JP2011043108A - Exhaust device of internal combustion engine - Google Patents

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Toshiro Murata
登志朗 村田
Hideyuki Yukimitsu
秀之 幸光
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust device provided downstream in the discharge direction of exhaust gas to an internal combustion engine and having hollow-shaped exhaust system components with an end of one of them joined to the other hollow-shaped exhaust system component. <P>SOLUTION: A part in an extension direction of an exhaust pipe 18 is formed of a PCCP (Pseudo-Cylindrical Concave Polyhedral) shell 23. The PCCP shell 23 includes surfaces of a polygon 24 connected in such an uneven manner that adjacent surfaces of the polygon 24 have a side in common and the side of adjacent surfaces of the polygon 24 forms the ridgeline 24a of a crest or a trough 24b. The polygon 24 is formed with a depth from the top 24c of the crest to the trough 24b in the PCCP shell 23 set to be α<√2t so that the flexural rigidity of the PCCP shell 23 becomes low. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排気装置に関し、特に、内燃機関に対して排気ガスの排気方向下流側に設けられ、中空状の一の排気系部品の端部が中空状の他の排気系部品に接合される内燃機関の排気装置に関する。   The present invention relates to an exhaust device for an internal combustion engine, and in particular, is provided downstream of the internal combustion engine in the exhaust direction of exhaust gas, and the end of one hollow exhaust system component is connected to another hollow exhaust system component. The present invention relates to an exhaust device for an internal combustion engine to be joined.

一般に、自動車等の車両の内燃機関に設けられる排気装置としては、フロントパイプ、触媒コンバータ、センターパイプ、マフラ、テールパイプ等の排気系部品が接続されて構成されており、この排気系部品は、通常、溶接による接合が採用されている。
ところで、溶接によって排気系部品が接合される排気装置にあっては、振動等が過度に大きいといった厳しい使用環境下において、排気系部品同士が接合された溶接部位に、外部からの入力振動に起因する大きな応力が集中してしまう傾向にある。
In general, as an exhaust device provided in an internal combustion engine of a vehicle such as an automobile, exhaust system parts such as a front pipe, a catalytic converter, a center pipe, a muffler, and a tail pipe are connected. Joining by welding is adopted.
By the way, in an exhaust system in which exhaust system parts are joined by welding, in a severe use environment where vibrations are excessively large, the welded part where exhaust system parts are joined together is caused by external input vibration. Tend to concentrate large stresses.

特に、外径の大きさが異なる排気系部品同士を溶接によって接合する場合には、外径が大きい方の排気系部品(マフラ、触媒コンバータ等)の外形を、例えば、外径が大きい方の排気系部品の一端部を先細りとなるように形成し、外径が大きい方の排気系部品の一端部に外径が小さい方の排気系部品の一端部を溶接によって接合することが多い。   In particular, when joining exhaust system parts having different outer diameters by welding, the outer shape of the exhaust system part (muffler, catalytic converter, etc.) with the larger outer diameter is, for example, the larger outer diameter. In many cases, one end portion of the exhaust system component is tapered so that one end portion of the exhaust system component having the smaller outer diameter is joined to the one end portion of the exhaust system component having the larger outer diameter by welding.

このようにした場合の排気系部品の溶接部位は、一方の排気系部品の一端部に他方の排気系部品の一端部を挿通した後に、一方の排気系部品と他方の排気系部品の一端部を溶接することが多い。
このときには、一方の排気系部品の一端部に他方の排気系部品の一端部を挿通してそれぞれの一端部を接合する分だけ、接合部位において一方の排気系部品と他方の排気系部品の外径が大きく変化してしまう。
In this case, the welded part of the exhaust system part is inserted into one end part of one exhaust system part and then the one end part of the other exhaust system part after inserting the one end part of the other exhaust system part. Are often welded.
At this time, one exhaust system component is inserted into one end of the other exhaust system component and the other end of the other exhaust system component is joined to each other, so that one exhaust system component and the other exhaust system component are externally connected at the joint portion. The diameter will change greatly.

このように、溶接部位において外径が大きく変化する場合には、溶接部位に大きな応力が集中し易く、溶接部位の耐久性が悪化し易い。このため、例えば、排気管の一端部にマフラの一端部を溶接によって接合した場合には、溶接部位に応力が集中するのを防止するために、排気管の軸方向の一部分にフレキシブルチューブを設けることにより、フレキシブルチューブで溶接部位に応力が集中するのを緩和するようにしている(例えば、特許文献1参照)。   Thus, when the outer diameter changes greatly in the welded part, a large stress tends to concentrate on the welded part, and the durability of the welded part tends to deteriorate. For this reason, for example, when one end of the muffler is joined to one end of the exhaust pipe by welding, a flexible tube is provided in a part of the exhaust pipe in the axial direction in order to prevent stress from concentrating on the welded portion. In this way, stress concentration on the welded portion is relaxed by the flexible tube (see, for example, Patent Document 1).

また、図12に示すように、マフラ1の一端部に排気管2の一端部を溶接(溶接個所を溶接部3で示す)した場合に、排気管2の一端部の内周面に中空のスリーブ部材4を溶接によって接合し、溶接部位を補強するようにしている。   In addition, as shown in FIG. 12, when one end of the exhaust pipe 2 is welded to one end of the muffler 1 (the welding portion is indicated by the welded portion 3), a hollow is formed on the inner peripheral surface of the one end of the exhaust pipe 2. The sleeve member 4 is joined by welding to reinforce the welded part.

特開2004−176674号公報JP 2004-176664 A

このような従来の内燃機関の排気装置にあっては、排気系部品の接合部位に応力が集中するのを緩和するために、排気管にフレキシブルチューブを設けたり、スリーブ部材4を設けるようになっているため、排気系部品の部品点数が増大してしまい、排気装置の重量が増大するとともに排気装置の製造コストが増大してしまうという問題があった。   In such an exhaust system for a conventional internal combustion engine, a flexible tube or a sleeve member 4 is provided in the exhaust pipe in order to alleviate stress concentration at the joint portion of the exhaust system parts. Therefore, the number of parts of the exhaust system parts increases, and there is a problem that the weight of the exhaust system increases and the manufacturing cost of the exhaust system increases.

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、排気装置の重量が増大するのを防止するとともに排気装置の製造コストが増大するのを防止しつつ、排気系部品に外部振動が入力された場合に、排気系部品の接合部位に応力が集中するのを緩和することができ、接合部位の耐久性を向上させ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。   The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and prevents an increase in the weight of the exhaust device and an increase in the manufacturing cost of the exhaust device while preventing an increase in the exhaust system component. It is possible to provide an exhaust device for an internal combustion engine that can alleviate stress concentration at a joint part of an exhaust system component when external vibration is input to the exhaust part and can improve durability of the joint part. Objective.

本発明に係る内燃機関の排気装置は、上記目的を達成するため、(1)内燃機関に対して排気ガスの排気方向下流側に設けられ、中空状の一の排気系部品の端部が中空状の他の排気系部品に接合される排気装置において、前記一の排気系部品は、前記一の排気系部品の延在方向の少なくとも一部に周方向に沿った多面構造を有し、前記多面構造は、隣接する多角形の面同士が一辺を共有し、前記多角形の面同士の一辺が山の稜線または谷を形成するようにして凹凸状に連接されるものから構成されている。   In order to achieve the above object, an exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention is (1) provided downstream of the internal combustion engine in the exhaust direction of exhaust gas, and the end of one hollow exhaust system component is hollow. In the exhaust system joined to another exhaust system component in the shape, the one exhaust system component has a multi-faceted structure along a circumferential direction in at least part of the extending direction of the one exhaust system component The polyhedral structure is constituted by adjacent polygonal surfaces that share one side, and one side of the polygonal surfaces is connected in a concavo-convex shape so as to form a ridgeline or valley of a mountain.

この構成により、一の排気系部品の延在方向の少なくとも一部が、一の排気系部品の周方向に沿った多面構造を有し、多面構造が、隣接する多角形の面同士が一辺を共有し、多角形の面同士の一辺が山の稜線または谷を形成するようにして凹凸状に連接されるものから構成されるので、多面構造の曲げ剛性が低くなるように多角形の形状を設定することにより、排気装置に外部振動が入力した場合に、外部振動によって排気系部品に入力される応力を一の排気系部品の多面構造に分散させることができる。このため、排気系部品の接合部位に応力が集中するのを緩和することができ、接合部位の耐久性を向上させることができる。   With this configuration, at least a part of the extending direction of one exhaust system component has a polyhedral structure along the circumferential direction of the one exhaust system component, and the polyhedral structure has one side between adjacent polygonal surfaces. The polygonal shape is formed so that one side of the polygonal surfaces is connected in a concave-convex shape so that one side of the polygonal surface forms a ridgeline or valley of a mountain. By setting, when external vibration is input to the exhaust device, the stress input to the exhaust system component due to the external vibration can be distributed to the multi-face structure of one exhaust system component. For this reason, it can relieve | moderate that stress concentrates on the junction part of exhaust system components, and can improve durability of a junction part.

そして、一の排気系部品の少なくとも一部を多面構造にすることで、接合部位の耐久性を向上させることができるため、従来のようにフレキシブルチューブやスリーブ部材等を不要にでき、排気装置の重量が増大するのを防止することができるとともに、排気装置の製造コストが増大するのを防止することができる。   In addition, since at least a part of one exhaust system part has a multi-face structure, durability of the joining portion can be improved, so that a flexible tube, a sleeve member, and the like can be made unnecessary as in the related art. It is possible to prevent an increase in weight and to prevent an increase in the manufacturing cost of the exhaust device.

また、一の排気系部品の一部を多面構造とすることにより、内燃機関から排気装置に伝達される振動特性や車体から排気装置に伝達される振動特性に対して、排気装置の弾性振動の振動特性を調整することができ、排気装置と内燃機関や車体が共振してしまうのを防止することができる。   In addition, by making a part of one exhaust system part into a multi-face structure, the elastic vibration of the exhaust system is reduced against the vibration characteristics transmitted from the internal combustion engine to the exhaust system and the vibration characteristics transmitted from the vehicle body to the exhaust system. The vibration characteristics can be adjusted, and resonance between the exhaust device and the internal combustion engine or the vehicle body can be prevented.

上記(1)に記載の内燃機関の排気装置において、(2)前記多面構造は、前記多角形の面の一辺によって構成される山の頂部から谷までの深さをαとし、前記多面構造の板厚をtとしたとき、α<√2・tとしたものから構成されている。   In the exhaust system for an internal combustion engine according to the above (1), (2) the polyhedral structure has a depth from a peak to a valley formed by one side of the polygonal surface as α, When the plate thickness is t, α <√2 · t.

この構成により、多角形の面の一辺によって構成される山の頂部から谷までの深さをαとし、多面構造の板厚をtとしたとき、α<√2・tとしたので、延在方向に外径が一様な中空状のパイプに比べて、多面構造の断面二次モーメントを小さくすることができ、多面構造の曲げ剛性を低くすることができる。   With this configuration, α <√2 · t, where α is the depth from the top of the mountain formed by one side of the polygonal surface to the valley, and t is the thickness of the polyhedral structure. Compared to a hollow pipe having a uniform outer diameter in the direction, the cross-sectional secondary moment of the polyhedral structure can be reduced, and the bending rigidity of the polyhedral structure can be reduced.

上記(1)または(2)に記載の内燃機関の排気装置において、(3)前記他の排気系部品は、マフラまたは触媒コンバータから構成され、前記一の排気系部品は、前記マフラまたは前記触媒コンバータの端部が接合される排気管から構成されている。   In the exhaust system for an internal combustion engine according to the above (1) or (2), (3) the other exhaust system component is constituted by a muffler or a catalytic converter, and the one exhaust system component is the muffler or the catalyst. It is comprised from the exhaust pipe with which the edge part of a converter is joined.

この構成により、排気管、触媒コンバータ、排気管に外部振動が入力した場合に、外部振動によって排気管、触媒コンバータ、マフラに入力される応力を排気管の多面構造に分散させることができる。このため、マフラと排気管の接合部位または触媒コンバータと排気管の接合部位に応力が集中するのを緩和することができ、接合部位の耐久性を向上させることができる。   With this configuration, when external vibration is input to the exhaust pipe, the catalytic converter, and the exhaust pipe, the stress input to the exhaust pipe, the catalytic converter, and the muffler due to the external vibration can be dispersed in the multi-face structure of the exhaust pipe. For this reason, it is possible to alleviate stress concentration at the joint portion between the muffler and the exhaust pipe or the joint portion between the catalytic converter and the exhaust pipe, and the durability of the joint portion can be improved.

上記(1)または(2)に記載の内燃機関の排気装置において、(4)前記他の排気系部品は、排気管から構成され、前記他の排気系部品は、前記排気管の端部が接合されるマフラまたは触媒コンバータから構成されている。   In the exhaust system for an internal combustion engine according to the above (1) or (2), (4) the other exhaust system component is configured by an exhaust pipe, and the other exhaust system component has an end portion of the exhaust pipe. It consists of a muffler or a catalytic converter to be joined.

この構成により、排気管、触媒コンバータ、マフラに外部振動が入力した場合に、外部振動によって排気管、触媒コンバータ、マフラに入力される応力を触媒コンバータまたはマフラの多面構造に分散させることができる。このため、マフラと排気管との接合部位または触媒コンバータと排気管との接合部位に応力が集中するのを緩和することができ、接合部位の耐久性を向上させることができる。   With this configuration, when external vibration is input to the exhaust pipe, the catalytic converter, and the muffler, the stress input to the exhaust pipe, the catalytic converter, and the muffler due to the external vibration can be dispersed in the multi-face structure of the catalytic converter or the muffler. For this reason, it is possible to alleviate stress concentration at the joint portion between the muffler and the exhaust pipe or the joint portion between the catalytic converter and the exhaust pipe, and the durability of the joint portion can be improved.

上記(1)または(2)に記載の内燃機関の排気装置において、(5)前記他の排気系部品は、排気管、触媒コンバータおよびマフラの少なくとも1つ以上から構成され、前記一の排気系部品は、一端部が前記排気管、前記触媒コンバータおよび前記マフラの少なくとも1つ以上に接合され、他端部が支持部材に支持される少なくとも1つ以上のサポートブラケットから構成されている。   In the exhaust system for an internal combustion engine according to (1) or (2), (5) the other exhaust system component includes at least one of an exhaust pipe, a catalytic converter, and a muffler, and the one exhaust system The component is composed of at least one support bracket having one end joined to at least one of the exhaust pipe, the catalytic converter, and the muffler and the other end supported by a support member.

この構成により、排気管、触媒コンバータ、マフラに外部振動が入力した場合に、外部振動によって排気管、触媒コンバータ、マフラに入力される応力をサポートブラケットの多面構造に分散させることができる。
このため、排気管、触媒コンバータまたはマフラとサポートブラケットとの接合部位に応力が集中するのを緩和することができ、接合部位の耐久性を向上させることができる。
With this configuration, when external vibration is input to the exhaust pipe, the catalytic converter, and the muffler, the stress input to the exhaust pipe, the catalytic converter, and the muffler due to the external vibration can be dispersed in the multi-face structure of the support bracket.
For this reason, it can relieve | moderate that stress concentrates on the junction part of an exhaust pipe, a catalytic converter or a muffler, and a support bracket, and can improve durability of a junction part.

本発明によれば、排気装置の重量が増大するのを防止するとともに排気装置の製造コストが増大するのを防止しつつ、排気系部品に外部振動が入力した場合に、排気系部品の接合部位に応力が集中するのを緩和することができ、接合部位の耐久性を向上させることができる内燃機関の排気装置を提供することができる。   According to the present invention, when an external vibration is input to the exhaust system component while preventing an increase in the weight of the exhaust system and an increase in the manufacturing cost of the exhaust system, the joint portion of the exhaust system component is prevented. Therefore, it is possible to provide an exhaust device for an internal combustion engine that can alleviate stress concentration and improve durability of the joint portion.

本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、排気装置の側面図である。1 is a view showing a first embodiment of an exhaust device for an internal combustion engine according to the present invention, and is a side view of the exhaust device. FIG. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、メインマフラの断面とメインマフラに接続される排気管の一部を断面で示す図である。1 is a diagram illustrating a first embodiment of an exhaust device for an internal combustion engine according to the present invention, and is a diagram illustrating a cross section of a main muffler and a part of an exhaust pipe connected to the main muffler. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、PCCPシェルの正面図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a front view of a PCCP shell. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、(a)は、PCCPシェルの切断方向を示す図であり、(b)は、同図(a)の切断面A−Aで切断されたPCCPシェルの断面を示す図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, (a) is a figure which shows the cutting | disconnection direction of a PCCP shell, (b) is the cutting | disconnection of the figure (a) It is a figure which shows the cross section of the PCCP shell cut | disconnected by plane AA. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、(a)は、一般的な中空のパイプの切断方向を示す図であり、(b)は、同図(a)の切断面B−Bで切断された中空のパイプの断面を示す図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, (a) is a figure which shows the cutting direction of a general hollow pipe, (b) is the figure ( It is a figure which shows the cross section of the hollow pipe cut | disconnected by the cut surface BB of a). 本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図であり、メインマフラと車体の取付け構造を示す図である。1 is a diagram illustrating a first embodiment of an exhaust device for an internal combustion engine according to the present invention, and is a diagram illustrating a mounting structure for a main muffler and a vehicle body. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第2の実施の形態を示す図であり、メインマフラの下流側と車体の取付け構造を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a figure which shows the downstream of a main muffler, and the attachment structure of a vehicle body. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第2の実施の形態を示す図であり、排気装置の上流側の上面図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a top view of the upstream of an exhaust apparatus. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第2の実施の形態を示す図であり、サポートブラケットに設けられるPCCPシェルの正面図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a front view of the PCCP shell provided in a support bracket. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第3の実施の形態を示す図であり、排気装置の側面図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a side view of an exhaust apparatus. 本発明に係る内燃機関の排気装置の第3の実施の形態を示す図であり、メインマフラの断面とメインマフラに接続される排気管の一部を断面で示す図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention, and is a figure which shows the cross section of a main muffler and a part of exhaust pipe connected to a main muffler in a cross section. 従来のマフラの断面とマフラに接続される排気管の一部を断面で示す図である。It is a figure which shows the cross section of a conventional muffler, and a part of exhaust pipe connected to a muffler in a cross section.

(第1の実施の形態)
以下、本発明に係る内燃機関の排気装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図1〜図6は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第1の実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
図1において、内燃機関の排気装置11は、内燃機関としてのエンジン12から排気される排気ガスを外部に排出するものであり、エンジン12に対して排気ガスの排気方向下流側の排気系部品から構成されるものである。
(First embodiment)
Embodiments of an exhaust device for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIGS. 1-6 is a figure which shows 1st Embodiment of the exhaust apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention.
First, the configuration will be described.
In FIG. 1, an exhaust device 11 for an internal combustion engine exhausts exhaust gas exhausted from an engine 12 as an internal combustion engine to the outside. From an exhaust system component downstream of the engine 12 in the exhaust direction of exhaust gas It is composed.

エンジン12のシリンダブロックに設けられた燃焼室に連通する排気ポートには排気マニホールド13が接続されており、この排気マニホールド13は、例えば、4気筒エンジンであれば、エンジン12の内部に設けられた4つの燃焼室に、エンジン12のシリンダヘッドに設けられた排気ポートを介して接続される4つの枝管および枝管を集合する集合管とを含んで構成されている。   An exhaust manifold 13 is connected to an exhaust port communicating with a combustion chamber provided in a cylinder block of the engine 12. This exhaust manifold 13 is provided inside the engine 12 for a four-cylinder engine, for example. The four combustion chambers are configured to include four branch pipes connected via an exhaust port provided in the cylinder head of the engine 12 and a collecting pipe that collects the branch pipes.

排気マニホールド13にはフロントパイプを構成する排気管14の一端部が接続されており、この排気管14の他端部には触媒コンバータ15の一端部が溶接によって接合されている。この触媒コンバータ15には三元触媒が内蔵されており、この三元触媒は、エンジン12から排気マニホールド13および排気管14を介して排出される排気ガス中の一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物等を浄化するようになっている。
触媒コンバータ15の他端部にはセンターパイプを構成する排気管16の一端部が溶接によって接合されており、この排気管16の他端部にはメインマフラ17の一端部が溶接によって接合されている。
One end of an exhaust pipe 14 constituting a front pipe is connected to the exhaust manifold 13, and one end of a catalytic converter 15 is joined to the other end of the exhaust pipe 14 by welding. The catalytic converter 15 has a built-in three-way catalyst, which is oxidized by carbon monoxide, hydrocarbons, and nitrogen in exhaust gas discharged from the engine 12 through the exhaust manifold 13 and the exhaust pipe 14. It is designed to purify things.
One end of an exhaust pipe 16 constituting a center pipe is joined to the other end of the catalytic converter 15 by welding, and one end of a main muffler 17 is joined to the other end of the exhaust pipe 16 by welding. .

このメインマフラ17の中央部分の外径は排気管16の外径よりも大きく形成されており、メインマフラ17の内部には拡張室17a(図2参照)が形成されている。したがって、排気管16からメインマフラ17に導入される排気ガスは、メインマフラ17の拡張室17aで膨張、共鳴、干渉等されることにより、エンジン12の排気音が消音される。   The outer diameter of the central portion of the main muffler 17 is formed larger than the outer diameter of the exhaust pipe 16, and an expansion chamber 17a (see FIG. 2) is formed inside the main muffler 17. Therefore, the exhaust gas introduced into the main muffler 17 from the exhaust pipe 16 is expanded, resonated, interfered with, etc. in the expansion chamber 17a of the main muffler 17, so that the exhaust sound of the engine 12 is silenced.

また、メインマフラ17の他端部にはリヤパイプを構成する排気管18の一端部が溶接によって接合されており、この排気管18の他端部にはサブマフラ19の一端部が溶接によって接合されている。
このサブマフラ19の中央部分の外径は、排気管18の外径よりも大きく形成されており、サブマフラ19の内部には拡張室が形成されている。したがって、排気管18からサブマフラ19に導入される排気ガスは、サブマフラ19の拡張室で膨張、共鳴、干渉等されることにより、エンジン12の排気音がより一層消音される。
One end of an exhaust pipe 18 constituting a rear pipe is joined to the other end of the main muffler 17 by welding, and one end of a sub muffler 19 is joined to the other end of the exhaust pipe 18 by welding. Yes.
The outer diameter of the central portion of the sub muffler 19 is formed larger than the outer diameter of the exhaust pipe 18, and an expansion chamber is formed inside the sub muffler 19. Therefore, the exhaust gas introduced from the exhaust pipe 18 into the sub muffler 19 is expanded, resonated, interfered with, etc. in the expansion chamber of the sub muffler 19, so that the exhaust sound of the engine 12 is further silenced.

図2において、メインマフラ17の一端部17bは、先細り形状となっており、メインマフラ17の一端部17bの内周面には排気管16の他端部16aの外周部が接合され、メインマフラ17の一端部17bと排気管16の他端部16aとは、溶接部25aによって接合されている。   In FIG. 2, one end 17 b of the main muffler 17 is tapered, and the outer peripheral portion of the other end 16 a of the exhaust pipe 16 is joined to the inner peripheral surface of the one end 17 b of the main muffler 17. One end portion 17b of the exhaust pipe 17 and the other end portion 16a of the exhaust pipe 16 are joined by a welded portion 25a.

また、メインマフラ17の他端部17cは、先細り形状となっており、メインマフラ17の他端部17cの内周面には排気管18の一端部18aの外周部が挿通され、メインマフラ17の他端部17cと排気管18の一端部18aとは、溶接部25bによって接合されている。   The other end portion 17 c of the main muffler 17 is tapered, and the outer peripheral portion of the one end portion 18 a of the exhaust pipe 18 is inserted into the inner peripheral surface of the other end portion 17 c of the main muffler 17. The other end portion 17c of the exhaust pipe 18 and the one end portion 18a of the exhaust pipe 18 are joined by a welded portion 25b.

このため、この排気管16、18の外径は、メインマフラ17の一端部17bおよび他端部17cの外径よりも小径となっている。   For this reason, the outer diameters of the exhaust pipes 16 and 18 are smaller than the outer diameters of the one end portion 17 b and the other end portion 17 c of the main muffler 17.

また、サブマフラ19の他端部にはテールパイプ20の一端部が溶接によって接合されており、このテールパイプ20の他端部は外気に連通している。したがって、エンジン12から排気マニホールド13に排気された排気ガスは、排気管14、触媒コンバータ15、排気管16、メインマフラ17、排気管18、サブマフラ19およびテールパイプ20を介して外部に排出される。   One end of the tail pipe 20 is joined to the other end of the sub-muffler 19 by welding, and the other end of the tail pipe 20 communicates with the outside air. Therefore, the exhaust gas exhausted from the engine 12 to the exhaust manifold 13 is exhausted to the outside through the exhaust pipe 14, the catalytic converter 15, the exhaust pipe 16, the main muffler 17, the exhaust pipe 18, the sub muffler 19, and the tail pipe 20. .

なお、本実施の形態では、排気マニホールド13、排気管14、触媒コンバータ15、排気管16、メインマフラ17、排気管18、サブマフラ19およびテールパイプ20が中空状の排気系部品を構成しており、これら排気系部品がエンジン12の排気装置11を構成している。   In the present embodiment, the exhaust manifold 13, the exhaust pipe 14, the catalytic converter 15, the exhaust pipe 16, the main muffler 17, the exhaust pipe 18, the sub muffler 19 and the tail pipe 20 constitute a hollow exhaust system component. These exhaust system components constitute the exhaust device 11 of the engine 12.

また、触媒コンバータ15は、山元触媒を内蔵する外筒が中空状に構成されている。また、排気管14、16、18が一の排気系部品を構成し、触媒コンバータ15、メインマフラ17およびサブマフラ19が他の排気系部品を構成している。   Further, the catalytic converter 15 has a hollow outer cylinder containing the Yamamoto catalyst. Further, the exhaust pipes 14, 16 and 18 constitute one exhaust system part, and the catalytic converter 15, the main muffler 17 and the sub muffler 19 constitute other exhaust system parts.

一方、排気管14、16、18の延在方向の一部は、多面構造としてのPCCPシェル(Pseudo−Cylindrical Concave Polyhedral Shell)21〜23を有している。   On the other hand, a part of the extending direction of the exhaust pipes 14, 16, 18 has PCCP shells (Pseudo-Cylindrical Converged Polyshells) 21 to 23 as a polyhedral structure.

このPCCPシェル21〜23は、所謂、疑似円筒凹多面体と称するものであり、図3に示すように、隣接する多角形24の面同士が一辺を共有し、多角形24の面同士の一辺が山の稜線24a(実線で示す)または谷24b(破線で示す)を形成するようにして凹凸状に連接される多面構造となっている。   The PCCP shells 21 to 23 are so-called pseudo-cylindrical concave polyhedrons. As shown in FIG. 3, the surfaces of the adjacent polygons 24 share one side, and one side between the surfaces of the polygon 24 is It has a polyhedral structure that is connected in a concavo-convex shape so as to form a mountain ridge line 24a (shown by a solid line) or a valley 24b (shown by a broken line).

ここで、PCCPシェル21〜23の断面二次モーメント(曲げ剛性)は、多角形24の面の一辺によって構成される山の頂部24cと谷24bの深さを調整することにより、剛性を小さくすることができるものと考えられる。   Here, the cross-sectional second moment (bending rigidity) of the PCCP shells 21 to 23 is reduced by adjusting the depths of the crests 24c and the valleys 24b formed by one side of the surface of the polygon 24. Can be considered.

具体的には、図4(a)に示すように、PCCPシェル21〜23を矢視A−A方向に切断したときのPCCPシェル21〜23の断面を図4(b)で示したときに、多角形24の山の頂部24cと谷24bとの深さをα、山の稜線24aの長さをλ、多面構造の板厚をt、山の稜線λの傾斜角をθとしたときに、PCCPシェル21〜23の断面二次モーメントの平均値は、概ね下記の(1)で表される。

Figure 2011043108
また、図5(a)に示すように、延在方向に外径が同一である一般的な中空のパイプ26の矢視B−B方向に切断したときの中空のパイプ26の断面を図5(b)で示したときに、中空のパイプ26の平板26aの軸方向長さをλ、平板26aの板厚をtとしたときに、中空のパイプ26の断面二次モーメントは、式の(2)で表される。
Figure 2011043108
上記の(1)に基づいて求められるPCCPシェル21〜23の断面二次モーメントを、上記の(2)で求められる中空状のパイプ36の断面二次モーメントよりも小さくするには、以下のようにすることが考えられる。
Figure 2011043108
上記の式(3)にα=λsinθを代入すると、PCCPシェル21〜23の山の頂部24cから谷24bまでの深さをα<√2tに設定すると、中空のパイプ26に比べてPCCPシェル21〜23の断面二次モーメントを小さくする、すなわち、PCCPシェル21〜23の曲げ剛性を小さくすることができるものと考えられる。 Specifically, as shown in FIG. 4A, when the cross sections of the PCCP shells 21 to 23 when the PCCP shells 21 to 23 are cut in the direction of arrow AA are shown in FIG. When the depth of the crest 24c and the valley 24b of the polygon 24 is α, the length of the ridge 24a of the mountain is λ, the thickness of the polyhedral structure is t, and the inclination angle of the ridge λ of the mountain is θ. The average value of the sectional moment of inertia of the PCCP shells 21 to 23 is generally expressed by the following (1).
Figure 2011043108
Further, as shown in FIG. 5 (a), a cross-section of the hollow pipe 26 when the general hollow pipe 26 having the same outer diameter in the extending direction is cut in the direction of arrow BB is shown in FIG. When (b) indicates that the axial length of the flat plate 26a of the hollow pipe 26 is λ and the thickness of the flat plate 26a is t, the sectional moment of inertia of the hollow pipe 26 is expressed by the equation ( 2).
Figure 2011043108
In order to make the cross-sectional secondary moment of the PCCP shells 21 to 23 obtained based on the above (1) smaller than the cross-sectional secondary moment of the hollow pipe 36 obtained in the above (2), it is as follows. Can be considered.
Figure 2011043108
When α = λsinθ is substituted into the above equation (3), the depth from the crest 24c to the valley 24b of the PCCP shells 21 to 23 is set to α <√2t, compared to the hollow pipe 26, the PCCP shell 21 It is considered that the second-order moment of -23 can be reduced, that is, the bending rigidity of the PCCP shells 21-23 can be reduced.

また、触媒コンバータ15には中空状のサポートブラケット32、33が溶接によって接合されており、このサポートブラケット32、33は、触媒コンバータ15に対して排気ガスの排気方向の上流側と下流側とに設けられている。
なお、本実施の形態で上流というのは、排気ガスの排気方向(流通方向)の上流を表し、下流というのは、排気ガスの排気方向の下流を表す。
Further, hollow support brackets 32 and 33 are joined to the catalytic converter 15 by welding, and the support brackets 32 and 33 are provided upstream and downstream in the exhaust gas exhaust direction with respect to the catalytic converter 15. Is provided.
In the present embodiment, upstream means upstream in the exhaust direction (circulation direction) of exhaust gas, and downstream means downstream in the exhaust direction of exhaust gas.

また、メインマフラ17には中空状のサポートブラケット34、35が溶接によって接合されており、このサポートブラケット34、35は、メインマフラ17に対して排気ガスの排気方向の上流側と下流側に設けられている。   Further, hollow support brackets 34 and 35 are joined to the main muffler 17 by welding, and the support brackets 34 and 35 are provided on the upstream side and the downstream side in the exhaust direction of the exhaust gas with respect to the main muffler 17. It has been.

このサポートブラケット32〜35は、図6に示すように、それぞれサポートゴム36、41を介してサイドメンバーやクロスメンバー等の車体38に取付けられている。   As shown in FIG. 6, the support brackets 32 to 35 are attached to a vehicle body 38 such as a side member or a cross member via support rubbers 36 and 41, respectively.

図6において、メインマフラ17と車体38の位置関係を説明する。なお、触媒コンバータ15もメインマフラ17と同様の構造で車体38に取付けられているため、説明を省略する。   In FIG. 6, the positional relationship between the main muffler 17 and the vehicle body 38 will be described. The catalytic converter 15 is also attached to the vehicle body 38 with the same structure as the main muffler 17 and will not be described.

図6において、サポートブラケット34、35の一端部は、溶接部39、40によってメインマフラ17に接合されており、このサポートブラケット34、35の他端部はサポートゴム36、41の挿通孔36a、41aにそれぞれ挿通されている。   In FIG. 6, one end portions of the support brackets 34 and 35 are joined to the main muffler 17 by welded portions 39 and 40, and the other end portions of the support brackets 34 and 35 are inserted through holes 36a of the support rubbers 36 and 41, 41a is inserted through each.

また、サポートゴム36、41の挿通孔36b、41bにはサポートブラケット42、43の一端部がそれぞれ挿通されており、このサポートブラケット42、43の他端部は、溶接部44、45によって車体38にそれぞれ接合されている。なお、サポートブラケット34、35、42、43は、メインマフラ17および車体38と一体化されていてもよい。   In addition, one end portions of the support brackets 42 and 43 are inserted into the insertion holes 36b and 41b of the support rubbers 36 and 41, respectively, and the other end portions of the support brackets 42 and 43 are connected to the vehicle body 38 by the welded portions 44 and 45, respectively. Are joined to each other. Note that the support brackets 34, 35, 42, and 43 may be integrated with the main muffler 17 and the vehicle body 38.

したがって、メインマフラ17は、サポートブラケット34、35、サポートゴム36、41およびサポートブラケット42、43を介して車体38に弾性的に取付けられることにより、サポートゴム36、41によって車体38とメインマフラ17との間で振動が伝達されることが抑制される。   Therefore, the main muffler 17 is elastically attached to the vehicle body 38 via the support brackets 34 and 35, the support rubbers 36 and 41, and the support brackets 42 and 43, so that the vehicle body 38 and the main muffler 17 are supported by the support rubbers 36 and 41. The vibration is suppressed from being transmitted between the two.

また、触媒コンバータ15もサポートブラケット32、33、図示しないサポートゴムおよび車体38側のサポートブラケットを介して車体38に弾性的に取付けられることにより、サポートゴムによって車体38と触媒コンバータ15との間で振動が伝達されることが抑制される。このようにして、排気装置11が車体38に取付けられることにより、車体38と排気装置11との間で振動が伝達されることが抑制される。   Further, the catalytic converter 15 is also elastically attached to the vehicle body 38 via the support brackets 32 and 33, a support rubber (not shown) and a support bracket on the vehicle body 38 side, so that the support rubber is used between the vehicle body 38 and the catalytic converter 15. Transmission of vibration is suppressed. In this way, by attaching the exhaust device 11 to the vehicle body 38, vibrations are suppressed from being transmitted between the vehicle body 38 and the exhaust device 11.

次に、作用を説明する。
エンジン12や車体38から排気装置11に外部振動が入力した場合には、この外部振動は、外径が大きく変化する溶接部位に集中する。図2において、メインマフラ17の他端部17cと排気管18の一端部18aの溶接部位(接合部位)31aに着目すると、メインマフラ17の他端部17cの内周面に排気管18の一端部18aの外周部が挿通され、メインマフラ17の他端部17cと排気管18の一端部18aとは、溶接部25bによって接合されているため、溶接部位31aの断面積は、メインマフラ17の他端部17cの外径と同一となって排気管18の一端部18aの外径よりも大きくなり、応力が溶接部位31aに集中し易くなる。また、メインマフラ17の一端部17bと排気管16の他端部16aとの溶接部位(接合部位)31bも同様である。
Next, the operation will be described.
When external vibration is input from the engine 12 or the vehicle body 38 to the exhaust device 11, the external vibration is concentrated on the welded portion where the outer diameter changes greatly. In FIG. 2, focusing on the welded part (joined part) 31 a of the other end 17 c of the main muffler 17 and the one end 18 a of the exhaust pipe 18, one end of the exhaust pipe 18 is formed on the inner peripheral surface of the other end 17 c of the main muffler 17. Since the outer peripheral portion of the portion 18a is inserted and the other end portion 17c of the main muffler 17 and the one end portion 18a of the exhaust pipe 18 are joined by the welded portion 25b, the cross-sectional area of the welded portion 31a is the same as that of the main muffler 17. It becomes the same as the outer diameter of the other end portion 17c and becomes larger than the outer diameter of the one end portion 18a of the exhaust pipe 18, and the stress is easily concentrated on the welded portion 31a. The same applies to the welding part (joining part) 31b between the one end 17b of the main muffler 17 and the other end 16a of the exhaust pipe 16.

本実施の形態では、排気管18が、排気管18の延在方向の一部にPCCPシェル23を有し、このPCCPシェル23を、多角形24の面同士が一辺を共有し、多角形24の面同士の一辺が山の稜線24aまたは谷24bを形成するようにして凹凸状に連接されるものから構成した。   In the present embodiment, the exhaust pipe 18 has a PCCP shell 23 in a part of the extending direction of the exhaust pipe 18, and the polygonal surface 24 of the polygon 24 is shared by the faces of the polygon 24. One side of each of these surfaces is connected in a concavo-convex shape so as to form a ridge line 24a or a valley 24b of a mountain.

このため、PCCPシェル23の山の頂部24cから谷24bまでの深さをα<√2tに設定することで、PCCPシェル23の曲げ剛性が低くなるように多角形24を形成することにより、延在方向に外径が一様な中空状26のパイプに比べて、PCCPシェル23の断面二次モーメントを小さくすることができ、PCCPシェル23の曲げ剛性を低くすることができる。   Therefore, by setting the depth from the crest 24c to the valley 24b of the PCCP shell 23 to α <√2t, the polygon 24 is formed so that the bending rigidity of the PCCP shell 23 is lowered, thereby extending the length. Compared to a hollow pipe 26 having a uniform outer diameter in the direction of the direction, the secondary moment of section of the PCCP shell 23 can be reduced, and the bending rigidity of the PCCP shell 23 can be reduced.

このため、排気装置11に外部振動が入力した場合に、外部振動によって排気管16、メインマフラ17および排気管18に入力される応力を排気管16のPCCPシェル22と排気管18のPCCPシェル23とに分散させることができる。この結果、排気管16とメインマフラ17との溶接部位31bおよびメインマフラ17と排気管18との溶接部位31aとに応力が集中するのを緩和することができ、溶接部位31a、31bの耐久性を向上させることができる。   For this reason, when external vibration is input to the exhaust device 11, the stress input to the exhaust pipe 16, the main muffler 17, and the exhaust pipe 18 by the external vibration is applied to the PCCP shell 22 of the exhaust pipe 16 and the PCCP shell 23 of the exhaust pipe 18. And can be dispersed. As a result, it is possible to alleviate stress concentration on the welded part 31b between the exhaust pipe 16 and the main muffler 17 and the welded part 31a between the main muffler 17 and the exhaust pipe 18, and the durability of the welded parts 31a and 31b. Can be improved.

また、本実施の形態では、排気管14が、排気管14の延在方向の一部にPCCPシェル21を有するので、排気管14の他端部と触媒コンバータ15の一端部の溶接部位に応力が集中するのを緩和することができ、この溶接部位の耐久性を向上させることができる。   In the present embodiment, since exhaust pipe 14 has PCCP shell 21 in a part in the extending direction of exhaust pipe 14, stress is applied to the welded portion of the other end of exhaust pipe 14 and one end of catalytic converter 15. Can be mitigated, and the durability of the welded portion can be improved.

このように本実施の形態では、排気管14、16、18の延在方向の一部をPCCPシェル21〜23から構成することで、溶接部位31a、31b等の耐久性を向上させることができるため、従来のようにフレキシブルチューブやスリーブ部材等を不要にでき、排気装置11の重量が増大するのを防止することができるとともに、排気装置11の製造コストが増大するのを防止することができる。   Thus, in this Embodiment, durability of the welding parts 31a and 31b etc. can be improved by comprising a part of extension direction of the exhaust pipes 14, 16, and 18 from the PCCP shells 21-23. Therefore, a flexible tube, a sleeve member, etc. can be made unnecessary as in the prior art, and an increase in the weight of the exhaust device 11 can be prevented, and an increase in manufacturing cost of the exhaust device 11 can be prevented. .

また、本実施の形態では、排気管14、16、18の延在方向の一部をPCCPシェル21〜23から構成することで、エンジン12から排気装置11に伝達される振動特性や車体38から排気装置11に伝達される振動特性に対して、排気装置11の弾性振動の振動特性を調整することができるため、排気装置11とエンジン12とが共振したり、排気装置11と車体38とが共振してしまうのを防止することができる。   In the present embodiment, the exhaust pipes 14, 16, and 18 are partially configured from the PCCP shells 21 to 23, so that vibration characteristics transmitted from the engine 12 to the exhaust device 11 and the vehicle body 38 can be reduced. Since the vibration characteristic of the elastic vibration of the exhaust device 11 can be adjusted with respect to the vibration characteristic transmitted to the exhaust device 11, the exhaust device 11 and the engine 12 resonate, or the exhaust device 11 and the vehicle body 38 Resonance can be prevented.

また、本実施の形態では、図1に示すように、排気管18が曲げ部18bを有しているため、エンジン12や車体38からの入力振動がこの曲げ部18bに集中してしまうことが考えられる。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, since the exhaust pipe 18 has a bent portion 18b, input vibrations from the engine 12 and the vehicle body 38 may be concentrated on the bent portion 18b. Conceivable.

ところが、本実施の形態では、外部振動によって曲げ部18bに入力される応力を排気管18のPCCPシェル23に分散させることができるため、曲げ部18bに応力が集中するのを緩和することができ、排気管18の耐久性を向上させることができる。   However, in the present embodiment, the stress input to the bent portion 18b due to external vibration can be dispersed in the PCCP shell 23 of the exhaust pipe 18, so that the stress concentration on the bent portion 18b can be reduced. The durability of the exhaust pipe 18 can be improved.

また、排気装置11に外部振動が入力した場合等に、排気装置11と周辺部材との干渉を避けるため、例えば、排気管18の任意の部分を潰して排気管18の外径形状を変化させるようにして、排気管18と周辺部材との間に隙間を確保することがある。   Further, in order to avoid interference between the exhaust device 11 and peripheral members when external vibration is input to the exhaust device 11, for example, an arbitrary portion of the exhaust pipe 18 is crushed to change the outer diameter shape of the exhaust pipe 18. In this way, a gap may be secured between the exhaust pipe 18 and the peripheral member.

この場合には、入力振動がこの潰し部に集中してしまうことが考えられるが、外部振動によって潰し部に入力される応力を排気管18のPCCPシェル23に分散させることができるため、この潰し部に応力が集中するのを緩和することができ、排気管18の耐久性を向上させることができる。   In this case, it is conceivable that the input vibration is concentrated on the crushed portion. However, since the stress input to the crushed portion by the external vibration can be dispersed in the PCCP shell 23 of the exhaust pipe 18, It is possible to alleviate the concentration of stress on the part, and the durability of the exhaust pipe 18 can be improved.

なお、本実施の形態では、排気管14、16、18の延在方向の一部に、多面構造として、円筒状のPCCPシェル21〜23を設けているが、この多面構造としては、円筒状のものである必要はなく、角筒状のものであってもよい。   In the present embodiment, cylindrical PCCP shells 21 to 23 are provided as part of the extending direction of the exhaust pipes 14, 16, and 18 as a multi-sided structure. It is not necessary to be a thing, and a rectangular tube shape may be sufficient.

また、排気管14、16、18をPCCPシェル21〜23から構成してもよい。すなわち、排気管14、16、18の外周部を延在方向に亘ってPCCPシェル21〜23から構成してもよい。   Further, the exhaust pipes 14, 16, and 18 may be composed of PCCP shells 21 to 23. That is, you may comprise the outer peripheral part of the exhaust pipes 14, 16, and 18 from the PCCP shells 21-23 over the extending direction.

また、本実施の形態では、排気管14、16、18の一部をPCCPシェル21〜23から構成しているが、排気管14、16、18のうちのいずれか1つ以上の一部をPCCPシェルから構成してもよい。   Moreover, in this Embodiment, although some exhaust pipes 14, 16, and 18 are comprised from the PCCP shells 21-23, any one or more parts of the exhaust pipes 14, 16, and 18 are comprised. You may comprise from a PCCP shell.

(第2の実施の形態)
図7〜図9は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第2の実施の形態を示す図であり、第1の実施の形態と同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIGS. 7 to 9 are views showing a second embodiment of the exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and described. Omitted.

本実施の形態では、サポートブラケット32〜35およびサポートブラケット42、43の延在方向の一部をPCCPシェルから構成したものである。   In the present embodiment, a part of the support brackets 32 to 35 and the support brackets 42 and 43 in the extending direction is constituted by a PCCP shell.

図7において、サポートブラケット35、43にPCCPシェル46、47を設けたものを示す。なお、本実施の形態では、図1に示すサポートブラケット32〜34、42にもPCCPシェルが設けられているが、図示は、省略する。
また、PCCPシェル46、47の構成は、第1の実施の形態のPCCPシェル21〜23と同一である。
本実施の形態では、サポートブラケット32〜35が一の排気系部品を構成し、触媒コンバータ15およびメインマフラ17が他の排気系部品を構成している。
In FIG. 7, the support brackets 35 and 43 provided with PCCP shells 46 and 47 are shown. In this embodiment, PCCP shells are also provided in the support brackets 32 to 34 and 42 shown in FIG.
The configurations of the PCCP shells 46 and 47 are the same as those of the PCCP shells 21 to 23 of the first embodiment.
In the present embodiment, the support brackets 32 to 35 constitute one exhaust system part, and the catalytic converter 15 and the main muffler 17 constitute another exhaust system part.

すなわち、本実施の形態のサポートブラケット43は、排気系部品を構成するものであり、一端部が溶接部40によってメインマフラ17に接合されているとともに、他端部が支持部材であるサポートゴム41、サポートブラケット43および車体38に支持されている。   That is, the support bracket 43 of the present embodiment constitutes an exhaust system component, and one end portion is joined to the main muffler 17 by the welded portion 40 and the other end portion is a support rubber 41 that is a support member. The support bracket 43 and the vehicle body 38 are supported.

ここで、メインマフラ17をサポートブラケット35に溶接部40によって接合した場合には、小径のサポートブラケット35と大径のメインマフラ17の溶接部位(接合部位)48に応力が集中し易くなる。   Here, when the main muffler 17 is joined to the support bracket 35 by the welded portion 40, stress is likely to concentrate on the welded part (joined part) 48 of the small-diameter support bracket 35 and the large-diameter main muffler 17.

本実施の形態では、サポートブラケット35、43が、サポートブラケット35、43の延在方向の一部にPCCPシェル46、47を有し、このPCCPシェル46、47を、図3に示すように、多角形24の面同士が一辺を共有し、多角形24の面同士の一辺が山の稜線24aまたは谷24bを形成するようにして凹凸状に連接されるものから構成した。   In the present embodiment, the support brackets 35 and 43 have PCCP shells 46 and 47 in a part of the extending direction of the support brackets 35 and 43. As shown in FIG. The surfaces of the polygons 24 share one side, and the sides of the polygons 24 are connected in an uneven shape so as to form a ridge line 24a or a valley 24b.

このため、PCCPシェル46、47の山の頂部24cから谷24bまでの深さをα<√2tに設定することで、PCCPシェル46、47の曲げ剛性が低くなるように多角形24を形成することにより、延在方向に外径が一様な中空状のパイプ26に比べて、PCCPシェル46、47の断面二次モーメントを小さくすることができ、PCCPシェル46、47の曲げ剛性を低くすることができる。   For this reason, the polygon 24 is formed so that the bending rigidity of the PCCP shells 46 and 47 is lowered by setting the depth from the crest 24c to the valley 24b of the PCCP shells 46 and 47 to α <√2t. As a result, compared to the hollow pipe 26 having a uniform outer diameter in the extending direction, the cross-sectional secondary moment of the PCCP shells 46 and 47 can be reduced, and the bending rigidity of the PCCP shells 46 and 47 is lowered. be able to.

このため、車体38からメインマフラ17に外部振動が入力した場合であっても、外部振動によってメインマフラ17に入力される応力をサポートブラケット35、43のPCCPシェル46、47に分散させることができる。   For this reason, even when external vibration is input from the vehicle body 38 to the main muffler 17, the stress input to the main muffler 17 due to the external vibration can be distributed to the PCCP shells 46 and 47 of the support brackets 35 and 43. .

この結果、メインマフラ17とサポートブラケット35の溶接部位48およびサポートブラケット47と車体38との溶接部位(接合部位)49に応力が集中するのを緩和することができ、溶接部位48、49の耐久性を向上させることができる。   As a result, it is possible to alleviate stress concentration on the welded part 48 of the main muffler 17 and the support bracket 35 and the welded part (joined part) 49 of the support bracket 47 and the vehicle body 38, and the durability of the welded parts 48 and 49 is improved. Can be improved.

また、サポートブラケット32〜35にPCCPシェル46を設けることにより、サポートブラケット32〜35の結合剛性(車体38が挙動した場合における触媒コンバータ15およびメインマフラ17の車体38に対する挙動追従度合)を調整することができる。   Also, by providing the PCCP shell 46 on the support brackets 32 to 35, the coupling rigidity of the support brackets 32 to 35 (the degree of behavior following the catalytic converter 15 and the main muffler 17 with respect to the vehicle body 38 when the vehicle body 38 behaves) is adjusted. be able to.

なお、本実施の形態では、サポートブラケット35の延在方向の一部をPCCPシェル46から構成すれば、メインマフラ17とサポートブラケット35との溶接部位48に応力が集中するのを緩和することができるため、サポートブラケット43にPCCPシェル47を設けなくてもよい。この点については、サポートブラケット32〜34側も同様である。   In the present embodiment, if a part of the extending direction of the support bracket 35 is composed of the PCCP shell 46, it is possible to alleviate stress concentration on the welded portion 48 between the main muffler 17 and the support bracket 35. Therefore, it is not necessary to provide the PCCP shell 47 in the support bracket 43. The same applies to the support brackets 32 to 34.

また、サポートブラケット32〜35にPCCPシェル46を設ければ、メインマフラ17と排気管16、18との溶接部位31a、31b等に応力が集中するのを緩和することができるため、排気管14、16、18にPCCPシェル21〜23を設けるのを不要にすることもできる。   Further, if the PCCP shell 46 is provided in the support brackets 32 to 35, stress concentration on the welded portions 31a and 31b between the main muffler 17 and the exhaust pipes 16 and 18 can be reduced. , 16 and 18 can be made unnecessary to provide the PCCP shells 21 to 23.

なお、本実施の形態では、サポートブラケット32〜35、42、43の延在方向の一部をPCCPシェル46、47から構成しているが、サポートブラケット32〜35、42、43をPCCPシェル46、47から構成してもよい。すなわち、サポートブラケット32〜35、42、43の外周部を延在方向に亘ってPCCPシェル46から構成してもよい。   In the present embodiment, the support brackets 32 to 35, 42, and 43 are partially formed from the PCCP shells 46 and 47. However, the support brackets 32 to 35, 42, and 43 are formed from the PCCP shell 46. , 47. That is, you may comprise the outer peripheral part of the support brackets 32-35, 42, 43 from the PCCP shell 46 over the extending direction.

また、排気装置11のレイアウトや振動の大きさ等によっては、図8に示すように排気管14をエンジン12に連結される支持部材としての変速機ケース51にサポートブラケット52を介して連結するようにしてもよい。   Further, depending on the layout of the exhaust device 11 and the magnitude of vibration, the exhaust pipe 14 is connected to a transmission case 51 as a support member connected to the engine 12 via a support bracket 52 as shown in FIG. It may be.

図8において、排気管14には排気系部品としての中空状のサポートブラケット52の一端部が溶接部53によって接合されており、このサポートブラケット52の他端部は溶接部54によって変速機ケース51に接合されている。このサポートブラケット52の外径は、排気管14の外径よりも小さく形成されている。   In FIG. 8, one end of a hollow support bracket 52 as an exhaust system component is joined to the exhaust pipe 14 by a welded portion 53, and the other end of the support bracket 52 is joined to the transmission case 51 by a welded portion 54. It is joined to. The outer diameter of the support bracket 52 is smaller than the outer diameter of the exhaust pipe 14.

図9に示すように、サポートブラケット52は、サポートブラケット52の延在方向の一部にPCCPシェル55を有しており、このPCCPシェル55は、第1の実施の形態のPCCPシェル21〜23と同一の構成を有している。なお、本実施の形態では、サポートブラケット52が一の排気系部品を構成し、排気管14が他の排気系部品を構成している。   As shown in FIG. 9, the support bracket 52 has a PCCP shell 55 in a part in the extending direction of the support bracket 52, and the PCCP shell 55 is the PCCP shells 21 to 23 of the first embodiment. It has the same configuration. In the present embodiment, the support bracket 52 constitutes one exhaust system part, and the exhaust pipe 14 constitutes another exhaust system part.

本実施の形態では、サポートブラケット52の延在方向の一部がPCCPシェル55を有し、このPCCPシェル55を、多角形24の面同士が一辺を共有し、多角形24の面同士の一辺が山の稜線24aまたは谷24bを形成するようにして凹凸状に連接されるものから構成した。   In the present embodiment, a part of the extending direction of the support bracket 52 has a PCCP shell 55, and the PCCP shell 55 has one side shared by the faces of the polygon 24, and one side of the faces of the polygon 24. Are formed in such a manner that they are connected in a concavo-convex shape so as to form a ridge line 24a or a valley 24b.

このため、PCCPシェル55の山の頂部24cから谷24bまでの深さをα<√2tに設定することで、PCCPシェル55の曲げ剛性が低くなるように多角形24を形成することにより、延在方向に外径が一様な中空状のパイプ26に比べて、PCCPシェル55の断面二次モーメントを小さくすることができ、PCCPシェル55の曲げ剛性を低くすることができる。   For this reason, by setting the depth from the crest 24c to the valley 24b of the PCCP shell 55 to α <√2t, the polygon 24 is formed so that the bending rigidity of the PCCP shell 55 is lowered. Compared to the hollow pipe 26 having a uniform outer diameter in the present direction, the cross-sectional secondary moment of the PCCP shell 55 can be reduced, and the bending rigidity of the PCCP shell 55 can be reduced.

このため、変速機ケース51から排気管14に外部振動が入力した場合に、外部振動によって排気管14に入力される応力をサポートブラケット52のPCCPシェル55に分散させることができる。   Therefore, when external vibration is input from the transmission case 51 to the exhaust pipe 14, the stress input to the exhaust pipe 14 by the external vibration can be dispersed in the PCCP shell 55 of the support bracket 52.

この結果、排気管14とサポートブラケット52との溶接部位(接合部位)56および変速機ケース51とサポートブラケット52との溶接部位57に応力が集中するのを緩和することができ、溶接部位56、57の耐久性を向上させることができる。   As a result, it is possible to alleviate stress concentration on the welded part (joined part) 56 between the exhaust pipe 14 and the support bracket 52 and the welded part 57 between the transmission case 51 and the support bracket 52, and the welded part 56, The durability of 57 can be improved.

また、サポートブラケット52にPCCPシェル55を設けることにより、サポートブラケット52の結合剛性を調整することができる。   Further, by providing the support bracket 52 with the PCCP shell 55, the coupling rigidity of the support bracket 52 can be adjusted.

なお、本実施の形態では、サポートブラケット52の延在方向の一部をPCCPシェル55から構成しているが、サポートブラケット52をPCCPシェル55から構成してもよい。すなわち、サポートブラケット52の外周部を延在方向に亘ってPCCPシェル55から構成してもよい。   In the present embodiment, a part of the extending direction of the support bracket 52 is constituted by the PCCP shell 55, but the support bracket 52 may be constituted by the PCCP shell 55. That is, you may comprise the outer peripheral part of the support bracket 52 from the PCCP shell 55 over the extending direction.

(第3の実施の形態)
図10、図11は、本発明に係る内燃機関の排気装置の第3の実施の形態を示す図であり、第1の実施の形態と同一の構成には同一の番号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
FIGS. 10 and 11 are views showing a third embodiment of the exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and described. Omitted.

図10、図11において、メインマフラ17は、メインマフラ17の延在方向の一部にPCCPシェル61を有しており、このPCCPシェル61は、第1の実施の形態のPCCPシェル21〜23と同一の構成となっている。
但し、メインマフラ17の外径は、排気管14、16、18の外径よりも大径となっているため、PCCPシェル61の多角形24は、PCCPシェル21〜23の多角形24よりも数が多くなっているか、面積が大きくなっている。
10 and 11, the main muffler 17 has a PCCP shell 61 in a part of the extending direction of the main muffler 17, and the PCCP shell 61 is the PCCP shells 21 to 23 of the first embodiment. It has the same configuration.
However, since the outer diameter of the main muffler 17 is larger than the outer diameter of the exhaust pipes 14, 16, 18, the polygon 24 of the PCCP shell 61 is larger than the polygon 24 of the PCCP shells 21 to 23. The number is increasing or the area is increasing.

また、触媒コンバータ15およびサブマフラ19は、それぞれ触媒コンバータ15およびサブマフラ19の延在方向の一部にPCCPシェル61を有している。なお、PCCPシェル61の機能は、メインマフラ17のPCCPシェル61の機能と同一であるため、図11においては、メインマフラ17について説明を行う。
本実施の形態では、触媒コンバータ15、メインマフラ17およびサブマフラ19が一の排気系部品を構成し、排気管14、16、18が他の排気系部品を構成している。
Further, the catalytic converter 15 and the sub muffler 19 have a PCCP shell 61 in a part of the extending direction of the catalytic converter 15 and the sub muffler 19, respectively. Since the function of the PCCP shell 61 is the same as that of the PCCP shell 61 of the main muffler 17, the main muffler 17 will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the catalytic converter 15, the main muffler 17 and the sub muffler 19 constitute one exhaust system component, and the exhaust pipes 14, 16, and 18 constitute other exhaust system components.

本実施の形態では、メインマフラ17が、メインマフラ17の延在方向の一部にPCCPシェル61を有し、このPCCPシェル61が、多角形24の面同士が一辺を共有し、多角形24の面同士の一辺が山の稜線24aまたは谷24bを形成するようにして凹凸状に連接されるものから構成されるようにした。   In the present embodiment, the main muffler 17 has a PCCP shell 61 in a part of the extending direction of the main muffler 17, and the PCCP shell 61 shares one side of the polygon 24, and the polygon 24 One side of each of the surfaces is configured to be connected in a concavo-convex shape so as to form a ridge line 24a or a valley 24b of a mountain.

このため、PCCPシェル61の山の頂部24cから谷24bまでの深さをα<√2tに設定することで、PCCPシェル61の曲げ剛性が低くなるように多角形24の形状を形成することにより、延在方向に外径が一様な中空状のパイプ26に比べて、PCCPシェル61の断面二次モーメントを小さくすることができ、PCCPシェル61の曲げ剛性を低くすることができる。   Therefore, by setting the depth from the crest 24c to the valley 24b of the PCCP shell 61 to α <√2t, by forming the shape of the polygon 24 so that the bending rigidity of the PCCP shell 61 is reduced. Compared with the hollow pipe 26 having a uniform outer diameter in the extending direction, the sectional moment of inertia of the PCCP shell 61 can be reduced, and the bending rigidity of the PCCP shell 61 can be reduced.

このため、排気装置11に外部振動が入力した場合に、外部振動によって排気管16、メインマフラ17および排気管18に入力される応力をメインマフラ17のPCCPシェル61に分散させることができる。   For this reason, when external vibration is input to the exhaust device 11, the stress input to the exhaust pipe 16, the main muffler 17, and the exhaust pipe 18 due to the external vibration can be dispersed in the PCCP shell 61 of the main muffler 17.

この結果、排気管16とメインマフラ17との溶接部位31bおよびメインマフラ17と排気管18との溶接部位31aに応力が集中するのを緩和することができ、溶接部位31a、31bの耐久性を向上させることができる。   As a result, it is possible to alleviate stress concentration on the welded part 31b between the exhaust pipe 16 and the main muffler 17 and the welded part 31a between the main muffler 17 and the exhaust pipe 18, and the durability of the welded parts 31a and 31b can be reduced. Can be improved.

また、触媒コンバータ15およびサブマフラ19の延在方向の一部をPCCPシェル61から構成したので、排気管14の他端部と触媒コンバータ15の一端部との溶接部位および排気管18の他端部とサブマフラ19の一端部との溶接部位に応力が集中するのを緩和することができ、この溶接部位の耐久性を向上させることができる。   In addition, since a part of the extending direction of the catalytic converter 15 and the sub-muffler 19 is constituted by the PCCP shell 61, the welded part between the other end of the exhaust pipe 14 and one end of the catalytic converter 15 and the other end of the exhaust pipe 18. It is possible to alleviate the concentration of stress on the welded portion of the sub-muffler 19 and one end of the sub-muffler 19 and improve the durability of the welded portion.

このように本実施の形態では、触媒コンバータ15、メインマフラ17およびサブマフラ19の延在方向の一部をPCCPシェル61から構成することで、溶接部位31a、31b等の耐久性を向上させることができる。
このため、従来のようにフレキシブルチューブやスリーブ部材等を不要にでき、排気装置11の重量が増大するのを防止することができるとともに、排気装置11の製造コストが増大するのを防止することができる。
As described above, in the present embodiment, by configuring part of the extending direction of the catalytic converter 15, the main muffler 17 and the sub muffler 19 from the PCCP shell 61, it is possible to improve the durability of the welded portions 31a, 31b and the like. it can.
For this reason, a flexible tube, a sleeve member, etc. can be made unnecessary conventionally, and it can prevent that the weight of the exhaust apparatus 11 increases, and can prevent that the manufacturing cost of the exhaust apparatus 11 increases. it can.

また、本実施の形態では、触媒コンバータ15、メインマフラ17およびサブマフラ19の延在方向の一部をPCCPシェル61から構成することで、エンジン12から排気装置11に伝達される振動特性や車体38から排気装置11に伝達される振動特性に対して、排気装置11の弾性振動の振動特性を調整することができるため、排気装置11とエンジン12や車体38が共振してしまうのを防止することができる。   In the present embodiment, a part of the catalytic converter 15, the main muffler 17 and the sub muffler 19 in the extending direction is constituted by the PCCP shell 61, so that vibration characteristics transmitted from the engine 12 to the exhaust device 11 and the vehicle body 38 can be obtained. Since the vibration characteristic of the elastic vibration of the exhaust device 11 can be adjusted with respect to the vibration characteristic transmitted from the exhaust device 11 to the exhaust device 11, it is possible to prevent the exhaust device 11 from resonating with the engine 12 or the vehicle body 38. Can do.

なお、本実施の形態では、触媒コンバータ15、メインマフラ17およびサブマフラ19の延在方向の一部に、多面構造として、円筒状のPCCPシェル61を設けているが、この多面構造としては、円筒状のものである必要はなく、多面構造からなるものであれば、角筒状のものであってもよい。   In the present embodiment, a cylindrical PCCP shell 61 is provided as a polyhedral structure in a part of the extending direction of the catalytic converter 15, the main muffler 17 and the sub muffler 19. However, as the polyhedral structure, a cylindrical PCCP shell 61 is provided. It is not necessary to have a rectangular shape, and may be a rectangular tube as long as it has a polyhedral structure.

また、本実施の形態では、触媒コンバータ15、メインマフラ17およびサブマフラ19をPCCPシェル61から構成してもよい。すなわち、触媒コンバータ15、メインマフラ17およびサブマフラ19の延在方向に亘ってPCCPシェル61を設けてもよい。   In the present embodiment, the catalytic converter 15, the main muffler 17, and the sub muffler 19 may be configured from the PCCP shell 61. That is, the PCCP shell 61 may be provided along the extending direction of the catalytic converter 15, the main muffler 17, and the sub muffler 19.

また、本実施の形態では、触媒コンバータ15、メインマフラ17およびサブマフラ19の一部をPCCPシェル61から構成しているが、触媒コンバータ15、メインマフラ17およびサブマフラ19のうちの少なくとも1つ以上の一部をPCCPシェルから構成してもよい。
なお、上記各実施の形態では、排気系部品が溶接によって接合されているが、接合部位は、溶接以外の方法によって接合するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, a part of the catalytic converter 15, the main muffler 17 and the sub muffler 19 is constituted by the PCCP shell 61, but at least one of the catalytic converter 15, the main muffler 17 and the sub muffler 19 is included. A part may be composed of a PCCP shell.
In each of the above embodiments, the exhaust system parts are joined by welding, but the joined parts may be joined by a method other than welding.

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time is illustrative in all respects and is not limited to this embodiment. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

以上のように、本発明に係る内燃機関の排気装置は、排気装置の重量が増大するのを防止するとともに排気装置の製造コストが増大するのを防止しつつ、排気系部品に外部振動が入力した場合に、排気系部品の接合部位に応力が集中するのを緩和することができ、接合部位の耐久性を向上させることができるという効果を有し、内燃機関に対して排気ガスの排気方向下流側に設けられ、中空状の一の排気系部品の端部が中空状の他の排気系部品に接合される排気装置等として有用である。   As described above, the internal combustion engine exhaust system according to the present invention prevents an increase in the weight of the exhaust system and an increase in the manufacturing cost of the exhaust system, and external vibration is input to the exhaust system components. In this case, it is possible to alleviate the stress concentration at the joint part of the exhaust system parts, and to improve the durability of the joint part. It is provided on the downstream side, and is useful as an exhaust device or the like in which the end of one hollow exhaust system component is joined to another hollow exhaust system component.

11 排気装置
12 エンジン(内燃機関)
13 排気マニホールド(排気系部品)
14 排気管(他の排気系部品)
16、18 排気管(一の排気管部品、他の排気系部品)
15 触媒コンバータ(一の排気系部品、他の排気系部品)
16a 他端部
17 メインマフラ(一の排気系部品、他の排気系部品)
17b、18a 一端部
17c 他端部
19 サブマフラ(一の排気系部品、他の排気系部品)
20 テールパイプ(排気系部品)
21〜23 PCCPシェル(多面構造)
24 多角形
24a 山の稜線
24b 谷
24c 山の頂部
25a、25b、39、40 溶接部
31a、31b 溶接部位(接合部位)
32〜35 サポートブラケット(一の排気系部品)
36、41 サポートゴム(支持部材)
38 車体(支持部材)
42、43 サポートブラケット(支持部材)
46、47 PCCPシェル
48、49 溶接部位(接合部位)
51 変速機ケース(支持部材)
52 サポートブラケット(一の排気系部品)
53 溶接部
55 PCCPシェル
56 溶接部位(接合部位)
61 PCCPシェル
11 Exhaust system 12 Engine (Internal combustion engine)
13 Exhaust manifold (exhaust system parts)
14 Exhaust pipe (other exhaust system parts)
16, 18 Exhaust pipe (one exhaust pipe part, other exhaust system parts)
15 Catalytic converter (one exhaust system component, another exhaust system component)
16a other end 17 main muffler (one exhaust system part, another exhaust system part)
17b, 18a One end 17c Other end 19 Sub-muffler (One exhaust system component, another exhaust system component)
20 Tail pipe (exhaust system parts)
21-23 PCCP shell (polyhedral structure)
24 Polygon 24a Mountain ridge line 24b Valley 24c Mountain top 25a, 25b, 39, 40 Welded portion 31a, 31b Welded part (joined part)
32-35 Support bracket (one exhaust system part)
36, 41 Support rubber (support member)
38 Car body (support member)
42, 43 Support bracket (support member)
46, 47 PCCP shell 48, 49 Welding part (joining part)
51 Transmission case (support member)
52 Support bracket (one exhaust system part)
53 Welding part 55 PCCP shell 56 Welding part (joining part)
61 PCCP shell

Claims (5)

内燃機関に対して排気ガスの排気方向下流側に設けられ、中空状の一の排気系部品の端部が中空状の他の排気系部品に接合される排気装置において、
前記一の排気系部品は、前記一の排気系部品の延在方向の少なくとも一部に周方向に沿った多面構造を有し、
前記多面構造は、隣接する多角形の面同士が一辺を共有し、前記多角形の面同士の一辺が山の稜線または谷を形成するようにして凹凸状に連接されることを特徴とする内燃機関の排気装置。
In the exhaust system provided on the downstream side of the exhaust direction of the exhaust gas with respect to the internal combustion engine, the end of one hollow exhaust system component is joined to another hollow exhaust system component,
The one exhaust system component has a polyhedral structure along the circumferential direction in at least a part of the extending direction of the one exhaust system component,
The polyhedral structure is characterized in that adjacent polygonal surfaces share one side, and one side of the polygonal surfaces is connected in a concavo-convex shape so as to form a ridge line or valley of a mountain. Engine exhaust system.
前記多面構造は、前記多角形の面の一辺によって構成される山の頂部から谷までの深さをαとし、前記多面構造の板厚をtとしたとき、α<√2・tとした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。 In the polyhedral structure, α <√2 · t, where α is the depth from the top of the mountain formed by one side of the polygonal surface to the valley, and t is the plate thickness of the polyhedral structure. The exhaust system for an internal combustion engine according to claim 1. 前記他の排気系部品は、マフラまたは触媒コンバータから構成され、前記一の排気系部品は、前記マフラまたは前記触媒コンバータの端部が接合される排気管から構成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の排気装置。 The other exhaust system component is configured by a muffler or a catalytic converter, and the one exhaust system component is configured by an exhaust pipe to which an end of the muffler or the catalytic converter is joined. An exhaust system for an internal combustion engine according to claim 1 or 2. 前記他の排気系部品は、排気管から構成され、前記他の排気系部品は、前記排気管の端部が接合されるマフラまたは触媒コンバータから構成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の排気装置。 2. The other exhaust system component is configured by an exhaust pipe, and the other exhaust system component is configured by a muffler or a catalytic converter to which an end of the exhaust pipe is joined. Item 3. An exhaust system for an internal combustion engine according to Item 2. 前記他の排気系部品は、排気管、触媒コンバータおよびマフラの少なくとも1つ以上から構成され、前記一の排気系部品は、一端部が前記排気管、前記触媒コンバータおよび前記マフラの少なくとも1つ以上に接合され、他端部が支持部材に支持される少なくとも1つ以上のサポートブラケットから構成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の排気装置。 The other exhaust system component includes at least one of an exhaust pipe, a catalytic converter, and a muffler, and the one exhaust system component has at least one or more of the exhaust pipe, the catalytic converter, and the muffler at one end. The exhaust device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust device is composed of at least one support bracket that is joined to the support member and has the other end supported by the support member.
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