JP3661742B2 - エンジンの排気装置の支持構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等のエンジンの排気マニホールドの集合部に触媒コンバータを配置したエンジンの排気装置の支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等の内燃エンジンの排気装置には、排気ガス中の炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NO_X) 等の汚染物質を浄化するために、排気通路の途中に触媒コンバータが設けられており、排気ガスを触媒コンバータ中に通過させ、これらの汚染物質を酸化または還元して二酸化炭素(CO₂) 、水（H₂O)、窒素(N₂)等に転換することによって浄化した後、大気中に放出するようにしている。
【０００３】
この種のエンジンの排気装置には、酸化および還元の効率を高めるために高温の排気ガスを触媒中に通過させるように、あるいは、スペース上の理由から、例えば図７に示すように、排気マニホールドの集合部に触媒コンバータを配置したものがある。
【０００４】
図７に示す排気装置１では、エンジンの排気ポート（図示せず）に接続された排気マニホールド２の集合部に、ガスケット３を介して触媒コンバータ４が取付けられ、触媒コンバータ４の出口に、ガスケット５を介して排気管６が接続されている。そして、エンジンの排気ポートから排出された高温の排気ガスを排気マニホールド２を介して直接触媒コンバータ４に通過させ、汚染物質を浄化した後、排気管６へ送り、さらに、他の触媒コンバータ（図示せず）、消音器等（図示せず）を介して大気中へ放出する。
【０００５】
一般に、触媒コンバータ４は、金属製のケース内に、白金（Pt）、パラジウム（Pd）、ロジウム（Rh）等の触媒物質を担持した金属、セラミックス等の触媒担体を収容したものであり、他の排気管に比してその重量が大きくなっている。このため、運転中のエンジンの振動によって、排気マニホールド２および排気管６が破損しないように、触媒コンバータ４のケースをブラケット（図示せず）を介してエンジン本体（図示せず）またはトランスミッションケース（図示せず）に堅固に結合して支持するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の排気装置１では、次のような問題があった。エンジンの運転中、エンジン本体、トランスミッション、排気マニホールド２および触媒コンバータ４は、共に温度が上昇するが、排気ポートから排出された高温の排気ガスに直接接触する排気マニホールド２および触媒コンバータ４の温度は、冷却水等によって冷却されたエンジン本体等の温度の５倍以上に達する。
【０００７】
このため、排気マニホールド２および触媒コンバータ４は、エンジン本体等に比して熱膨張が大きくなり、この熱膨張差によって、触媒コンバータ４をエンジン本体等に結合させるブラケット、排気マニホールド２および触媒コンバータ４のケースに熱応力が発生する。この熱応力がエンジンの運転、停止によって繰り返し作用すると、金属疲労によってブラケット、排気マニホールド２および触媒コンバータ４のケースが破損する虞がある。
【０００８】
そこで、これらの熱応力が作用する部材の強度を高める必要があり、このことが重量および製造コストを増大させる原因となっている。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、エンジンの運転による振動を抑えるとともに、熱膨張差を吸収して熱応力による破損を防止することができるエンジンの排気装置の支持構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、エンジンの排気マニホールドの集合部に触媒コンバータを設け、該触媒コンバータを支持部材を介してエンジンおよび変速機を含むパワープラントに連結するようにしたエンジンの排気装置の支持構造であって、前記支持部材は、一方の端部が前記触媒コンバータ側ブラケットとボルトにより連結され、他方の端部が前記パワープラント側ブラケットとボルトにより連結され、これら両ボルトは同じ方向で、かつ前記触媒コンバータの軸方向とは異なる方向から締め付けることにより、前記パワープラントに対する前記触媒コンバータの軸方向の移動を許容するとともに、軸方向に垂直な方向の移動を規制するようになっていることを特徴とする。
【００１１】
このように構成したことにより、エンジンの振動に対して、排気マニホールドおよび支持部材によって、触媒コンバータを支持し、また、支持部材によって触媒コンバータの軸方向の移動を許容することによって、排気マニホールドおよび触媒コンバータとパワープラントとの熱膨張差を吸収する。
【００１２】
また、請求項２の発明は、上記請求項１の構成において、前記支持部材は、その両端部がそれぞれ前記触媒コンバータおよび前記パワープラントに回動可能に連結されてリンク機構を構成していることを特徴とする。
【００１３】
このように構成したことにより、支持部材は、リンク機構を構成することによって、触媒コンバータのパワープラントに対する軸方向の移動を許容するとともに、軸方向に垂直な方向の移動を規制する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図７に示す従来例と同様の部分には同一の符号を付して説明する。
【００１５】
図１および図２に示すように、本実施形態の排気装置は、自動車に搭載される直列３気筒エンジンの排気装置であって、エンジン本体８のシリンダヘッドの側面部に設けられた排気ポートのそれぞれに、排気マニホールド２のそれぞれの枝管2a，2b，2cが接続されており、これらの枝管2a，2b，2cの集合部10に、触媒コンバータ４の入口側が結合されている。触媒コンバータ４の出口側には、排気管６の一端部が接続されており、排気管６の他端側は、エンジン本体８の下方を通って車体（図示せず）の後部へ延ばされ、他の触媒コンバータ（図示せず）および消音器（図示せず）等を介して大気に開放されている。
【００１６】
触媒コンバータ４のケースおよびエンジン本体８の側面部には、互いに対向する部位にそれぞれブラケット11，12が一体に取付けられており、これらのブラケット11，12が支持部材13によって互いに連結されている。支持部材13の両端部は、それぞれ触媒コンバータ４側のブラケット11およびエンジン本体８側のブラケット12に、ボルト14によって回動可能に連結されている。
【００１７】
支持部材13の両端部とブラケット11，12との連結部は、図３に示すように、ボルト14およびナット15（ダブルナット）によって回動可能に連結されて、ブラケット11，12および支持部材13によってリンク機構を構成しており、図１、図２および図６に示すように、エンジン本体８に対する触媒コンバータ４の軸方向（長手方向）の移動（矢印▲１▼参照）を許容するとともに、その軸に垂直な方向の移動（矢印▲２▼および矢印▲３▼参照）および軸回りの回転（矢印▲４▼参照）を規制するようになっている。
【００１８】
なお、ブラケット11，12と支持部材13との連結部は、上記のもののほか、例えば図４に示すように、ボルト14とナット15との間にカラー16を介装し、または、図５に示すように、バーリング加工等によってカラー16a をブラケット11，12または支持部材13と一体に形成してもよく（図示のものでは、カラー16a を支持部材13と一体に形成している）、さらに、これら以外の公知の構造によって、上記図４のものと同様に回動可能に連結することもできる。
【００１９】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
【００２０】
図７に示す従来例と同様に、エンジン本体８の排気ポートから排出された排気ガスは、排気マニホールド２および触媒コンバータ４を通り、触媒コンバータ４で浄化された後、排気管６から他の触媒コンバータ（図示ぜず）、消音器等（図示せず）を介して大気中へ放出される。
【００２１】
触媒コンバータ４は、排気マニホールド２によってエンジン本体８に堅固に結合されているので、エンジンの運転による触媒コンバータ４の軸方向（長手方向）の振動（矢印▲１▼参照）は、排気マニホールド２によって充分抑制することができる。また、触媒コンバータ４は、支持部材13によってエンジン本体８に結合されて、その軸に垂直な方向の移動（矢印▲２▼および矢印▲３▼参照）および軸回りの回転（矢印▲４▼参照）を規制するように支持されているので、エンジンの運転によって生じるこれらの方向の振動についても充分抑制することができる。これにより、エンジンの運転中の振動によって、排気マニホールド２、触媒コンバータ４および排気管６に作用する応力を軽減することができ、これらの破損を防止することができる。
【００２２】
一方、触媒コンバータ４は、ブラケット11，12および支持部材13によって構成されるリンク機構によって、軸方向（長手方向）の移動（矢印▲１▼参照）が許容されているので、排気マニホールド２および触媒コンバータ４とエンジン本体８との温度差によってこれらの間に熱膨張差が生じた場合、触媒コンバータ４が軸方向に移動することにより、その熱膨張差を吸収することができる。
【００２３】
これにより、排気マニホールド２、触媒コンバータ４および排気管６に熱応力が生じるのを防止することができ、熱応力によるこれらの破損を確実に防止することができる。その結果、排気マニホールド２および触媒コンバータ４の軽量化および製造コストの低減が可能となる。
【００２４】
なお、上記実施形態では、触媒コンバータ４をブラケット11，12および支持部材13によってエンジン本体８に連結しているが、本発明はこれに限らず、エンジン本体８およびエンジン本体８に結合された変速機を含むパワープラントに連結することもできる。また、触媒コンバータ４は、排気マニホールド２と別体に設けられているが、排気マニホールド２と一体に形成するようにしてもよい。
【００２５】
さらに、上記実施形態においては、触媒コンバータ４とエンジン本体８とをブラケット11，12および支持部材13によるリンク機構によって互いに連結しているが、本発明はこれに限らず、例えば、触媒コンバータ４の軸方向に対してのみ撓みやすく、軸と垂直な方向には適度な剛性を有する板状のブラケットによって触媒コンバータ４とエンジン本体８とを結合させることもでき、要するに、パワープラントに対する触媒コンバータ４の軸方向（長手方向）の移動（矢印▲１▼参照）を許容するとともに、その軸に垂直な方向の移動（矢印▲２▼および矢印▲３▼参照）および軸回りの回転（矢印▲４▼参照）を規制できる構造であれば、その他の構造とすることもできる。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明のエンジンの排気装置によれば、エンジンの振動に対して、排気マニホールドおよび支持部材によって、触媒コンバータを支持して、その振動を抑制することができ、また、支持部材によって触媒コンバータの軸方向の移動を許容することによって、排気マニホールドおよび触媒コンバータとパワープラントとの熱膨張差を吸収して、熱応力によるこれらの破損を防止することができる。
【００２７】
また、請求項２の発明によれば、支持部材は、リンク機構を構成することによって、触媒コンバータのパワープラントに対する軸方向の移動を許容するとともに、軸方向に垂直な方向の移動を規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エンジンの排気装置の要部の側面図である。
【図２】図１の装置の排気マニホールド、触媒コンバータおよび排気管の正面図である。
【図３】図１の装置の触媒コンバータおよびエンジン本体のブラケットと支持部材との連結部の横断面図である。
【図４】図３に示す連結部の変形例の横断面図である。
【図５】図３に示す連結部の他の変形例の横断面図である。
【図６】図１の装置の熱膨張差による触媒コンバータの移動を示す拡大図である。
【図７】従来のエンジンの排気装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
２ 排気マニホールド
４ 触媒コンバータ
８ エンジン本体
10 集合部
13 支持部材

Claims (2)

1. エンジンの排気マニホールドの集合部に触媒コンバータを設け、該触媒コンバータを支持部材を介してエンジンおよび変速機を含むパワープラントに連結するようにしたエンジンの排気装置の支持構造であって、
   前記支持部材は、一方の端部が前記触媒コンバータ側ブラケットとボルトにより連結され、他方の端部が前記パワープラント側ブラケットとボルトにより連結され、これら両ボルトは同じ方向で、かつ前記触媒コンバータの軸方向とは異なる方向から締め付けることにより、前記パワープラントに対する前記触媒コンバータの軸方向の移動を許容するとともに、軸方向に垂直な方向の移動を規制するようになっていることを特徴とするエンジンの排気装置の支持構造。
2. 前記支持部材は、その両端部がそれぞれ前記触媒コンバータおよび前記パワープラントに回動可能に連結されてリンク機構を構成していることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気装置の支持構造。

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