JPH11324667A - 内燃機関の排気系構造およびこの内燃機関の排気系構造に用いられる排気管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、内燃機関の排気騒音を低減するた
めの内燃機関の排気系構造およびこの内燃機関の排気系
構造に用いられる排気管の製造方法に関し、排気系の容
量を増大することなく排気騒音を低減することを目的と
する。 【解決手段】 内燃機関から排出される排ガスの浄化ま
たは排気騒音の低減を行う排気系機構２１、２５、２
７、２９、３１を、間隔を置いて配置するとともに、各
排気系機構２１、２５、２７、２９、３１の間を、排気
管２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄにより相互に接続し
ている内燃機関の排気系構造において、各排気管２３
ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄのうち、少なくとも一つの
内面３３に、複数の凹凸部３３ａを形成していることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気騒
音を低減するための内燃機関の排気系構造およびこの内
燃機関の排気系構造に用いられる排気管の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車のエンジン等の内燃機関か
ら排出される排ガスを浄化し、排気騒音を低減するため
に、内燃機関の排気出口から車体の下部に亘り、様々な
浄化機構および消音機構が配置されている。

【０００３】図９は、この種の内燃機関の排気系構造の
一例を示しており、排気マニホールド１の排気出口側に
は、排気管３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを介して、順次、フ
レキシブルチューブ５、触媒コンバータ７、プリマフラ
ー９およびリアマフラー１１が接続されている。これ等
の各機構のうち、排気騒音の低減は、主に、プリマフラ
ー９およびリアマフラー１１により行われている。

【０００４】プリマフラー９およびリアマフラー１１の
内部には、図示しない仕切板を隔てて拡張室および共鳴
室が形成されており、一般に、リアクティブ型と称する
消音器が構成されている。なお、プリマフラー９は、リ
アマフラー１１の排気騒音低減の補足および排気系全体
の排気騒音の共鳴特性を改善するために排気系に接続さ
れている。

【０００５】このような従来の内燃機関の排気系構造で
は、排気騒音をより一層低減するために、プリマフラー
９、リアマフラー１１等の容量を増加することが行われ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近時、
自動車等の車内における快適性を向上するために、車内
空間の拡大化および車内床面の平坦化が行われる傾向に
あり、特に、車体の下部に配置されるプリマフラー９、
リアマフラー１１等の大容量化は限界に達してきてい
る。

【０００７】また、図１０に示すように、グラスウール
等の吸音材を充填したチャンバー１３を、排気系に追加
することにより、特に排気騒音の高周波成分を吸音する
ことができるが、新たな機構を追加しなくてはならない
ため、製造コストが増大するという問題があった。

【０００８】さらに、チャンバー１３を追加することに
より、排気系の圧力損失が増大するため、エンジンの背
圧が増大し、エンジンの出力が低下するという問題があ
った。一方で、排気管３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、プリ
マフラー９、リアマフラー１１等を相互に接続する排気
流路として機能しているだけであった。本発明は、かか
る従来の問題点を解決するためになされたもので、排気
系の容量を増大することなく排気騒音を低減することが
できる内燃機関の排気系構造およびこの内燃機関の排気
系構造に用いられる排気管の製造方法を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の内燃機関の排
気系構造は、内燃機関から排出される排ガスの浄化また
は排気騒音の低減を行う排気系機構を、間隔を置いて配
置するとともに、前記各排気系機構の間を、排気管によ
り相互に接続している内燃機関の排気系構造において、
前記各排気管のうち、少なくとも一つの内面に、複数の
凹凸部を形成していることを特徴とする。

【００１０】請求項２の内燃機関の排気系構造は、請求
項１記載の内燃機関の排気系構造において、前記凹凸部
は、エンボス加工により形成されていることを特徴とす
る。請求項３の内燃機関の排気系構造に用いられる排気
管の製造方法は、板材にエンボス加工を施す加工工程
と、エンボス加工を施した前記板材を円筒形状に湾曲す
る湾曲工程と、円筒形状に湾曲された前記板材の長手方
向に沿った縁部を接合する接合工程とを有することを特
徴とする。

【００１１】（作用）請求項１の内燃機関の排気系構造
では、排気管の内面に、複数の凹凸部が形成されるた
め、排気管内の排気接触面が増大する。排気接触面の増
大により、排気騒音の音波と、排気管の内面との壁面摩
擦が増大し、排気騒音が排気管内においても吸音される
ため、従来行われていない排気管内での排気騒音の低減
が可能になる。

【００１２】壁面摩擦による排気騒音の低減メカニズム
は、吸音材による吸音メカニズムと同一であるため、排
気騒音の中周波成分から高周波成分に亘り吸音効果があ
り、特に高周波成分については、著しい吸音効果があ
る。この結果、排気騒音を排気系全体で低減することが
可能になり、排気騒音の低減効率を従来と同一にする場
合には、消音器等の容量を小さくすることができ、排気
系全体が小容量化され、製造コストが低減される。

【００１３】または、現状、中〜高周波消音用に設けら
れているチャンバーを外すことができるため、製造コス
トが低減される。請求項２の内燃機関の排気系構造で
は、排気管の凹凸部が、エンボス加工により形成される
ため、予め板材にエンボス加工を施し、この板材を湾曲
して排気管を形成することにより、容易に、排気騒音の
低減効率の高い排気管が形成される。

【００１４】この結果、排気系全体の製造コストを増大
することなく、排気騒音の低減効率が向上される。請求
項３の内燃機関の排気系構造に用いられる排気管の製造
方法では、先ず、加工工程により、板材にエンボス加工
が施され、次に、湾曲工程により、板材が円筒形状に湾
曲される。さらに、接合工程により、円筒形状に湾曲さ
れた板材の長手方向に沿った縁部が接合されるため、従
来の製造工程を大幅に変更することなく、排気騒音を低
減可能な排気管が製造される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて詳細に説明する。図１ないし図３は、本発明の内
燃機関の排気系構造の一実施形態（請求項１および請求
項２に対応する）を示しており、図１および図２は、図
３の要部の詳細を示している。

【００１６】図３において、排気マニホールド２１の排
気出口側には、排気管２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ
を介して、順次、フレキシブルチューブ２５、触媒コン
バータ２７、プリマフラー２９およびリアマフラー３１
が接続されている。フレキシブルチューブ２５は、排気
系から発生する振動を吸収する機能を有しており、蛇腹
管の周囲に、縦横に編み込まれた鋼線が巻回されてい
る。

【００１７】触媒コンバータ２７は、排ガスを浄化する
機能を有しており、排ガスの浄化の際に、排ガスが触媒
コンバータ２７内を流通することにより、排気騒音が若
干低減される。プリマフラー２９およびリアマフラー３
１の内部には、図示しない仕切板を隔てて拡張室および
共鳴室が形成されており、一般に、リアクティブ型と称
する消音器が構成されている。

【００１８】そして、これ等拡張室および共鳴室によ
り、プリマフラー２９およびリアマフラー３１は、排気
騒音を低減する機能を有している。なお、プリマフラー
２９は、リアマフラー３１の排気騒音低減の補足および
排気系全体の排気騒音の共鳴特性を改善するために排気
系に接続されている。また、図１および図２に示すよう
に、ＳＵＳ材等からなる排気管２３（２３ａ、２３ｂ、
２３ｃ、２３ｄ）の内面３３には、外周側に向けて突出
する半球状の複数の凹部３３ａが、例えば、エンボス加
工等により形成されている。

【００１９】この実施形態では、凹部３３ａは、直径５
ｍｍ、深さ２．５ｍｍ、形成ピッチ１０ｍｍで形成され
ており、内面３３の面積は、従来の排気管に比べ大きく
されている。上述した内燃機関の排気系構造では、エン
ジンの燃焼により発生する排ガスは、排気マニホールド
２１から各排気管２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを介
して、フレキシブルチューブ２５、触媒コンバータ２
７、プリマフラー２９およびリアマフラー３１内を流通
する。

【００２０】この際、排気騒音の音波と、排気管２３の
内面３３の凹部３３ａとの壁面摩擦により、排気管２３
内で排気騒音が低減される。ここで、壁面摩擦による排
気騒音の低減メカニズムは、吸音材による吸音メカニズ
ムと同一であるため、排気騒音の中周波成分から高周波
成分に亘り吸音効果があり、特に高周波成分について
は、著しい吸音効果がある。

【００２１】以上のように構成された内燃機関の排気系
構造では、排気管２３の内面３３に、複数の凹部３３ａ
を形成したので、排気管２３内の排気接触面を増大する
ことができ、排気騒音の音波と排気管２３の内面３３と
の壁面摩擦を増大することができる。このため、排気騒
音を排気管２３内においても吸音することができ、従来
行われていない排気管２３内での排気騒音の低減を行う
ことができる。

【００２２】この結果、例えば、排気騒音の低減効率を
従来と同一にする場合には、プリマフラー２９、リアマ
フラー３１等の容量を、従来に比べ小さくすることがで
き、排気系全体の製造コストを大幅に低減することがで
きる。または、現状、中〜高周波消音用に設けられてい
るチャンバーを外すことができるため、製造コストを低
減することができる。

【００２３】また、排気管２３の凹部３３ａを、エンボ
ス加工により形成したので、予め板材の表面にエンボス
加工を施し、この板材を湾曲して排気管を形成すること
により、容易に、排気騒音の低減効率の高い排気管２３
を形成することができる。このため、排気系全体の製造
コストを増大することなく、排気騒音の低減効率を向上
することができる。

【００２４】さらに、排気管２３の内面３３に複数の凹
部３３ａを形成したので、高い剛性を有する排気管２３
を形成することができ、従来に比べ排気管２３の肉厚を
薄くすることができる。そして、排気管２３の内面３３
に複数の凹部３３ａを形成したので、従来、排気管２３
の肉厚を薄くする際の弊害になっていた排気管２３から
の振動放射音および透過音を低減することができる。

【００２５】図４ないし図６は、本発明の内燃機関の排
気系構造に用いられる排気管の製造方法の一実施形態
（請求項３に対応する）を示している。この実施形態で
製造される排気管は、上述した内燃機関の排気系構造に
おける排気管２３として使用される。この実施形態で
は、加工工程、湾曲工程、接合工程が、順次に行われ
る。

【００２６】すなわち、先ず、加工工程では、図４に示
すように、板材４１が、圧印加工機の上型４３ａと下型
４３ｂとの間に配置される。この実施形態では、下型４
３ｂに、半球状の凸部４３ｃが形成され、上型４３ａ
に、凸部４３ｃに対応する形状の凹部４３ｄが形成され
ている。次に、図５に示すように、上型４３ａおよび下
型４３ｂを板材４１に向けて押圧することにより、板材
４１に半球状の凹部３３ａが形成される。

【００２７】ここで、板材４１の肉厚は、圧印加工機に
よる加工後に、所定の肉厚が得られるように決められて
いる。次に、湾曲工程では、図６に示すように、凹部３
３ａの形成された板材４１が、造管機により所定の外径
になるように湾曲される。そして、図７に示すように、
板材４１の長手方向に沿った縁部４１ａを、相互に突き
合わせた後、シール溶接等により接合する。

【００２８】このようにして、上述した内燃機関の排気
系構造における排気管２３の製造が完了する。以上のよ
うに構成された内燃機関の排気系構造に用いられる排気
管の製造方法では、先ず、加工工程により、板材４１に
エンボス加工を施し、次に、湾曲工程により、板材４１
を円筒形状に湾曲し、さらに、接合工程により、円筒形
状に湾曲した板材４１の長手方向に沿った縁部４１ａを
接合したので、従来の製造工程を大幅に変更することな
く、排気騒音を低減可能な排気管を製造することができ
る。

【００２９】なお、上述した実施形態では、排気管２３
の凹部３３ａを、直径５ｍｍ、深さ２．５ｍｍで形成し
た例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定
されるものではなく、直径は０．３ｍｍ〜１０ｍｍ、深
さは０．１ｍｍ〜５ｍｍに形成するのが望ましく、一般
には、排気管２３の内面３３の表面積が大きく、かつ、
凹凸の度合が大きいほど、排気騒音の音波の壁面摩擦が
増大するため、吸音効果を高くすることができる。

【００３０】従って、吸音効果を高くするためには、凹
部３３ａの形成ピッチを小さくするのが良い。また、上
述した内燃機関の排気系構造に用いられる排気管の製造
方法では、排気管２３の凹部３３ａを、半球状に形成し
た例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定
されるものではなく、例えば、図８に示すように、エン
ボス加工に使用する上型４３ａおよび下型４３ｂを相互
に噛み合う形状にして、板材４１に凹凸部を形成しても
良い。

【００３１】さらに、上述した実施形態では、板材４１
にエンボス加工を行うことにより、凹部３３ａを形成し
た例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定
されるものではなく、例えば、パイプ部材にバルジ加工
を行うことにより、凹部３３ａを形成しても良い。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の内燃機関の排気系構造では、
排気管の内面に、複数の凹凸部を形成したので、排気管
内の排気接触面を増大することができ、排気騒音の音波
と排気管の内面との壁面摩擦を増大することができる。

【００３３】このため、排気騒音を排気管内においても
吸音することができ、従来行われていない排気管内での
排気騒音の低減を行うことができる。この結果、例え
ば、排気騒音の低減効率を従来と同一にする場合には、
消音器等の容量を、従来に比べ小さくすることができ、
排気系全体の製造コストを大幅に低減することができ
る。

【００３４】または、現状、中〜高周波消音用に設けら
れているチャンバーを外すことができるため、製造コス
トを低減することができる。請求項２の内燃機関の排気
系構造では、排気管の凹凸部を、エンボス加工により形
成したので、予め板材の表面にエンボス加工を施し、こ
の板材を湾曲して排気管を形成することにより、容易
に、排気騒音の低減効率の高い排気管を形成することが
できる。

【００３５】このため、排気系全体の製造コストを増大
することなく、排気騒音の低減効率を向上することがで
きる。請求項３の内燃機関の排気系構造に用いられる排
気管の製造方法では、先ず、加工工程により、板材にエ
ンボス加工を施し、次に、湾曲工程により、板材を円筒
形状に湾曲し、さらに、接合工程により、円筒形状に湾
曲した板材の長手方向に沿った縁部を接合したので、従
来の製造工程を大幅に変更することなく、排気騒音を低
減可能な排気管を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の排気系構造の一実施形態に
おける要部の詳細を示す斜視図である。

【図２】図１の断面図である。

【図３】本発明の内燃機関の排気系構造の一実施形態を
示す斜視図である。

【図４】本発明の内燃機関の排気系構造に用いられる排
気管の製造方法の一実施形態における加工工程を示す断
面図である。

【図５】板材を圧印加工機により加工する状態を示す断
面図である。

【図６】本発明の内燃機関の排気系構造に用いられる排
気管の製造方法の一実施形態における湾曲工程を示す断
面図である。

【図７】板材の縁部を相互に巻き締めする状態を示す断
面図である。

【図８】排気管に凹凸部を形成する例を示す断面図であ
る。

【図９】従来の排気系構造を示す斜視図である。

【図１０】従来の排気系構造の別の例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

２１ 排気マニホールド（排気系機構） ２３ 排気管 ２５ フレキシブルチューブ（排気系機構） ２７ 触媒コンバータ（排気系機構） ２９ プリマフラー（排気系機構） ３１ リアマフラー（排気系機構） ３３ 内面 ３３ａ 凹部（凹凸部） ４１ 板材 ４１ａ 縁部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関から排出される排ガスの浄化ま
   たは排気騒音の低減を行う排気系機構（２１、２５、２
   ７、２９、３１）を、間隔を置いて配置するとともに、
   前記各排気系機構（２１、２５、２７、２９、３１）の
   間を、排気管（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ）によ
   り相互に接続している内燃機関の排気系構造において、 前記各排気管（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ）のう
   ち、少なくとも一つの内面（３３）に、複数の凹凸部
   （３３ａ）を形成していることを特徴とする内燃機関の
   排気系構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の内燃機関の排気系構造に
   おいて、 前記凹凸部（３３ａ）は、エンボス加工により形成され
   ていることを特徴とする内燃機関の排気系構造。
3. 【請求項３】 板材（４１）にエンボス加工を施す加工
   工程と、 エンボス加工を施した前記板材（４１）を円筒形状に湾
   曲する湾曲工程と、 円筒形状に湾曲された前記板材（４１）の長手方向に沿
   った縁部（４１ａ）を接合する接合工程と、 を有することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排
   気系構造に用いられる排気管の製造方法。