JP2887982B2

JP2887982B2 - 車両の排気装置

Info

Publication number: JP2887982B2
Application number: JP3265075A
Authority: JP
Inventors: 正司勝間田; 節子安間
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-10-14
Filing date: 1991-10-14
Publication date: 1999-05-10
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JPH05106432A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は車両の排気装置に係
り、詳しくは車両に搭載された内燃機関の排気管に排気
制御弁を備えた排気装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術として、例えば実開
平１−８３１２３号公報に開示された「車両の排気装
置」が知られている。この技術では、エンジンの排気マ
ニホールドに連結された２本の排気管を連通する連通路
に開閉弁を設けている。そして、その開閉弁をエンジン
回転数の変化に応じて制御することにより、排気騒音の
音圧レベルを低減させるようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術においては、車両の走行に伴って排気管が振動するこ
とから、開閉弁が排気管の振動の激しい部分、すなわ
ち、振動の腹の部分に位置している場合には、その振動
により、開閉弁の円滑な作動が困難になる可能性があっ
た。

【０００４】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は排気管の振動にかかわらず排
気制御弁の円滑な開閉を確保することの可能な車両の排
気装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明においては、車両に搭載された内燃機関
の排気系を構成する排気管と、排気管の途中に設けられ
て排気の流れを制御するために開閉される排気制御弁と
を備えた車両の排気装置において、排気管の途中にその
排気管の屈折を許容する自在継手を設け、排気制御弁を
自在継手の近傍に設けるようにしている。

【０００６】また、第２の発明においては、車両に搭載
された内燃機関の排気系を構成する排気管と、排気管の
途中に設けられて排気の流れを制御するために開閉され
る排気制御弁とを備えた車両の排気装置において、排気
制御弁の近傍を排気管のサポート部材により支持するよ
うにしている。

【０００７】

【作用】上記第１の発明によれば、排気管が車両の走行
に伴い振動した場合に、自在継手はその振動の比較的少
ない節部となる。そして、排気制御弁はこの自在継手の
近傍に設けられていることから、排気制御弁の振動も比
較的少なくて済む。従って、排気制御弁の開閉は振動の
影響を受けにくくなる。

【０００８】また、上記第２の発明によれば、排気管が
車両の走行に伴い振動した場合に、サポート部材はその
振動の比較的少ない節部となる。そして、排気制御弁は
このサポート部材の近傍に設けられていることから、排
気制御弁の振動も比較的少なくて済む。従って、排気制
御弁の開閉は振動の影響を受けにくくなる。

【０００９】

【実施例】

（第１実施例）以下、第１の発明を具体化した第１実施
例を図１〜図７に基づいて詳細に説明する。

【００１０】図２はこの実施例における車両の排気装置
を説明するための概略平面図である。同図において、車
両の前部に搭載された内燃機関としての４気筒エンジン
１の排気系には、各気筒毎の４つの排気ポート２Ａ，２
Ｂ，２Ｃ，２Ｄに連通する一対の排気マニホールド３，
４が設けられている。一方の排気マニホールド３は前後
２つの排気ポート２Ａ，２Ｄに接続され、他方の排気マ
ニホールド４は中央の２つの排気ポート２Ｂ，２Ｃに接
続されている。これら一対の排気マニホールド３，４に
は、排気管を構成する排気フロントパイプ５，６の一端
が各々連結固定されている。また、排気フロントパイプ
５，６の他端側は、バルブユニット７及び自在継手８を
介して触媒コンバータ９，１０に連結されている。さら
に、触媒コンバータ９，１０の下流側は集合パイプ１
１、サブマフラ１２を介して分岐パイプ１３に連結さ
れ、同分岐パイプ１３の端部はメインマフラ１４，１５
に連結されている。

【００１１】そして、エンジン１の各排気ポート２Ａ〜
２Ｄより排出された排気ガスは各排気マニホールド３，
４、排気フロントパイプ５，６、バルブユニット７及び
自在継手８を通って触媒コンバータ９，１０内に流入す
る。そして、排気ガスはこの触媒コンバータ９，１０内
で金属触媒等によって浄化された後、集合パイプ１１、
サブマフラ１２、分岐パイプ１３及びメインマフラ１
４，１５を介して外部へ放出されるようになっている。

【００１２】前記各排気フロントパイプ５，６の途中に
設けられたバルブユニット７の内部には、両パイプ５，
６の間を連通する連通路１６が設けられている。また、
その連通路１６には、開閉用の排気制御弁１７が設けら
れている。この排気制御弁１７が開閉されることによ
り、連通路１６が開放・閉塞され、結果として排気騒音
が低減されるようになっている。

【００１３】そして、このバルブユニット７に隣接して
自在継手８が設けられている。次に、バルブユニット７
及び自在継手８について詳しく説明する。図２におい
て、バルブユニット７はステンレス製のユニット本体１
８を備え、そのフランジ１８ａが排気フロントパイプ
５，６のフランジ１９に図示しないガスケットを介して
ボルトにより連結固定されている。このユニット本体１
８は軽量化を図るため減圧鋳造により薄肉加工されてい
る。

【００１４】図１はバルブユニッ７及び自在継手８の部
分を示す断面図であり、図３は図１におけるＡ−Ａ線部
分断面図である。これらの図からも明らかなように、ユ
ニット本体１８内の連通路１６は断面矩形状をなし、そ
の内部に排気制御弁１７が配設されている。この排気制
御弁１７は、中央部が肉厚で、かつ連通路１６の断面に
対応して矩形状をなす弁体２０と、この弁体２０の基端
に一体形成された円板部２１とを備えている。この円板
部２１の中心からは下方へ軸２２が突出形成され、弁体
２０の中心から上方へは同じく軸２３が突出形成されて
いる。また、連通路１６の底壁には軸２２に対応する軸
受凹部２４が形成されるとともに、円板部２１に対応す
る凹部２５が形成されている。そして、軸受凹部２４に
はブッシュ２６を介して軸２２が嵌め込まれ、回動可能
に支持されている。また、凹部２５には連通路１６の底
壁と面一となるように円板部２１が嵌め込まれている。

【００１５】一方、図３に示すように、連通路１６内の
排気制御弁１７に対応する位置には上方へ開口する開口
部２７が形成されている。そして、この開口部２７から
軸２３が上方へ突出配置されている。この軸２３の周囲
には開口部２７を塞ぐようにブッシュ２８が配設され、
軸２３を回動可能に支持している。また、ブッシュ２８
上にて、軸２３の周囲にはリテーナ２９が外嵌され、リ
テーナ２９とブッシュ２８の間にはリングシール３０，
３１が介在されている。さらに、図３，４に示すよう
に、このリテーナ２９の周囲を覆うとともに、ブッシュ
２８の上面を覆うように、ユニット本体１８の上面に
は、略菱形状のプレート３２がボルト３３により締付固
定されている。このように、排気制御弁１７が軸２２，
２３を中心に回動可能に支持されている。

【００１６】そして、プレート３２から上方へ突出した
軸２３の先端部には、レバー３４が軸２３と一体回動可
能に取着されている。また、レバー３４の一端部には上
方へ突出するピン３５が設けられている。レバー３４と
プレート３２との間には、プレート３２の一部を覆うよ
うにスプリングプレート３６が介在されている。このス
プリングプレート３６には軸２３を中心に円弧状をなす
突起３６ａが形成されており、その突起３６ａがレバー
３４の下面に当接している。これによって、レバー３４
は上方へ付勢され、そのガタツキが防止されるようにな
っている。

【００１７】図５，６に示すように、ユニット本体１８
の側部には、レバー３４を回動させるためのアクチュエ
ータ３７がブラケット３８を介してボルト３９により取
付固定されている。アクチュエータ３７内部には、一対
の挟持部材４０，４１が設けられ、これら挟持部材４
０，４１間にはダイヤフラム４２が挟持されている。ダ
イヤフラム４２の周縁はアクチュエータ３７の外周に突
出するフランジ４３に取着されるとともに、そのダイヤ
フラム４２によってアクチュエータ３７の内部が負圧室
３７ａと大気圧室３７ｂとに区画されている。両挟持部
材４０，４１の中心部には、大気圧室３７ｂから外部へ
突出して延びる作動ロッド４４の基端が連結されてい
る。そして、この作動ロッド４４の先端はピン３５に回
動可能に連結されている。また、負圧室３７ａにおい
て、挟持部材４１とアクチュエータ３７の底壁の間に
は、圧縮スプリング４５が介在されている。そして、こ
の圧縮スプリング４５によって両挟持部材４０，４１及
びダイヤフラム４２が付勢されることにより、作動ロッ
ド４４が図５に実線で示すように、外方へ延びる方向へ
付勢されている。この状態では、レバー３４が図５の実
線位置に配置され、排気制御弁１７を開く開弁位置に配
置されている。

【００１８】また、負圧室３７ａには外方へ延びる圧力
ポート４６が設けられている。そして、この圧力ポート
４６を通じて負圧室３７ａに負圧が導入されることによ
り、挟持部材４０，４１及びダイアフラム４２が圧縮ス
プリング４５の付勢力に抗して引かれて、作動ロッド４
４が図５に２点鎖線で示すようにアクチュエータ３７の
内部へ縮む方向へ引かれる。この状態では、レバー３４
が図５の２点鎖線位置に配置され、排気制御弁１７が連
通路１６を閉じる閉弁位置に配置される。

【００１９】そして、この実施例では、レバー３４の位
置を規制するためのストッパが設けられている。すなわ
ち、図５に示すように、レバー３４の近傍において、ユ
ニット本体１８の上面には、上方へ突出するブラケット
４７が設けられている。このブラケット４７には、スト
ッパを構成する一対のボルト４８，４９がナット５０〜
５３によって平行に取付けられている。一方のボルト４
８はレバー３４のピン３５に近い一端に当接可能に配置
されている。また、他方のボルト４９はレバー３４の他
端に当接可能に配置されている。

【００２０】従って、ナット５０〜５３を調節し、各ボ
ルト４８，４９のレバー３４に対する当接位置を調整す
ることによりレバー３４の回動範囲が規制され、もって
排気制御弁１７の開弁位置、閉弁位置が決定される。

【００２１】この実施例において、アクチュエータ３７
の負圧室３７ａに対する負圧、大気圧の導入は図示しな
いバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）によって切
換えられるようになっている。従って、図５に実線で示
す状態、すなわち、排気制御弁１７が開弁位置にある状
態で前記ＶＳＶの制御によって負圧室３７ａに負圧が導
入されると、作動ロッド４４が縮む方向へ移動してレバ
ー３４が図５に２点鎖線位置まで回動され、排気制御弁
１７が閉弁位置に切換えられる。また、前記ＶＳＶの制
御によって負圧室３７ａへの導入を負圧から大気圧に切
換える。これにより、作動ロッド４４が延びる方向へ移
動して、レバー３４が図５の実線位置まで回動復帰さ
れ、排気制御弁１７が開弁位置へ戻される。

【００２２】このようにして、排気制御弁１７がエンジ
ン回転数等に応じて適宜に開閉制御されることにより、
エンジン１の排気騒音の低減が図られるのである。次
に、自在継手８の構成について説明する。

【００２３】図１に示すように、自在継手８は中央部が
幾分縮径された可撓性を有する一対の中継パイプ５４，
５５を備え、これら中継パイプ５４，５５の一端がユニ
ット本体１８の下流側の２つの開口部１８ｂ，１８ｃに
対して嵌め込まれている。これら中継パイプ５４，５５
には、中央部に蛇腹状の可撓部５６を有するベローズ管
５７，５８が外嵌されている。また、そのベローズ管５
７，５８の外周を覆うように一対のサポートカバー５
９，６０が互いに一部をオーバーラップさせながら配設
されている。図１，７に示すように、一方のサポートカ
バー５９は固定部５９ａ、拡径部５９ｂ及びカバー部５
９ｃから構成されている。固定部５９ａは、ベローズ管
５７，５８の一端の外周面に嵌合される部分であり、拡
径部５９ｂは、固定部５９ａに連なり、可撓部５６にい
くにつれて拡径するテーパ状となっている。また、カバ
ー部５９ｃは、可撓部５６の外周を覆うように形成さ
れ、その両側には２つの突起５９ｄが突出形成されてい
る。そして、一方のサポートカバー５９の基端が前記ユ
ニット本体１８の両開口部１８ｂ，１８ｃに対し、全周
溶接Ｗ１によって接合されている。

【００２４】また、他方のサポートカバー６０も固定部
６０ａ、拡径部６０ｂ及びカバー部６０ｃから構成され
ている。このカバー部６０ｃは前記一方のサポートカバ
ー５９のカバー部５９ｃの内側に位置しており、前記両
側の突起５９ｄに対応する位置にはピン穴６０ｄが形成
されている。

【００２５】これら両サポートカバー５９，６０は、突
起５９ｄ及びピン穴６０ｄ部分に設けられた連結ピン６
１により、ワイヤメッシュ６２を介して相互に連結され
ている。このワイヤメッシュ６２は細径のワイヤを編み
込んだものを所定の形状に圧縮したものであり、弾性を
有する。また、連結ピン６１は円筒部６１ａと同円筒部
６１ａの基端部から半径方向に突出するフランジ部６１
ｂとから形成されている。この連結ピン６１のフランジ
部６１ｂは、スポット溶接Ｗ２によって内側のサポート
カバー６０の内面に固定されている。連結ピン６１の円
筒部６１ａは、サポートカバー６０のピン穴６０ｄを貫
通し、一方のサポートカバー５９の突起５９ｄ内まで延
びている。

【００２６】このように、この実施例における自在継手
８は、ピンジョイント型の継手構造をなしており、両連
結ピン６１を中心として両サポートカバー５９，６０が
上下方向へある程度相対回動可能になっている。また、
両サポートカバー５９，６０がが回動されるときには、
ベローズ管５７，５８及び中継パイプ５４，５５の屈曲
が多少許容されるようになっている。

【００２７】従って、車両の走行中に振動を受けた場合
には、ベローズ管５７，５８の可撓部５６及び連結ピン
６１部分のワイヤメッシュ６２が弾性的に変形する。ま
た、サポートカバー５９，６０を連結する２つの連結ピ
ン６１は同ピン６１を中心として上下方向にある程度回
動することから、排気フロントパイプ５，６の振動は吸
収されて小さくなる。

【００２８】次に、上記のように構成した車両の排気装
置の作用を説明する。車両は、走行中には、路面の凹凸
等に起因して多少なりとも振動を受ける。これに伴い、
排気管を構成する排気フロントパイプ５，６も振動を受
けることになる。このとき、自在継手８は排気フロント
パイプ５，６のなかでも比較的屈曲が容易であるため、
この自在継手８は振動の節の一つとなる。この実施例に
おいては、排気制御弁１７を自在継手８、すなわち節の
近傍に設けたので、排気制御弁１７付近における振動も
比較的少なくて済む。そのため、振動に起因して排気制
御弁１７とユニット本体１８とが干渉し合うことがなく
なり、排気制御弁１７の円滑な開閉を確保することがで
きる。

【００２９】また、上述したように、排気制御弁１７の
開閉が円滑に行える分だけ、排気制御弁１７とユニット
本体１８とのクリアランスをより小さくすることができ
る。これにより、排気制御弁１７の全閉時における排気
ガスの洩れを少なくすることができ、排気騒音の低減効
果をより有効なものとすることができる。

【００３０】さらに、この実施例では、ベローズ管５
７，５８のほとんどをサポートカバー５９，６０によっ
て覆った構成としている。従ってベローズ管５７，５８
を飛石や路面干渉から確実に保護することができる。

【００３１】加えて、これらサポートカバー５９，６０
によって、路面凍結を防止するための融雪塩がベローズ
管５７，５８に付着する量が低減される。そのため、ベ
ローズ管５７，５８の高温塩害腐食の進行を抑制するこ
とができる。

【００３２】併せて、連結ピン６１部分には弾性を有す
るワイヤメッシュ６２を介装させているので、サポート
カバー５９，６０同士の接触及び連結ピン６１とサポー
トカバー５９，６０との直接接触を防止できるととも
に、振動による打音の発生を防止することができる。

【００３３】（第２実施例）次に、第２の発明を具体化
した第２実施例を図８，９に基づいて詳細に説明する。

【００３４】図８はこの実施例における車両の排気装置
を説明する概略図である。同図において、車両の前部に
搭載された内燃機関としての４気筒エンジン７１の排気
系には、各気筒毎の４つの排気ポート７２Ａ，７２Ｂ，
７２Ｃ，７２Ｄに連通する排気マニホールド７３が設け
られている。この排気マニホールド７３には、排気フロ
ントパイプ７４の一端が連結固定されている。また、排
気フロントパイプ７４の他端側は、触媒コンバータ７５
に連結されている。さらに、触媒コンバータ７５の下流
側は排気管を構成する排気リアパイプ７６に連結され、
同排気リアパイプ７６の端部はマフラ７７に連結されて
いる。

【００３５】そして、エンジン７１の各排気ポート７２
Ａ〜７２Ｄより排出された排気ガスは各排気マニホール
ド７３及び排気フロントパイプ７４を通って触媒コンバ
ータ７５内に流入する。そして、排気ガスはこの触媒コ
ンバータ７５内で金属触媒等によって浄化された後、排
気リアパイプ７６、マフラ７７を介して外部へ放出され
るようになっている。

【００３６】前記排気リアパイプ７６の途中には、バル
ブユニット７８が配設されている。このバルブユニット
７８の本体内には、排気ブレーキ用の排気制御弁７９が
設けられている。この排気制御弁７９は、図示しないバ
キュームシリンダによって開閉駆動されるものであり、
車両走行中に排気制御弁７９が閉じられることにより、
排気制御弁７９中の排気ガスの流れが堰止められ、エン
ジン７１の内部抵抗が増大してエンジンブレーキがかけ
られ、車両が減速されるようになっている。

【００３７】このバルブユニット７８及びマフラ７７下
流側には、上方へ突出する管側ブラケット８０，８１が
設けられている。また、車体８２において、各管側ブラ
ケット８０，８１に対応する位置には、下方へ垂下する
車体側ブラケット８３，８４がそれぞれ設けられてい
る。そして、これら管側ブラケット８０，８１と車体側
ブラケット８３，８４とがサポート部材８５を介して連
結され、これによって排気リアパイプ７６及びマフラ７
７が車体８２に支持されている。

【００３８】図９に示すように、サポート部材８５はゴ
ム弾性体によって略四角環状に形成され、その上下に相
対向する部位には、それぞれ取付孔８６，８７が形成さ
れている。上側の取付孔８６には車体側ブラケット８
３，８４が、上側の取付孔８７には管側ブラケット８
０，８１がそれぞれ嵌入されている。また、このサポー
ト部材８５の左右に相対向する部位は伸縮可能な弾性ア
ーム部８８，８９となっている。そして、その弾性アー
ム部８８，８９によって振動が吸収されるようになって
いる。

【００３９】次に、上記のように構成した車両の排気装
置の作用及び効果を説明する。車両の走行中に排気リア
パイプ７６及びマフラ７７が振動を受けると、これら排
気リアパイプ７６及びマフラ７７はサポート部材８５の
部分で振動が吸収されることになる。従って、排気リア
パイプ７６及びマフラ７７のなかでもサポート部材８５
の近傍が振動の最も少ない節部となる。そして、この実
施例では、排気ブレーキ用の排気制御弁７９がサポート
部材８５の近傍に設けられていることから、排気制御弁
７９の付近における振動も比較的少なくなる。

【００４０】その結果、振動に起因して排気制御弁７９
とバルブユニット７８とが干渉し合うことがなくなり、
排気制御弁７９の円滑な開閉を確保することができる。
なお、この発明は前記各実施例に限定されるものではな
く、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部を適宜に
変更して次のように実施することもできる。

【００４１】（１）前記第１実施例では、自在継手８の
サポートカバー５９，６０を連結ピン６１で連結するい
わゆるピンジョイント型継手構造としたが、その外にも
例えばヒンジ型継手や球面継手により連結する構成とし
てもよい。

【００４２】（２）前記第１実施例では、排気騒音を低
減するための排気制御弁１７を自在継手８の近傍に設
け、前記第２実施例では排気ブレーキ用の排気制御弁７
９の近傍をサポート部材８５により支持する構成とした
が、それとは逆に第１実施例の排気制御弁１７の近傍を
サポート部材により支持したり、第２実施例の排気制御
弁７９を自在継手の近傍に設ける構成としてもよい。

【００４３】（３）前記第１実施例では、排気騒音を低
減するための排気制御弁１７を設け、前記第２実施例で
は排気ブレーキ用の排気制御弁７９を設けたが、排気管
の途中に設けられる排気制御弁であればいかなる目的の
ものであってもよい。

【００４４】（４）前記第１実施例では、サポートカバ
ー６０と連結ピン６１は別部材で構成されているが、サ
ポートカバー６０にプレス成形によって連結ピン６１に
準じたピンを成形する構成としてもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように、第１の発明によれ
ば、排気制御弁を排気管の自在継手部の近傍に設けるよ
うにしたので、排気管の振動にもかかわらず、排気制御
弁の円滑な開閉を行うことができるという優れた効果を
奏する。

【００４６】また、第２の発明によれば、排気制御弁の
近傍を排気管サポートにより支持するようにしたので、
排気管の振動にもかかわらず、排気制御弁の円滑な開閉
を行うことができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明を具体化した第１実施例における主
要部としてのバルブユニット及び自在継手を示す平断面
図である。

【図２】第１実施例において車両の排気装置を示す平面
図である。

【図３】第１実施例において排気制御弁の取付構造を示
す図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】第１実施例においてバルブユニットのレバーの
動きを示す部分平面図である。

【図５】第１実施例においてバルブユニットの外観を示
す平面図である。

【図６】第１実施例においてバルブユニットの外観を示
す端面図である。

【図７】第１実施例における自在継手を示す側面図であ
る。

【図８】第２の発明を具体化した第２実施例における車
両の排気装置を示す側略図である。

【図９】第２実施例におけるサポート部材等を示す図で
ある。

【符号の説明】

１，７１…内燃機関としてのエンジン、５，６…排気管
を構成する排気フロントパイプ、８…自在継手、１７，
７９…排気制御弁、７６…排気管を構成する排気リアパ
イプ、８５…サポート部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 7/08 F02D 9/04 B60K 13/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に搭載された内燃機関の排気系を構
成する排気管と、前記排気管の途中に設けられて排気の流れを制御するた
めに開閉される排気制御弁とを備えた車両の排気装置に
おいて、前記排気管の途中にその排気管の屈折を許容する自在継
手を設け、前記排気制御弁を前記自在継手の近傍に設け
たことを特徴とする車両の排気装置。
【請求項２】車両に搭載された内燃機関の排気系を構
成する排気管と、前記排気管の途中に設けられて排気の流れを制御するた
めに開閉される排気制御弁とを備えた車両の排気装置に
おいて、前記排気制御弁の近傍を前記排気管のサポート部材によ
り支持したことを特徴とする車両の排気装置。