JP2008095527A - 内燃機関の排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼室から排気ガスを排出する排気系において十分なクラッシュストロークを確保することができ、衝突安全性を向上することができる内燃機関の排気装置を提供する。
【解決手段】燃焼室から排気ガスを排出すると共に該排気ガスの流動方向に対して複数に分割されている排気通路３１と、分割された排気通路３１を連続させる連結部分に設けられる脆弱部３２とを備えるので、燃焼室から排気ガスを排出する排気系において十分なクラッシュストロークを確保することができ、衝突安全性を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気装置に関し、特に、燃焼室から排気ガスを排出すると共に該排気ガスの流動方向に対して複数に分割された排気通路を有する内燃機関の排気装置に関するものである。

一般に、自動車においては、万が一の衝突事故時にも衝撃を緩和するために車両前部あるいは車両後部に設けられたエンジンルームを押し潰すことにより、衝突方向への変形量（長さ）、いわゆるクラッシュストロークを確保することで衝突のエネルギーを吸収可能な構造が採用されている。
また、このような車両衝突安全性に関連した技術として下記の特許文献１が開示されている。

特表２００４−５０３４２９号公報

ところで、従来の内燃機関の排気装置においては排気マニホールドなどの排気管がシリンダヘッドに強固に締結されており、自動車が衝突した際には、この排気管が車両後方のダッシュパネルなどの構造部材に接触し、また、排気管自体も剛体構造であることから、この排気管が衝突に伴ったエンジンの相対的な移動に抵抗し、衝突方向への変形を阻止してしまい、この結果、十分なクラッシュストロークを確保することができず、衝突時の衝撃力を十分に吸収することができないおそれがある。

そこで本発明は、燃焼室から排気ガスを排出する排気系において十分なクラッシュストロークを確保することができ、衝突安全性を向上することができる内燃機関の排気装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による内燃機関の排気装置は、燃焼室から排気ガスを排出すると共に該排気ガスの流動方向に対して複数に分割されている排気通路と、分割された前記排気通路を連続させる連結部分に設けられる脆弱部とを備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明による内燃機関の排気装置では、複数の前記燃焼室に各々連通する複数の吸気ポート及び前記排気通路の少なくとも一部をなす複数の排気ポートが内部に形成されたシリンダヘッドと、前記排気通路の少なくとも一部が内側に形成された排気管とを備え、前記脆弱部は、前記シリンダヘッドに前記排気管を取り付ける取付フランジに設けられることを特徴とする。

請求項３に係る発明による内燃機関の排気装置では、前記取付フランジは、発泡金属により形成されることを特徴とする。

請求項４に係る発明による内燃機関の排気装置では、複数の前記燃焼室に各々連通する複数の吸気ポート及び前記排気通路の少なくとも一部をなす複数の排気ポートが内部に形成されたシリンダヘッドと、前記排気通路の少なくとも一部が内側に形成された排気管とを備え、前記脆弱部は、前記排気管と前記シリンダヘッドとの連結部分に該排気管の軸方向に沿って形成される蛇腹状部であることを特徴とする。

請求項５に係る発明による内燃機関の排気装置では、前記排気通路は、前記シリンダヘッドの内部に形成されると共に前記複数の排気ポートが集合する集合排気通路を含んで構成され、前記脆弱部は、前記集合排気通路に接続される前記排気管と前記シリンダヘッドとの連結部分に設けられることを特徴とする。

請求項６に係る発明による内燃機関の排気装置では、前記シリンダヘッドは、内部に冷媒が通過可能な冷媒通路を有することを特徴とする。

請求項７に係る発明による内燃機関の排気装置では、前記脆弱部は、前記排気通路の少なくとも一部が内側に形成された複数の排気管同士を連結する連結フランジに設けられることを特徴とする。

請求項８に係る発明による内燃機関の排気装置では、前記連結フランジは、発泡金属により形成されることを特徴とする。

請求項９に係る発明による内燃機関の排気装置では、複数の前記燃焼室に各々連通する複数の吸気ポート及び複数の排気ポートが内部に形成されたシリンダヘッドを備え、前記排気管は、前記シリンダヘッドとは別体に形成されると共に前記複数の排気ポートが集合する集合排気管と該集合排気管に接続される接続排気管とを含んで構成され、前記脆弱部は、前記集合排気管と前記接続排気管との連結部分に設けられることを特徴とする。

本発明に係る内燃機関の排気装置によれば、排気ガスの流動方向に対して複数に分割された排気通路を連続させる連結部分に設けられる脆弱部を備え、車両衝突時に脆弱部が衝突方向に押しつぶされるので、燃焼室から排気ガスを排出する排気系において十分なクラッシュストロークを確保することができ、衝突安全性を向上することができる。

以下に、本発明に係る内燃機関の排気装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例１に係るに内燃機関の排気装置を適用した自動車前部の部分断面図、図２は、本発明の実施例１に係るに内燃機関の排気装置の排気通路を説明する概略平面図である。

図１又は図２に示すように、本実施例では本発明に係る内燃機関の排気装置３０を内燃機関としてエンジン１に適用して説明する。エンジン１は、自動車２の前部に設けられる、いわゆるフロント配置である。エンジン１は、シリンダヘッド３及びこのシリンダヘッド３の下方に締結されるシリンダブロック４を備えると共に４つの燃焼室５を有する４気筒内燃機関であって、燃焼室５（気筒）の配列方向が自動車２の進行方向（図１中矢印Ａ方向）に対し横方向となるように横置きに配置されている。シリンダヘッド３の内部には、冷媒通路３ａが形成されており、冷媒通路３ａ内を冷媒としての機関冷却水が通過することで、燃焼室５の近傍を冷却することができる。

また、ダッシュパネル６により車室７と仕切られたエンジンルーム８の最前部には、ラジエータ９が設置されている。このラジエータ９の車体進行方向後側には、内部に電動ファン１０を収容するファンシュラウド１１が取り付けられていて、エンジンルーム８内にラジエータ９を介した外気を吸い込むようになされている。

各燃焼室５は、それぞれ、シリンダヘッド３の内部に２つずつ形成される吸気ポート１２及び排気ポート１３に連通している。吸気ポート１２には、その吸気方向上流側に吸気マニホールド１４の各分岐管１４ａが接続されている。分岐管１４ａは、各燃焼室５に対応して１つずつ設けられ、したがって、１つの分岐管１４ａには、１つの燃焼室５に連通する２つの吸気ポート１２が接続される。吸気マニホールド１４は、エンジンルーム８内におけるエンジン１とラジエータ９との間の空間に配置されると共に各分岐管１４ａが吸気側取付フランジ１５を介してシリンダヘッド３の車体進行方向前側側面にそれぞれ取り付けられる。吸気マニホールド１４の各分岐管１４ａ内側及び各吸気ポート１２は、吸入空気が流れる吸気通路１６をなし、各燃焼室５に吸入空気を供給可能である。さらに、吸気マニホールド１４の各分岐管１４ａとシリンダヘッド３との接続部には、各燃焼室５にそれぞれ燃料を供給する燃料噴射弁１７が設けられている。

排気ポート１３は、燃焼室５から排気ガスを排出する。各排気ポート１３は、その排気方向下流側で集合して集合排気通路としての集合排気ポート１８を構成する。この集合排気ポート１８は、シリンダヘッド３の内部に形成されると共にその排気方向下流側に排気管１９が接続される。この排気管１９は、シリンダヘッド３とは別体に形成され、エンジンルーム８内におけるエンジン１とダッシュパネル６との間の空間に配置されると共に後述する排気側取付フランジ２０を介してボルト等によりシリンダヘッド３の車体進行方向後側側面に取り付けられる。各排気ポート１３、集合排気ポート１８及び排気管１９内側は、排気ガスが流れる排気通路３１をなし、各燃焼室５から排気ガスを排出可能である。また、排気管１９の排気方向下流側には触媒装置などが設けられている。

ここで一般に、従来の自動車においては、万が一の衝突事故時にも衝撃を緩和するために車両前部あるいは車体後部に設けられたエンジンルームを押し潰すことにより、衝突方向への変形量（長さ）、いわゆるクラッシュストロークを確保することで、衝突のエネルギーを吸収可能な構造が採用されている。

ところが、従来のエンジンの排気系においては、排気マニホールド（排気管）などがシリンダヘッドに強固に締結されており、自動車が衝突した際には、この排気管が車両後方のダッシュパネルなどの構造部材に接触し、また、排気管自体も剛構造であることから、この排気管が衝突に伴ったエンジンの移動に抵抗し、車両の衝突方向への変形を阻止してしまい、この結果、十分なクラッシュストロークを確保することができず、衝突時の衝撃力を十分に吸収することができないおそれがある。

そこで、本実施例の排気装置３０では、排気ガスの流動方向に対して複数に分割されている排気通路３１の連結部分に脆弱部３２を設けることで、排気系において十分なクラッシュストロークを確保している。

具体的には、本実施例の排気装置３０は、脆弱部３２として上述した排気側取付フランジ２０を備える。また、排気装置３０では、上述したように、排気ガスが流動する排気通路３１は、シリンダヘッド３内側の集合排気ポート１８と排気管１９との間で排気ガスの流動方向に対して分割されている。そして、排気側取付フランジ２０は、排気管１９のシリンダヘッド３側端面においてこの排気管１９と一体に円環状に形成され、この排気側取付フランジ２０がシリンダヘッド３の側面に密着してボルトなどの締結部材により固定されることで、排気管１９がシリンダヘッド３に取り付けられる。そして、この円環状の排気側取付フランジ２０の内側を介して集合排気ポート１８と排気管１９内側とが連通される。したがって、集合排気ポート１８と排気管１９内側とは、この排気側取付フランジ２０を介して排気ガスが流動可能に連続され、この連続された排気通路３１により各燃焼室５から排出される排気ガスを車両後方に導くことができる。

排気側取付フランジ２０は、排気通路３１の軸方向に対して脆弱な脆弱部３２として形成され、ここでは、衝撃破壊特性に優れる発泡金属により形成される。発泡金属は、その内部に気孔（セル）を含有する金属であり、気孔同士がつながっているオープンセル構造と、気孔間に境界があり互いに分離されているクローズドセル構造とのどちらを用いてもよく、ここでは、発泡金属であれば材料については特に限定しない。ただし、高温の排気ガスにさらされる排気装置３０に用いられることから、耐熱性の高い材料を用いるのが好適であり、例えば、発泡アルミニウム、発泡ニッケルクロム合金あるいは発泡ステンレスなどを用いるとよい。

上記のように構成されるエンジン１の排気装置３０では、自動車２の衝突の際には、エンジンルーム８が押し潰され、エンジンルーム８内前方の構造部材であるラジエータ９がエンジン１に接触し、このエンジン１を車両後方に押す。すると、エンジン１に接続されている排気管１９がエンジンルーム８内後方の構造部材であるダッシュパネル６に衝突し、このとき、衝突荷重が排気側取付フランジ２０を押しつぶす方向に作用する。そして、発泡金属により形成される排気側取付フランジ２０は、この衝突荷重が作用することによって押しつぶされ崩壊し、この排気側取付フランジ２０によってシリンダヘッド３に取り付けられている排気管１９がシリンダヘッド３から脱落する。これにより、この排気管１９が衝突に伴ったエンジン１の移動に抵抗することが防止され、エンジン１は、図１中一点鎖線で示すように、ダッシュパネル６側に移動可能な空間を確保することができ、この結果、衝突時の衝撃力を吸収するための衝突方向への変形を可能とする十分なクラッシュストロークが確保される。これにより、例えば、車両の衝突時にサイドメンバーが十分に座屈して衝撃を吸収することができる。

ここで、上述したように、排気管１９内側の排気通路３１が連通される集合排気ポート１８にて、シリンダヘッド３の内部で複数の排気ポート１３が集合していることから、シリンダヘッド３側面における排気通路３１の出口部分は１箇所に集合している。そして、この排気装置３０では、この１箇所の排気通路３１出口部分に対して排気側取付フランジ２０が設けられていることから、排気管１９がダッシュパネル６に衝突する際、例えば、通常の排気マニホールドの各集合管とシリンダヘッド３との連結部分にそれぞれ排気側取付フランジを設ける場合と比較して、衝突荷重が排気側取付フランジ２０に対して狭い面積で作用し、この排気側取付フランジ２０の単位面積当たりに作用する衝突荷重の方が大きくなる。つまり、この排気装置３０では、シリンダヘッド３側面における排気通路３１の出口部分が１箇所に集合していることから、衝突荷重がこの排気側取付フランジ２０に集中して作用し、この結果、排気管１９がダッシュパネル６に衝突する際に排気側取付フランジ２０が崩壊しやすい構成となっている。

また、上述したように、シリンダヘッド３の内部には、機関冷却水が通過する冷媒通路３ａが形成されており、シリンダヘッド３はこの機関冷却水との熱交換により冷却されている。そして、このシリンダヘッド３に接している排気側取付フランジ２０もシリンダヘッド３と共に冷却されている。これにより、排気側取付フランジ２０は、温度上昇が抑制され、この結果、温度上昇による強度低下も抑制される。したがって、この排気側取付フランジ２０は、温度上昇による相対的な強度低下が小さくなることから、この温度上昇による強度低下を差し引いた絶対的な強度を低く抑えることができる。この結果、排気管１９がダッシュパネル６に衝突する際に排気側取付フランジ２０をより崩壊しやすくすることができる。

以上で説明した本発明の実施例１に係るエンジン１の排気装置３０によれば、燃焼室５から排気ガスを排出すると共に該排気ガスの流動方向に対して複数に分割されている排気通路３１と、分割された排気通路３１を排気ガスが流動可能に連続させる連結部分に設けられる脆弱部３２を備える。

したがって、複数に分割されている排気通路３１を連続させる脆弱部３２が車両衝突時に押しつぶされ排気通路３１が変形または脱落するので、燃焼室５から排気ガスを排出する排気系において十分なクラッシュストロークを確保することができ、よって、車両のサイドメンバーが十分に座屈して衝撃を吸収することができ、衝突安全性を向上することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るエンジン１の排気装置３０によれば、複数の燃焼室５に各々連通する複数の吸気ポート１２及び排気通路３１の少なくとも一部をなす複数の排気ポート１３が内部に形成されたシリンダヘッド３と、排気通路３１の少なくとも一部が内側に形成された排気管１９とを備え、脆弱部３２は、シリンダヘッド３に排気管１９を取り付ける排気側取付フランジ２０である。したがって、排気管１９をシリンダヘッド３に取り付ける排気側取付フランジ２０が車両衝突時に押しつぶされて崩壊し、排気管１９がシリンダヘッド３から脱落するので、確実にクラッシュストロークを確保することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るエンジン１の排気装置３０によれば、排気側取付フランジ２０は、発泡金属により形成される。したがって、排気側取付フランジ２０が衝撃破壊特性に優れる発泡金属により形成されることから、排気側取付フランジ２０に衝突荷重が作用した際にこの排気側取付フランジ２０が崩壊しやすく、排気管１９をシリンダヘッド３から確実に脱落させることができる。また、排気側取付フランジ２０を発泡金属により形成することで、この排気側取付フランジ２０により排気管１９からシリンダヘッド３に伝達される振動が低減され、これにより、放射音やシリンダヘッドから自動車２のボディへの振動伝達が低減されるので、車内音の静粛性を向上することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るエンジン１の排気装置３０によれば、排気通路３１は、シリンダヘッド３の内部に形成されると共に複数の排気ポート１３が集合する集合排気ポート１８を含んで構成され、排気側取付フランジ２０は、集合排気ポート１８に接続される排気管１９とシリンダヘッド３との連結部分に設けられる。したがって、シリンダヘッド３の内部で複数の排気ポート１３が集合して集合排気ポート１８を構成することから、シリンダヘッド３側面における排気通路３１の出口部分は１箇所に集合し、この１箇所の排気通路３１出口部分に対して排気側取付フランジ２０が設けられるため、車両衝突時に衝突荷重が排気側取付フランジ２０に集中して作用するので、この排気側取付フランジ２０を確実に崩壊させることができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るエンジン１の排気装置３０によれば、シリンダヘッド３は、内部に機関冷却水が通過可能な冷媒通路３ａを有する。したがって、シリンダヘッド３は冷媒通路３ａを通過する機関冷却水により冷却され、このシリンダヘッド３に接触している排気側取付フランジ２０もシリンダヘッド３と共に冷却されるので、この排気側取付フランジ２０の温度上昇が抑制され、その結果、排気側取付フランジ２０の温度上昇による強度低下を差し引いた絶対的な強度を低く抑えることができ、排気側取付フランジ２０をより崩壊しやすくすることができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るエンジン１の排気装置３０によれば、脆弱部３２が排気通路３１を連続させる連結部分に設けられることから、排気通路３１の変更が少なくてすみ、構造の複雑化を防止することができ、製造コストの抑制にも資することができる。

図３は、本発明の実施例２に係るに内燃機関の排気装置を適用した自動車前部の部分断面図である。実施例２に係る内燃機関の排気装置は、実施例１に係る内燃機関の排気装置と略同様の構成であるが、排気側取付フランジを脆弱部として用いる代わりに脆弱部として蛇腹状部を設けている点で実施例１に係る内燃機関の排気装置とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。

実施例２に係るエンジン１の排気装置２３０は、分割された排気通路３１を排気ガスが流動可能に連続させる連結部分に設けられる脆弱部２３２として蛇腹状部２２１を備えている。

具体的には、蛇腹状部２２１は、排気管１９とシリンダヘッド３との連結部分、ここでは、排気管１９において排気側取付フランジ２２０に隣接して排気方向下流側に設けられる。そして、実施例１の排気装置３０（図１参照）は、排気側取付フランジ２０（図１参照）を発泡金属により形成することで脆弱部３２を構成していたのに対して、この実施例２の排気装置２３０では、排気側取付フランジ２２０を発泡金属により形成せず、その代わりに蛇腹状部２２１をこの排気管１９の軸方向に沿って形成することで脆弱部２３２を構成する。

したがって、通常、剛構造として形成される排気管１９におけるシリンダヘッド３との接続部分は、この脆弱部２３２としての蛇腹状部２２１が設けられることで排気通路３１の軸方向に対する剛性が低下する。そして、車両衝突時に排気管１９がこの蛇腹状部２２１において軸方向に対して積極的につぶれる構成とすることでクラッシュストロークを確保している。

すなわち、上記のように構成されるエンジン１の排気装置２３０では、自動車２の衝突の際には、エンジンルーム８が押し潰され、ラジエータ９がエンジン１に接触し、このエンジン１を車両後方に押し、排気管１９がダッシュパネル６に衝突する。このとき、衝突荷重が蛇腹状部２２１を軸方向に対して押しつぶす方向に作用する。そして、排気管１９の他の部分と比較して剛性が低い蛇腹状部２２１は、この衝突荷重が作用することによって排気通路３１の軸方向に押しつぶされ、これにより、エンジン１がダッシュパネル６側に移動可能な空間を確保することができ、この結果、衝突時の衝撃力を吸収するための衝突方向への変形を可能とする十分なクラッシュストロークが確保される。

以上で説明した本発明の実施例２に係るエンジン１の排気装置２３０によれば、複数の燃焼室５に各々連通する複数の吸気ポート１２及び排気通路３１の少なくとも一部をなす複数の排気ポート１３が内部に形成されたシリンダヘッド３と、排気通路３１の少なくとも一部が内側に形成された排気管１９とを備え、脆弱部２３２は、排気管１９とシリンダヘッド３との連結部分に該排気管１９の軸方向に沿って形成される蛇腹状部２２１である。したがって、車両衝突時に排気管１９の他の部分と比較して剛性が低い蛇腹状部２２１が排気通路３１の軸方向に押しつぶされるので、確実にクラッシュストロークを確保することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例２に係るエンジン１の排気装置２３０によれば、排気通路３１は、シリンダヘッド３の内部に形成されると共に複数の排気ポート１３が集合する集合排気ポート１８を含んで構成され、蛇腹状部２２１は、集合排気ポート１８に接続される排気管１９とシリンダヘッド３との連結部分に設けられる。したがって、シリンダヘッド３の内部で複数の排気ポート１３が集合して集合排気ポート１８を構成することから、シリンダヘッド３側面における排気通路３１の出口部分は１箇所に集合し、この１箇所の排気通路３１出口部分に対して蛇腹状部２２１が設けられるため、車両衝突時に衝突荷重が蛇腹状部２２１に集中して作用するので、この蛇腹状部２２１を確実に押しつぶすことができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例に係るエンジン１の排気装置３０によれば、シリンダヘッド３は、内部に機関冷却水が通過可能な冷媒通路３ａを有する。したがって、シリンダヘッド３は冷媒通路３ａを通過する機関冷却水により冷却され、このシリンダヘッド３の近傍に設けられる蛇腹状部２２１もシリンダヘッド３と共に冷却されるので、この蛇腹状部２２１の温度上昇が抑制され、その結果、蛇腹状部２２１の温度上昇による強度低下を差し引いた絶対的な強度を低く抑えることができ、蛇腹状部２２１をより押しつぶされやすくすることができる。

図４は、本発明の実施例３に係るに内燃機関の排気装置を適用した自動車前部の部分断面図、図５は、本発明の実施例３に係るに内燃機関の排気装置の排気通路を説明する概略平面図である。実施例３に係る内燃機関の排気装置は、実施例１に係る内燃機関の排気装置と略同様の構成であるが、シリンダヘッドの内部に形成される集合排気通路の代わりにシリンダヘッドとは別体に形成される集合排気管を備えている点で実施例１に係る内燃機関の排気装置とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。

図４又は図５に示すように、実施例３に係るエンジン１の排気装置３３０は、実施例１の排気装置３０（図１参照）が備えていた集合排気通路としての集合排気ポート１８（図２参照）に代えて集合排気管としての排気マニホールド３１８を備える。さらに具体的には、排気装置３３０の排気管３１９は、排気マニホールド３１８と、この排気マニホールド３１８に接続される接続排気管としての床下排気管３２１を備える。

排気マニホールド３１８は、シリンダヘッド３とは別体に形成される。排気マニホールド３１８は、各燃焼室５に対応して４つの集合管３１８ａを有し、この各集合管３１８ａの一端が各排気ポート１３に接続されると共に４つの集合管３１８ａの他端が集合している。そして、この排気マニホールド３１８の４つの集合管３１８ａの他端側に床下排気管３２１が接続されている。そして、排気装置３３０は、内部に排気通路３１がそれぞれ形成されたこの排気マニホールド３１８と床下排気管３２１との連結部分に脆弱部３３２としての連結フランジ３２２及び連結フランジ３２３が設けられる。

すなわち、排気マニホールド３１８は、各集合管３１８ａの一端側において排気側取付フランジ３２０を介してボルト等によりシリンダヘッド３に取り付けられる一方、各集合管３１８ａの他端側において連結フランジ３２２が一体に円環状に形成され、床下排気管３２１は、排気マニホールド３１８側端面に連結フランジ３２３が一体に円環状に形成される。そして、排気マニホールド３１８と床下排気管３２１とは、この連結フランジ３２２及び連結フランジ３２３を介してボルト等により連結される。

したがって、分割された一方の排気通路３１としての排気マニホールド３１８内側と他方の排気通路３１としての床下排気管３２１内側とは、この連結フランジ３２２及び連結フランジ３２３を介して排気ガスが流動可能に連続され、この連続された排気通路３１により各燃焼室５から排出される排気ガスを車両後方に導くことができる。

そして、実施例１の排気装置３０（図１参照）は、排気側取付フランジ２０（図１参照）を発泡金属により形成することで脆弱部３２を構成していたのに対して、この実施例３の排気装置３３０では、排気側取付フランジ３２０を発泡金属により形成せず、その代わりに連結フランジ３２２及び連結フランジ３２３を衝撃破壊特性に優れる発泡金属により形成することで脆弱部３３２を構成する。つまり、この脆弱部３３２としての連結フランジ３２２及び連結フランジ３２３は、実施例１の排気側取付フランジ２０と同様、衝撃破壊特性に優れる発泡金属により形成される。さらに、連結フランジ３２２は、シリンダブロック４に固定されているブラケット３２４により支持されており、このブラケット３２４は、車両走行時の排気マニホールド３１８等のがたつきを抑制している。床下排気管３２１は、車両に固定されている。

上記のように構成されるエンジン１の排気装置３３０では、自動車２の衝突の際には、エンジンルーム８が押し潰され、ラジエータ９がエンジン１に接触し、このエンジン１を車両後方に押し、ブラケット３２４により支持されている排気マニホールド３１８と車両に固定されている床下排気管３２１とを連結する連結フランジ３２２及び連結フランジ３２３に衝突荷重が作用する。そして、発泡金属により形成される連結フランジ３２２及び連結フランジ３２３は、この衝突荷重が作用することによって排気通路３１の軸方向に押しつぶされ崩壊し、この連結フランジ３２２及び連結フランジ３２３により連結されている排気マニホールド３１８と床下排気管３２１との連結が解消されると共に連結フランジ３２２を支持していたブラケット３２４も連結フランジ３２２から脱落する。これにより、排気マニホールド３１８と床下排気管３２１が衝突に伴ったエンジン１の相対的な移動に抵抗することが防止され、エンジン１は、ダッシュパネル６側に移動可能な空間を確保することができ、この結果、衝突時の衝撃力を吸収するための衝突方向への変形を可能とする十分なクラッシュストロークが確保される。

また、このとき、脆弱部３３２としての連結フランジ３２２及び連結フランジ３２３は、排気マニホールド３１８における４つの集合管３１８ａが１つに集合している端面に設けられていることから、衝突荷重が広い面積で作用する排気側取付フランジ３２０と比較して、この連結フランジ３２２及び連結フランジ３２３の単位面積当たりに作用する衝突荷重の方が大きくなる。つまり、この排気装置３３０では、衝突荷重がこの連結フランジ３２２及び連結フランジ３２３に集中して作用し、この結果、連結フランジ３２２と連結フランジ３２３とが崩壊しやすい構成となっている。

以上で説明した本発明の実施例３に係るエンジン１の排気装置３３０によれば、脆弱部３３２は、排気通路３１の少なくとも一部が内側に形成された複数の排気管３１９（排気マニホールド３１８、床下排気管３２１）同士を連結する連結フランジ３２２、３２３に設けられる。したがって、排気管３１９同士を連結する連結フランジ３２２、３２３が車両衝突時に排気通路３１の軸方向に押しつぶされて崩壊し、この排気管３１９同士の連結が解消され、衝突に伴ったエンジン１の相対的な移動に抵抗することが防止されるので、確実にクラッシュストロークを確保することができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るエンジン１の排気装置３３０によれば、複数の燃焼室５に各々連通する複数の吸気ポート１２及び複数の排気ポート１３が内部に形成されたシリンダヘッド３を備え、排気管３１９は、シリンダヘッド３とは別体に形成されると共に複数の排気ポート１３が集合する排気マニホールド３１８とこの排気マニホールド３１８に接続される床下排気管３２１とを含んで構成され、脆弱部３３２としての連結フランジ３２２、３２３は、排気マニホールド３１８と床下排気管３２１との連結部分に設けられる。したがって、排気マニホールド３１８により複数の排気ポート１３が１経路に集合し、連結フランジ３２２、３２３によりこの排気マニホールド３１８と床下排気管３２１とが連結されるため、車両衝突時に衝突荷重がこの連結フランジ３２２、３２３に集中して作用するので、この連結フランジ３２２、３２３を確実に崩壊させることができる。

さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るエンジン１の排気装置３３０によれば、連結フランジ３２２、３２３は、発泡金属により形成される。したがって、連結フランジ３２２、３２３が衝撃破壊特性に優れる発泡金属により形成されることから、連結フランジ３２２、３２３に衝突荷重が作用した際にこの連結フランジ３２２、３２３が崩壊しやすく、排気マニホールド３１８と床下排気管３２１との連結を確実に解消することができる。また、連結フランジ３２２、３２３を発泡金属により形成することで、この連結フランジ３２２、３２３によりエンジン１から床下排気管３２１に伝達される振動が低減され、これにより、放射音や自動車２のボディへの振動伝達が低減されるので、車内音の静粛性を向上することができる。

なお、上述した本発明の実施例に係る内燃機関の排気装置は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、本発明の排気装置３０、２３０、３３０を４気筒内燃機関に適用した場合で説明したが、２または３気筒、もしくは５気筒以上の気筒を有する内燃機関に適用してもよい。また、以上の説明では、エンジン１を自動車２の前部にフロント配置した場合について述べたが、エンジン１が自動車２の後部に配置される場合にも本発明の排気装置３０、２３０、３３０を適用することができ、後突時（追突時）のクラッシュストロークを十分に確保することもできる。

また、以上の説明では、吸気マニホールド１４などの吸気系をエンジンルーム８内におけるエンジン１とラジエータ９との間の空間、排気管１９、３１９などの排気系をエンジン１とダッシュパネル６との間の空間に配置するものとして説明したが、吸気系をエンジン１とダッシュパネル６との間の空間、排気系をエンジン１とラジエータ９との間の空間に配置してもよい。

また、以上の説明では、脆弱部３２としての排気側取付フランジ２０及び脆弱部３３２としての連結フランジ３２２、３２３は、発泡金属により形成するものとして説明したが衝撃吸収特性や衝撃破壊特性に優れた材料であればよく、例えば、セラミックなどを用いてもよい。また、以上の説明では、脆弱部３２としての排気側取付フランジ２０及び脆弱部３３２としての連結フランジ３２２、３２３は、衝突荷重が作用することによって押しつぶされ崩壊するものとして説明したが、完全に破壊されなくてもよく、例えば、軸方向に対する厚みを大きくし、厚さ方向に大きく押しつぶされることで、クラッシュストロークを確保するようにしてもよい。また、実施例１の排気装置３０、実施例２の排気装置２３０及び実施例３の排気装置３３０を組み合わせてもよく、例えば、実施例３の排気装置３３０における排気側取付フランジ３２０を排気通路３１の軸方向に対して脆弱な脆弱部として発泡金属により形成するようにしてもよい。

以上のように、本発明に係る内燃機関の排気装置は、燃焼室から排気ガスを排出する排気系において十分なクラッシュストロークを確保し、衝突安全性を向上するものであり、種々の内燃機関に用いて好適である。

本発明の実施例１に係るに内燃機関の排気装置を適用した自動車前部の部分断面図である。 本発明の実施例１に係るに内燃機関の排気装置の排気通路を説明する概略平面図である。 本発明の実施例２に係るに内燃機関の排気装置を適用した自動車前部の部分断面図である。 本発明の実施例３に係るに内燃機関の排気装置を適用した自動車前部の部分断面図である。 本発明の実施例３に係るに内燃機関の排気装置の排気通路を説明する概略平面図である。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
２ 自動車
３ シリンダヘッド
３ａ 冷媒通路
４ シリンダブロック
５ 燃焼室
６ ダッシュパネル
７ 車室
８ エンジンルーム
９ ラジエータ
１０ 電動ファン
１１ ファンシュラウド
１２ 吸気ポート
１３ 排気ポート
１４ 吸気マニホールド
１４ａ 分岐管
１５ 吸気側取付フランジ
１６ 吸気通路
１７ 燃料噴射弁
１８ 集合排気ポート（集合排気通路）
１９、３１９ 排気管
２０ 排気側取付フランジ（取付フランジ、脆弱部）
３０、２３０、３３０ 排気装置
３１ 排気通路
３２、２３２、３３２ 脆弱部
２２０、３２０ 排気側取付フランジ
２２１ 蛇腹状部（脆弱部）
３１８ 排気マニホールド（集合排気管）
３１８ａ 集合管
３２１ 床下排気管（接続排気管）
３２２、３２３ 連結フランジ（脆弱部）
３２４ ブラケット

Claims (9)

1. 燃焼室から排気ガスを排出すると共に該排気ガスの流動方向に対して複数に分割されている排気通路と、
   分割された前記排気通路を連続させる連結部分に設けられる脆弱部とを備えることを特徴とする、
   内燃機関の排気装置。
2. 複数の前記燃焼室に各々連通する複数の吸気ポート及び前記排気通路の少なくとも一部をなす複数の排気ポートが内部に形成されたシリンダヘッドと、
   前記排気通路の少なくとも一部が内側に形成された排気管とを備え、
   前記脆弱部は、前記シリンダヘッドに前記排気管を取り付ける取付フランジに設けられることを特徴とする、
   請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
3. 前記取付フランジは、発泡金属により形成されることを特徴とする、
   請求項２に記載の内燃機関の排気装置。
4. 複数の前記燃焼室に各々連通する複数の吸気ポート及び前記排気通路の少なくとも一部をなす複数の排気ポートが内部に形成されたシリンダヘッドと、
   前記排気通路の少なくとも一部が内側に形成された排気管とを備え、
   前記脆弱部は、前記排気管と前記シリンダヘッドとの連結部分に該排気管の軸方向に沿って形成される蛇腹状部であることを特徴とする、
   請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
5. 前記排気通路は、前記シリンダヘッドの内部に形成されると共に前記複数の排気ポートが集合する集合排気通路を含んで構成され、
   前記脆弱部は、前記集合排気通路に接続される前記排気管と前記シリンダヘッドとの連結部分に設けられることを特徴とする、
   請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気装置。
6. 前記シリンダヘッドは、内部に冷媒が通過可能な冷媒通路を有することを特徴とする、
   請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気装置。
7. 前記脆弱部は、前記排気通路の少なくとも一部が内側に形成された複数の排気管同士を連結する連結フランジに設けられることを特徴とする、
   請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
8. 前記連結フランジは、発泡金属により形成されることを特徴とする、
   請求項７に記載の内燃機関の排気装置。
9. 複数の前記燃焼室に各々連通する複数の吸気ポート及び複数の排気ポートが内部に形成されたシリンダヘッドを備え、
   前記排気管は、前記シリンダヘッドとは別体に形成されると共に前記複数の排気ポートが集合する集合排気管と該集合排気管に接続される接続排気管とを含んで構成され、
   前記脆弱部は、前記集合排気管と前記接続排気管との連結部分に設けられることを特徴とする、
   請求項７又は請求項８に記載の内燃機関の排気装置。

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