左右両端よりも車体左右方向外方に導出している。そして、外筒４１の左右両端部は、左右の導管部４４，４４の下流端４４ｂ，４４ｂに対し接合されるようにスピニング加工されている。この外筒４１の左右両端部のスピニング加工では、外筒４１の左右両端部に対しスピニング加工工具を公転させながら押し当てて径方向および軸線ｍ方向へ移動させることにより、スピニング加工されない軸線ｍ方向中央の設置部４１ａに対し同一の軸線ｍ上において小径となる左右両端の接合部４１ｂ，４１ｂと、上記設置部４１ａの径を接合部４１ｂの径に漸次縮径させてロート状となるコーン部４１ｃ，４１ｃとを一体的に形成するようにしている。この場合、外筒４１と各導管部４４との間の空間４６は、左右の導管部４４，４４の周壁に穿設した多数の小孔４５，４５，…によって各導管部４４の内部とのみ連通しているため、テールパイプ３からサブマフラ４に導かれた排気の一部が上記空間４６に流れるものの、テールパイプ３からサブマフラ４に導かれた排気の主流は、上記テールパイプ３から左右の分岐管部４３，４３および導管部４４，４４を介してサブマフラ４外（エンドパイプ５）に排出されることになる。

そして、上記外筒４１左右両端の接合部４１ｂ，４１ｂより車体左右方向外方に導出された左右の導管部４４，４４の下流端４４ｂには、エンドパイプ５，５の上流端５１，５１がそれぞれ接続されている。また、図１に示すように、上記左右のエンドパイプ５，５は、車体左右方向外方に延びた後、車体後方へ延びて下流端５２，５２を車体左右両位置において開口させるようにしている。

したがって、上記実施例１では、横置きに配置したサブマフラ４の外筒４１の軸線ｍ方向中央部に導入されたテールパイプ３の下流端３１が外筒４内の分岐導管４２の分岐管部４３，４３により車体左右方向外方向きに二分岐され、その左右の分岐管部４３，４３の下流端４３ｂ，４３ｂにそれぞれ上流端４４ａ，４４ａが接合されて車体左右方向外方向きに延びる左右の導管部４４，４４の下流端４４ｂ，４４ｂに上流端５１，５１が接合されたエンドパイプ５，５の下流端５２，５２を車体左右両側においてそれぞれ開口させることによって、車体後方からの見栄えの向上が図られることになる。

その場合、外筒４１の左右両端は、その外筒４１から導出される左右の導管部４４，４４の下流端４４ｂ，４４ｂに対し接合されるようにスピニング加工されているので、外筒４１の左右両端部に板材が不要となって単一のサブマフラ４のコストダウンを図ることができる。しかも、外筒４１の左右両端部がスピニング加工されていることにより、外筒４１の軸線ｍ方向両端部に板材を接合する製造作業も不要となってサブマフラ４の製造作業の簡単化を図ることもできる。

そして、車体下面にサブマフラ４を搭載した際にそのサブマフラ４の左右両端部から導出される左右の導管部４４，４４およびエンドパイプ５，５が車体下面の突起物などによって干渉するおそれがある場合には、スピニング加工により外筒４１の左右両端（導管部４４，４４の下流端４４ｂ，４４ｂに対し接合される部位）の軸線を外筒４１の径方向に偏心させることによって外筒４１の左右両端からの導管部４４，４４の導出位置が容易に変更され、サブマフラ４の搭載性を図ることもできる。

また、左右の導管部４４，４４の周壁に穿設した多数の小孔４５，４５，…により、各導管部４４の内部が外筒４１と各導管部４４との間の空間４６と連通しているので、この空間４６を利用してテールパイプ３の共鳴やエンジンから放出された高周波成分の排気騒音を消音することができる。

しかも、テールパイプ３からサブマフラ４に導かれた排気の主流は、上記テールパイプ３から左右の分岐管部４３，４３および導管部４４，４４を介してサブマフラ４外（エンドパイプ５）に排出されているので、排気の主流が外筒４１と導管部４４，４４との間の空間４６において拡張されることなくサブマフラ４外に円滑に排出され、テールパイプ３の共鳴や高周波成分の排気騒音を消音しつつ、背圧の上昇を抑制することができる。

更に、サブマフラ４が横置きに配置されていることにより、サブマフラ４の左右両端から導出された導管部４４，４４の下流端４４ｂ，４４ｂとエンドパイプ５，５の上流端５１，５１との接続部位が車体後方から見え難いものとなり、車体後方からの見栄えの向上を図る上で非常に有利なものとなる。

次に、本発明の実施例２を図３に基づいて説明する。

この実施例２では、分岐管部の構成を変更している。なお、分岐管部を除くその他の構成は上記実施例１の場合と同じであり、同一の部分については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

すなわち、本実施例では、外筒４１の軸線ｍ方向中央部に導入されたテールパイプ３の下流端３１を外筒４１の軸線ｍに沿って車体左右方向外方向きに二分岐する分岐導管４２′は、テールパイプ３の下流端３１に上流端６１ａが接続され、かつ下流端６１ｂ，６１ｂが車体左右方向外方向きにそれぞれ分岐する単一の分岐管部６１と、この分岐管部６１の下流端６１ｂ，６１ｂにそれぞれ上流端４４ａ，４４ａが接続された左右の導管部４４，４４とを備えている。

上記分岐管部６１は、単一の上流端６１ａと２つの下流端６１ｂ，６１ｂとを備え、周囲が一体成形された所謂モナカ形状を呈している。そして、上記分岐管部６１の上流端６１ａは、断面真円形状に形成され、テールパイプ３の下流端３１に対する接続が円滑になされるようにしているとともに、テールパイプ３からの排気を、外筒４１の軸線ｍ方向中央位置の後面において前方に突出する山形の凸部６１ｃにより分岐管部６１内で左右に自然に振り分けて各導管部４４への排気の分配が円滑になされるようにしている。また、上記分岐管部６１の下流端６１ｂ，６１ｂは、それぞれ断面略真円形状に形成され、左右の導管部４４，４４の上流端４４ａに対する接続がなされるようにしている。

したがって、上記実施例２では、テールパイプ３からサブマフラ４内の分岐管部６１内に導入された排気は、外筒４１の軸線ｍ方向中央位置の後面において前方に突出する山形の凸部６１ｃにより分岐管部６１内で左右に自然に振り分けられて各導管部４４へ円滑に分配されるので、排気の流速抵抗を効果的に低減させることができる。

次に、本発明の実施例３を図４に基づいて説明する。

この実施例３では、サブマフラの消音効果を高める構成を付加している。なお、サブマフラの消音効果を高める構成を除くその他の構成は上記実施例１の場合と同じであり、同一の部分については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

すなわち、本実施例では、サブマフラ４内には、外筒４１と左右の導管部４４，４４との間の空間を各導管部４４，４４の上流端４４ａ，４４ａ付近において車体左右方向にそれぞれ区画する区画壁７１，７１が設けられている。この区画壁７１，７１により区画された左右の空間７０Ｌ，７０Ｒ（外筒４１と左右の導管部４４，４４との間の左右の空間）には、消音材としてのステンレスウール７２，７２，…が充填されている。この場合、左右の導管部４４，４４の周壁に穿設した多数の小孔４５，４５，…は、区画壁７１，７１により区画された左右の空間７０Ｌ，７０Ｒに対し全が連通している。

したがって、上記実施例では、区画壁７１，７１により区画された左右の空間７０Ｌ，７０Ｒ（外筒４１と左右の導管部４４，４４との間の左右の空間）にステンレスウール７２，７２，…が充填されているので、左右の導管部４４，４４の周壁に穿設した多数の小孔４５，４５，…によって各導管部４４の内部が外筒４１と各導管部４４との間の左右の空間７０Ｌ，７０Ｒと連通していることにより、テールパイプ３の共鳴やエンジンから放出された高周波成分の排気騒音が区画壁７１，７１により区画された左右の空間７０Ｌ，７０Ｒ内のステンレスウール７２，７２，…により吸音され、テールパイプ３の共鳴や高周波成分の排気騒音をより効果的に消音することができる。

なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記各実施例では、サブマフラ４の外筒４１の左右両端から導出された導管部４４，４４の下流端４４ｂ，４４ｂにエンドパイプ５の上流端５１を接続したが、エンドパイプを廃止し、サブマフラの外筒の左右両端から導出した左右の導管部を車体左右方向外方に延ばした後、車体後方へ延ばし、左右の導管部の下流端を車体左右両位置において開口させるようにしてもよい。

また、上記実施例３では、区画壁７１，７１により区画した左右の空間７０Ｌ，７０Ｒにステンレスウール７２，７２，…を充填したが、消音材は特に限定されるものではなく、グラスウールやロックウールなどの消音材であってもよい。

そして、上記実施例２においても、サブマフラ内の外筒と左右の導管部との間の空間を各導管部の上流端付近において車体左右方向にそれぞれ区画壁により区画し、この区画壁により区画した左右の空間にステンレスウールなどの消音材が充填されていてもよいのはもちろんである。

更に、上記各実施例では、ガソリンエンジンの排気系に適用したサブマフラについて述べたが、ディーゼルエンジンの排気系に適用されるサブマフラであってもよい。

本発明の実施例１に係るエンジンの排気系におけるサブマフラおよびその他の構成の配置を示す概略説明図である。 同じくサブマフラの横断面構成説明図である。 本発明の実施例２に係るエンジンの排気系におけるサブマフラの横断面構成説明図である。 本発明の実施例３に係るエンジンの排気系におけるサブマフラの横断面構成説明図である。

符号の説明

２ メインマフラ
３ テールパイプ（排気管）
３１ テールパイプの下流端
４ サブマフラ
４１ 外筒
４２ 分岐導管（導管）
４５ 小孔
７２ ステンレスウール（消音材）
ｍ 外筒の軸線

Claims (3)

1. 内燃機関の排気系においてメインマフラの下流側に設けられた内燃機関のサブマフラの構造であって、
   上記サブマフラは、外筒の軸線を車体左右方向へ延ばして横置きに配置され、
   上記外筒の軸線方向中央部には、上記メインマフラから導出された排気管の下流端が導入されているとともに、
   上記外筒の内部には、上記外筒に導入された排気管の下流端を上記外筒の軸線に沿って車体左右方向外方向きに二分岐する導管が設けられ、上記導管の周壁には、多数の小孔が穿設されており、
   上記外筒の左右両端は、その外筒の左右両端からそれぞれ導出される導管に対し接合されるようにスピニング加工されていることを特徴とする内燃機関のサブマフラ構造。
2. 請求項１に記載の内燃機関のサブマフラ構造において、
   上記サブマフラ内における上記外筒と上記導管との間には、消音材が収容されていることを特徴とする内燃機関のサブマフラ構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関のサブマフラ構造において、
   上記排気管からサブマフラに導かれた排気の主流は、上記排気管から上記導管を介してサブマフラ外に排出されていることを特徴とする内燃機関のサブマフラ構造。

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