JP3633393B2 - 縦置き内燃機関の排気構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は縦置き内燃機関の排気構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車は、キャビンの快適性向上のために、排気系を通じて、キャビンを構成する車体へエンジンからの振動が伝わらないようにすることが求められる。
【０００３】
このため、排気系に球面継手を介在させて車体への振動伝達を抑制する技術が知られている。
【０００４】
ところで、自動車の車体に縦置き〈車体前後方向に沿う向き）で搭載されるエンジン（内燃機関）、いわゆる縦置きエンジンの排気系には、車体に装着される各種機器、各部品の配置の関係から、エンジンから車体後方へ延びる排気管を中間で車幅方向に曲げてオフセットし、この状態のまま車体後方へ延ばす構造を採る場合がある。
【０００５】
こうした縦置きエンジンの排気系では、シリンダヘッドの片側（車幅方向片側）から延びるエキゾーストマニホールドに排気管が接続されるために、上記オフセットにより、排気管がエンジンの回転軸線（振動回転軸線）を横切って配設されることが多い。この場合、排気系は、上流側の部分と下流側の部分とがエンジンの回転軸線（振動回転軸線）の両側に分かれてそれぞれ配置され、これら上流側の部分と下流側の部分との相互がエンジンの回転軸線を横切る方向に延びる配管（排気系部分）で連結される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述した球面継手は排気系の前後方向に延びる部分に介在されるのが一般的であり、このような手法で球面継手を前述の縦置きエンジンの排気系に単純に適用すると次のような問題がある。
【０００７】
すなわち、縦置きエンジンの回転軸線回りに生じるロール振動に対しては、球面継手で振動を十分に吸収できず、排気系を通じて、同排気系を支持している支持部から車体へ伝わることがある。特に排気系の一部がエンジンの回転軸線とを交差する縦置きエンジンの排気系は、エンジンからのロール振動が増幅して車体に伝わる傾向にあるので、異音を発生させやすく、こうした点の改善が望まれている。
【０００８】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、縦置き内燃機関の排気系から車体へ伝わる振動を遮断できる縦置き内燃機関の排気構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の縦置き内燃機関の排気構造は、内燃機関の振動回転軸線を車幅方向に横切って配設される排気系部分に、振動回転軸線の近くに位置して、球面継手を介装し、さらにこの球面継手より下流側に、排気系を車体に支持する支持部のうち最も上流側の支持部を配置して、排気系から車体へ伝わるロール振動の経路を球面継手で遮断するようにした。
【００１０】
すなわち、内燃機関の振動回転軸線を横切る排気系部分に球面継手を取り付けることにより、同球面継手の変位で、振動回転軸線を交差する排気系部分の振動回転軸線回りに振れるロール振動は吸収される。この構造に、最も上流側の支持部を球面継手より下流側に配置する構造を組合わせると、球面継手を境として、上流側の排気系部分は内燃機関と共に一緒に振れる部分となり、下流側の排気系部分は車体に支持される部分となるから、内燃機関のロール振動は球面継手で吸収されて、球面継手から下流側には伝わらなくなる。つまり、球面継手は、排気系から車体へ伝わろうとするロール振動の経路を遮断する。
【００１１】
これにより、振動回転軸線を横切る配管経路が余儀なくされる縦置き内燃機関の排気構造は、排気系から車体への振動伝達を要因とした異音の発生が抑制される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図３に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明を適用した縦置き内燃機関の排気構造の平面を示し、図中１は車両、例えば４輪駆動車の車体、２は同車体１の前部左右に付く前輪、３は車体１の後部左右に付く後輪である。
【００１４】
前輪２で挟まる車体１の前部分には、内燃機関、例えば気筒が前後に直列に並ぶレシプロ式の縦置きエンジン４（以下、単にエンジン４という）が車体１の前後方向に沿って搭載されている。このエンジン４の後部には、トランスミッション５、トランスファ６が順に連結されていて、前輪２および後輪３の双方に動力を伝える縦置き式のパワープラントを構成している。このエンジン４の車体前後方向に向く回転軸線（振動回転軸線に相当）が図１中にＸ−Ｘ線で示してある。なお、回転軸線Ｘ−Ｘは、エンジン４のクランクシャフト（図示しない）、同シャフトと同軸線上に配置されるトランスミッション５の入力シャフト（図示しない）など、エンジンのクランクシャフトを通る軸線をいう。
【００１５】
エンジン４のシリンダへッド（図示しない）の右側（車幅方向一側）からは、車体後方に向かって排気系１０が延びている。排気系１０は、車幅方向右側から、エンジン４の回転軸線Ｘ−Ｘを横切りながら車幅方向左側へオフセットして、車体後方に延びる排気路をもつ。詳しくは、排気系１０は、シリンダヘッドの右側に取付けられたエキゾーストマニホールド１１（各排気ポートから排気を集合させる部品）、このエキゾーストマニーホールド１１と接続されてトランスミッション５の下側をくぐりながら回転軸線Ｘ−Ｘを車幅方向に横切る排気管１２、この排気管１２と接続されて回転軸線Ｘ−Ｘを挟む左側に配置されるキャタリストコンバータ１３、このキャタリストコンバータ１３に接続されて車体後方へ向かい配置されるメインマフラー部１４、このメインマフラー部１４に接続されて車体１の最後方位置に配置されるサブマフラー部１５を有して構成してある。つまり、排気系１０は、エンジン４の回転軸線Ｘ−Ｘを挟む車幅方向一側に配置してあるエキゾーストマニホールド１１（排気系部分）と、車幅方向他側に配置してあるキャタリストコンバータ１３，メインマフラー部１４，サブマフラー部１５（いずれも排気系部分）との相互を、エンジン４の回転軸線Ｘ−Ｘを横切る中間の排気管１２（排気系部分）で連結させた構造となっている。なお、メインマフラー部１４は、メインマフラー１４ａを介装した排気管１４ｂで構成され、サブマフラー部１５は、サブマフラー１５ａを介装した排気管１５ｂで構成される。
【００１６】
これら排気系部分のうち、回転軸線Ｘ−Ｘを横切る排気管１２には、回転軸線Ｘ−Ｘの近傍となる位置に球面継手２０が介装されている。
【００１７】
球面継手２０は、例えば図２（ａ）の平面図および図２（ｂ）の正面図に示されるように排気管１２を回転軸線Ｘ−Ｘの近傍位置で分割し、分割した一方の配管１２ａの管端に同管端から突き出るように、根元側に球面座２１を有する楕円形状の板金製フランジ２２（以下、フランジ２２という）を取着し、他方の配管１２ｂの管端に同管端から退避した地点に、根元側に環状の突起部２３を有する楕円形状の板金製フランジ２４（以下、フランジ２４という）を取着する。そして、フランジ２４の突起部２３前方に突き出る管端部分に球面子２５を嵌めて、球面子２５の球面側を球面座２１に収め、両フランジ２２，２４を長手方向の両側から、それぞれスプリング２６の弾性力で挟み付けた構造が用いられ、配管１２ａと配管１２ｂとの間の角度が変位すると、球面子２５と球面座２１との間で滑りを生じて、該変位を吸収する。特に同構造の球面継手２０は、両フランジ２２，２４の長手方向両側を締結するボルト２７でスプリング２６をそれぞれ弾性的に支える構造なので、主に短手方向（長手方向と直交する方向）において変位吸収性能を発揮する特徴がある。
【００１８】
この球面継手２０が、両フランジ２２，２４が回転軸線Ｘ−Ｘと略平行になるよう、詳しくは両フランジ２２，２４の長手方向が回転軸線Ｘ−Ｘに対して略平行になるように排気管１２に介装され、球面継手２０の短手方向の回動変位で、エンジン４の回転軸線Ｘ−Ｘ回りの振動（図１中、矢印Ｓ方向の振動）、すなわちエンジン４のロール振動を効果的に吸収できるようにしている。
【００１９】
また配管１２ｂの球面継手２０の根元側は、ブラケット２８で、トランスミッション５のケース外面に支持されていて、配管１２ｂ全体をエンジン４側に保持させている。
【００２０】
残る球面継手２０を境とした下流側の排気系部分（配管１２ａから最後方の排気管１５ａまで）は、支持に適した各地点、各例えばキャタリストコンバータ１３の近傍、メインマフラー１４ａの近傍、サブマフラー１５ａの近傍で、それぞれ支持部、例えばハンガーラバー７によって車体１に懸吊されている。これで、排気系１０を車体１に支持するハンガーラバー７（支持部）のうち、最も上流側のハンガーラバー７を球面継手２０より下流側に配置させている。
【００２１】
このハンガーラバー7の配置および球面継手２０の組み合せにより、排気系１０から車体１へ伝わるロール振動の経路を球面継手２０で遮断している。
【００２２】
すなわち、エンジン４が運転すると、図１中の矢印Ｓで示されるようにエンジン４には、回転軸線Ｘ−Ｘ回りの振動、すなわちロール振動が生じる。これにより、回転軸Ｘ−Ｘを横切る排気管１２はロール方向に振れる。
【００２３】
このとき、排気管１２の回転軸線Ｘ−Ｘ近くの位置には、球面継手２０が介装され、またこの球面継手２０の下流側には、排気管１０を車体１に支持するハンガーラバー７のうち最も上流側のハンガーラバー７が配置してあるから、球面継手２０を境として、上流側の排気系部分（エキゾーストマニホールド１１,配管１２ｂ）はエンジン４と共に一緒に振れる部分となり、下流側の排気系部分（キャタリストコンバータ１３，メインマフラー部１４，サブマフラー部１５）は車体１に支持される部分となるので、排気系１０から車体１へ伝わろうとするロール振動の経路は、球面継手２０で遮断される。
【００２４】
つまり、エンジン４のロール振動は、球面継手２０の変位で吸収され、球面継手２０から下流側には伝わらなくなる。
【００２５】
したがって、回転軸線Ｘ−Ｘを横切る配管経路が余儀なくされる縦置きエンジン４の排気構造における、排気系１０から車体１への振動伝達を要因とした異音の発生を抑制できる。
【００２６】
特にエンジン４の回転軸線Ｘ−Ｘに近い位置で回転軸線Ｘ−Ｘに対してフランジ２２，２４が略平行になるように球面継手２０を配置したので、ロール振動に対する球面継手２０の吸収機能が十分に発揮できる。すなわち、図３は、回転軸線Ｘ−Ｘに対してフランジが略直交するように球面継手２０を配置したとき（例えばキャタリストコンバータ１３の直上流の前後方向配管部に配置したとき）と、図１のように球面継手２０を配置したときの車体１での振動レベルを対比したものである。破線Ａは前後方向配管部に球面継手２０を配置した従来技術の振動の発生を示し、実線Ｂは本実施形態での振動の発生を示していて、本実施形態の方が、球面継手２０の回動変位を十分に活用して、ロール振動を吸収していることがわかる。
【００２７】
しかも、球面継手２０は、締結しているボルト２７を各フランジ２２，２４から外すことにより、両フランジ間から分離できる構造（分離可能な構造）なので、振動を吸収する機能だけでなく、球面継手２０の分離機能を用いて、球面継手２０から下流側の排気系部分に手を加えることなく、容易にエンジン４を車体１から取り外し取り付けたりすることができる利点もある。
【００２８】
なお、上述した実施形態では、板金製の球面継手を用いたが、これに限らず、他の構造の球面継手を用いてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、球面継手を境として、上流側の排気系部分は内燃機関と共に一緒に振れる部分となり、下流側の排気系部分は車体に支持される部分となるので、球面継手で、排気系から車体へ伝わろうとするロール振動の経路を遮断できる。
【００３０】
したがって、振動回転軸線を横切る経路が余儀なくされる縦置き内燃機関の排気構造において、排気系から車体への振動伝達を要因とした異音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る縦置き内燃機関の排気構造を示す平面図。
【図２】同内燃機関の振動回転軸線を横切る排気管部分に介装された球面軸受の構造を説明するための図。
【図３】球面軸受の異なる配置による振動の発生具合を対比して示す線図。
【符号の説明】
１…車体
４…エンジン（内燃機関）
７…ハンガーラバー（支持部）
１０…排気系
１１…エキゾーストマニホールド
１２…排気管
１３…キャタリストコンバータ
１４…メインマフラー部
１５…サブマフラー部
２０…球面軸受
Ｘ−Ｘ…回転軸線（振動回転軸線）。

Claims (1)

1. 縦置きで車体に搭載される内燃機関の排気系を構成する部分が、同内燃機関の振動回転軸線に対して車幅方向の両側にそれぞれ配置され、かつこれら両側に配置された部分の相互が、前記内燃機関の振動回転軸線を車幅方向に横切って配設される排気系部分で連結された縦置き内燃機関の排気構造において、
   前記車幅方向に横切る排気系部分に、前記振動回転軸線の近くに位置して、球面継手が介装され、
   前記排気系を車体に支持する支持部のうち最も上流側の支持部が前記球面継手より下流側に配置される
   ことを特徴とする縦置き内燃機関の排気構造。

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