JP5143156B2 - エンジンの排気装置のサブアッセンブリー - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのエキゾーストマニホールドに一端が接続され、他端がテールパイプを介して大気に開放されるエンジンの排気装置に、その排気装置の一部を構成するように取付けられる、エンジンの排気装置のサブアッセンブリーに関する。

エンジンの排気装置に取付られる消音器として、後記特許文献１には、エンジンからの排気ガスが導入されると共に筒壁に複数の透孔が形成される内筒（３）と、内筒（３）の外側に設けられて内筒（３）との間に消音室（７）を形成する外筒（２）とを備え、内筒（３）の一端に上流側排気管（４）と他端に下流側排気管（４）とが連結される、エンジンの排気装置に取付けられる消音器が開示されている。

ところで、エンジンの排気ガスには、燃料の燃焼によって生成された水分が水蒸気となって含まれ、触媒コンバータ、サブマフラ、メインマフラやこれらを連結する排気管など構成されるエンジンの排気装置が冷えると、排気ガス中に含まれる水蒸気が凝縮して凝縮水となり、特に、前記特許文献１に開示される消音器では、消音室（７）内で凝縮した凝縮水だけでなく、消音器（１）の上流側、下流側で凝縮した凝縮水も上流側排気管（４）、下流側排気管（４）から内筒（３）に流れ込んで、内筒（３）に形成される複数の透孔から消音室（７）内に滴下するため、消音室（７）内に凝縮水が多く貯留し易い。

そして、消音室（７）に凝縮水が貯留していると、外筒（２）の腐食や共鳴室として機能する消音室（７）の実質的な内部容積が減ることによる消音性能の低下などを招くという問題がある。

そこで、後記特許文献２には、エンジンからの排気ガスが導入されると共に筒壁に複数の透孔が形成される内筒（１）と、内筒（１）の外側に設けられて内筒（１）との間に消音室（３）を形成する外筒（２）とを備え、内筒（１）の一端に上流側排気管と他端に下流側排気管とが連結される、エンジンの排気装置（３００）に取付けられる消音器（１００）であって、内筒（１）の下側に外筒（２）の底面に向けて下方に延びる排水管（５）を設けて、消音室（３）内に貯留する凝縮水を排水管（５）を通じて内筒（１）内に吸上げて、内筒（１）から消音器（１００）の外に排出するものが開示されている。

特開平８−８２２１０号公報 特開２００７−２７０７１２号公報

ところが、前記特許文献２に開示のものでは、内筒（１）に、別途排水管（５）を溶接で取付ける必要があり、この分部品点数が増え、製造コストが増加し、また、車両の走行姿勢によっては、消音器（１００）の前後方向の傾斜により、消音室（３）内に貯留する凝縮水を、排水管（５）により吸上げにくくなり、能率よく消音器（１００）の外に排出するのが難しいという別の問題がある。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、部品点数の増加を抑えて製造コストの低減を図り、廉価に提供でき、また、消音器内に貯留する凝縮水を、能率よく消音器の外に排出できるようにした、新規なエンジンの排気装置のサブアッセンブリーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンのエキゾーストマニホールドに一端が接続され、他端がテールパイプを介して大気に開放されるエンジンの排気装置に、その排気装置の一部を構成するように取付けられ、
エンジンからの排気ガスが導入されると共に筒壁に複数の透孔が形成される内筒と、内筒の外側に設けられて内筒との間に消音室を形成する外筒とからなる消音器と、内筒の上流端の内側に連結される上流側排気管と、内筒の下流端の内側に連結される下流側排気管とを備えた、エンジンの排気装置のサブアッセンブリーであって、
前記内筒は、板材を円筒状に巻いて、その板巻き合わせ部を溶接して形成され、その所定の中心角度範囲で、その軸方向に前記複数の透孔が形成され、一方、内筒の残余の中心角度範囲で筒壁に透孔を有さない部分が、前記板巻き合わせ部を中心に挟んでその両側を占める範囲となるように、内筒の全長に亘ってその軸線と平行に連続して形成されており、
上流側排気管の上流端と下流側排気管の下流端が、エンジンの排気装置に取付けられたときに、前記内筒の板巻き合わせ部が前記内筒の最下端となるように、上流側排気管の下流端と内筒との周方向の相対位置および下流側排気管の上流端と内筒との周方向の相対位置を合わせた状態で、上流側排気管と下流側排気管を内筒に連結することを特徴としている。

上記目的達成のために、請求項２の発明は、前記請求項１のものにおいて、前記外筒を構成するシェルは、一枚の板材を円筒状に二重巻きして、その両端縁同士を重ね合わせた三重巻き部を、軸方向の複数箇所でスポット溶接して形成され、そのスポット溶接部に対して１８０°±１０°ずらした位置に、前記内筒の板巻き合わせ部を位置させたことを特徴としている。

上記目的を達成するために、請求項３の発明は、前記請求項１または２のものにおいて、前記内筒の前記透孔を有さない部分の残余の中心角度範囲は、９０°±１０°であることを特徴としている。

本請求項各項の発明によれば、サブアッセンブリーがエンジンの排気装置に取付けられたときに、透孔を有さない部分が、内筒の下方側に位置するので、その透孔を有さない部分が“雨樋”の機能を果たし、エンジンの起動時、停止時にかかわり無く、上流側排気管や下流側排気管から内筒内に流れ込む凝縮水は、消音室に滴下することなく、筒壁の透孔を有さない部分を流れて消音器外へ流れ出る。したがって、消音室内に貯留する凝縮水は、消音室内で凝縮した凝縮水のみとなり、消音室内に貯留する凝縮水の絶対量が大幅に減るため、エンジンの始動後に排気装置の温度が上がると、消音室内に貯留する凝縮水は、消音器の熱により容易に気化されて水蒸気となり、筒壁の複数の透孔から内筒内に入り、内筒内を流れる排気ガスと共に消音器の外に排出される。しかも、サブアッセンブリーが、エンジンの排気装置に取付けられたとき、内筒の板巻き合わせ部（突き合わせ部）が、内筒の最下端となるように、上流側排気管の下流端と内筒との周方向の相対位置および下流側排気管の上流端と内筒との周方向の相対位置を合わせた状態で、上流側排気管と下流側排気管を内筒に連結すればよく、部品点数の増加がなく構造が簡単であるので、製造コストが低減され、廉価に提供することができる。

また、上流側排気管の下流端を内筒上流端の内側に、下流側排気管の上流端を内筒の下流端の内側にそれぞれ嵌合させた状態で、内筒の板巻き合わせ部（突合わせ部）をそれぞれ外側から目視できるので、その板巻き合わせ部（突合わせ部）を直接目視して上流側排気管の下流端と内筒および下流側排気管の上流端と内筒との周方向の相対位置を合わせることができる。

また、請求項２の発明によれば、上流側排気管の下流端および下流側排気管の上流端と、内筒との周方向の相対位置を合わせるのに、外側から容易に目視できるシェルの三重巻き部のスポット溶接部を目印にできるので、作業性がよい。

本発明サブアッセンブリーを備えたエンジンの排気装置の全体図 図１の２矢視仮想線部分の拡大図 図２の３矢視図 図３の４−４線に沿う拡大断面図 図４の５−５線に沿う断面図 サブアッセンブリーの組立て順序を示す図

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて具体的に説明する。

この実施例は、本発明サブアッセンブリーを自動車用エンジンの排気装置に実施した場合であって、図１において、エンジンＥのエキゾーストマニホールド１には、該エンジンＥより排出される排気ガスを浄化、消音して大気に放出するための排気装置Ｅｘの一端が接続されている。この排気装置Ｅｘは自動車の車体の下部に支持され、車体の前後方向に延長されていてその他端はテールパイプ２を介して大気に開放されている。そして、本発明にかかるサブアッセンブリーＳＡは、その排気装置Ｅｘに、その排気装置Ｅｘの一部を構成するように取付けられる。

前記排気装置Ｅｘは、エンジンＥのエキゾーストマニホールド１に集合管３を介して接続される触媒コンバータ４、サブマフラー５およびメインマフラー６を備え、触媒コンバータ４の下流端とサブマフラー５の上流端とは、上流側排気管７により連通接続され、また、サブマフラー５の下流端とメインマフラー６の上流端とは、下流側排気管８により連通接続され、メインマフラー６の下流端にテールパイプ２が接続されている。そして、本発明にかかるサブアッセンブリーＳＡは、上流側排気管７、サブマフラー５および下流側排気管８により構成される。

図２〜５に示すように、前記サブマフラー５は、その外殻となる外筒１１と、その外筒１１内の中心部に同心上に溶接される内筒１６とより形成され、外筒１１と内筒１６との間に環状の消音室１８が形成される。

外筒１１は、円筒状のシェル１２と、その左右開口端に、かしめＣａ固定される、前、後部端板１３，１４とにより形成されている。シェル１２は、ステンレス製の一枚の板材を円筒状に二重巻きして、その両端縁同士を重ね合わせた三重巻き部１２ａを、軸方向の複数箇所（9 箇所）でスポット溶接Ｗｓして形成される。外筒１１の前、後端板１３，１４の中心部には、外向きのフランジ部を有する前、後取付孔１３ａ，１４ａが形成されており、その前、後取付孔１３ａ，１４ａに内筒１６の、前、後端が嵌合固定される。

内筒１６は、ステンレス製の一枚の板材を円筒状に巻いてその板巻き合わせ部（突合せ部）１６ａをティグ溶接Ｗｔして形成される。

図４，５に詳しく示すように、内筒１６の筒壁の軸方向の一部には、透孔を有さない部分１６Ａを除いてパンチング孔よりなる複数の透孔１７が開口される。これらの透孔１７は、内筒１６の軸心Ｃに対して所定の中心角度範囲θ１、本実施例では、約２７０°（２７０°±１０°）の範囲で形成され、透孔を有さない部分１６Ａは、内筒１６の板巻き合わせ部（突合せ部）１６ａを中心に挟んでその両側に残余の中心角度範囲θ２、本実施例では、約９０°（９０°±１０°）の範囲で形成される。透孔を有さない部分１６Ａは、内筒１６の全長に亘ってその軸線と平行に連続して形成される。

内筒１６と外筒１１とは、それらの周方向の相対位置を定めて固定される。具体的には、シェル１２の三重巻き部１２ａのスポット溶接Ｗｓ部に対して１８０°±１０°ずらした位置に、内筒１６の板巻き合わせ部（突合わせ部）１６ａが位置するように、前、後部端板１３，１４の前、後取付孔１３ａ，１４ａに、内筒１６の前、後両端が嵌合され、前部端板１３と内筒１６の前端および後部端板１４と内筒１６の後端がそれぞれそれらの周方向の一カ所でスポット溶接Ｗｓにより仮止めされる。

そして、サブアッセンブリーＳＡが、エンジンＥの排気装置Ｅｘの一部を構成するように、上流側排気管７の下流端と下流側排気管８の上流端がエンジンＥの排気装置Ｅｘに取付けられたときに、前記透孔を有さない部分１６Ａの残余の中心角度θ２が、前記内筒１６の最下端を挟んでその両側を占める範囲となるように（前記透孔を有さない部分１６Ａが内筒１６の下方側に位置するように）、上流側排気管７の下流端と内筒１６との周方向の相対位置および下流側排気管８の上流端と内筒１６との周方向の相対位置を合わせた状態で、上流側排気管７と下流側排気管８を内筒１６に全周溶接Ｗにより連結してサブアッセンブリーＳＡが構成される。

つぎに、図６を参照して、上流側排気管７、サブマフラー５および下流側排気管８よりなるサブアッセンブリーＳＡの組立て順序について説明する。

(1) 図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、円筒状のシェル１２の前、後両端に前、後端板１３，１４をそれぞれかしめＣａ固定して外筒１１を形成する。

(2) つぎに、図６（Ｃ）（Ｄ）に示すように、外筒１１のシェル１２の三重巻き部１２ａのスポット溶接Ｗｓ部に対して１８０°±１０°ずらした位置に、内筒１６の板巻き合わせ部（突合わせ部）１６ａを位置させる。この状態で、内筒１６の前、後両端を、外筒１１の前、後端板１３，１４の支持孔１３ａ，１４ａに嵌合し、それぞれそれらを周方向の一箇所でスポット溶接Ｗｓにより仮止めして外筒１１と内筒１６との周方向の相対位置を固定する。これにより、三重巻き部１２ａのスポット溶接Ｗｓ部の反対側、すなわち１８０°±１０°ずらした位置に、透孔を有さない部分１６Ａが常に位置するようになり、上流側排気管７の下流端および下流側排気管８の上流端と、内筒１６との周方向の相対位置合わせをするときに、シェル１２の三重巻き部１２ａのスポット溶接Ｗｓ部が目印となる。

(3) つぎに、図６（Ｅ）に示すように、上流側排気管７の下流端と内筒１６との周方向の相対位置および下流側排気管８の上流端と内筒１６との周方向の相対位置を前記したようにそれぞれ合わせた後、上流側排気管７の下流端および下流側排気管８の上流端を、内筒１６の内側にそれぞれ嵌合させた状態で、上流側排気管７の下流端、内筒１６および外筒１１を全周同時溶接Ｗすると共に下流側排気管８の上流端、内筒１６および外筒１１を全周同時溶接Ｗする。

このとき、上流側排気管７の下流端および下流側排気管８の上流端と、内筒１６との周方向の相対位置を合わせるのに、シェル１２の三重巻き部１２ａのスポット溶接Ｗｓ部が目印となる。

上流側排気管７の下流端を内筒１６の上流端の内側に、下流側排気管８の上流端を内筒１６の下流端の内側にそれぞれ嵌合させた状態で、内筒１６の板巻き合わせ部（突合わせ部）１６ａをそれぞれ外側から目視できるので、その板巻き合わせ部（突合わせ部）１６ａを直接目視して上流側排気管７の下流端と内筒１６および下流側排気管８の上流端と内筒１６との周方向の相対位置を合わせることができる。この場合は、必ずしもシェル１２の三重巻き部１２ａのスポット溶接Ｗｓ部の反対側に板巻き合わせ部（突合わせ部）１６ａを位置させる必要はないが、三重巻き部１２ａの方が外側から容易に目視できるので、これを目印に利用した方が作業性が良い。

以上のように、上流側排気管７、サブマフラー５および下流側排気管８よりなるサブアッセンブリーＳＡを予め組立てた後、このサブアッセンブリーＳＡをエンジンＥの排気装置Ｅｘに取り付けた状態では、内筒１６の透孔を有さない部分１６Ａは、内筒１６の下方側に位置し、その透孔を有さない部分１６Ａの残余の中心角度範囲θ２が、前記内筒１６の最下端を挟んでその両側を占める範囲となる。

つぎに、この実施例の作用について説明する。

いま、エンジンＥが運転され、そこから排出した排気ガスは、排気装置Ｅｘへと導かれる。そして排気系Ｅｘを流れる排気ガスは、触媒コンバータ４を流れて、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害成分が浄化された後、サブマフラー５およびメインマフラー６を流れて排気音の消音が行われる。

サブアッセンブリーＳＡでは、上流側排気管７よりサブマフラー５の内筒１６内に導入された排気ガスは、複数の透孔１７を通って消音室１８に入り、消音された後、下流側排気管８へと流れる。

ところで、前述のように、サブアッセンブリーＳＡがエンジンＥの排気装置Ｅｘに取付けられたときに、透孔を有さない部分１６Ａが、内筒１６の下方側に位置するので、その透孔を有さない部分１６が“雨樋”の機能を果たし、エンジンＥの起動時、停止時にかかわり無く、上流側排気管７や下流側排気管８から内筒１６内に流れ込む凝縮水は、消音室１８に滴下することなく、内筒１６の透孔を有さない部分１６Ａを流れて、そこからサブマフラー５の外へ流れ出る。したがって、消音室１８内に貯留する凝縮水は、サブマフラー５内で凝縮した凝縮水のみとなり、消音室１８内に貯留する凝縮水の絶対量が大幅に減るため、エンジンＥの始動後に排気装置Ｅｘの温度が上がると、消音室１８内に貯留する凝縮水は、サブマフラー５の熱により容易に気化されて水蒸気となり、筒壁の複数の透孔１７から内筒１６内に入り、内筒１６内を流れる排気ガスと共にサブマフラー５の外に排出される。

しかも、サブアッセンブリーＳＡが、エンジンＥの排気装置Ｅｘに取付けられたとき、前記透孔を有さない部分１６Ａの残余の中心角度範囲θ２が、前記内筒１６の最下端を挟んでその両側を占める範囲となるように、上流側排気管７の下流端と内筒１６との周方向の相対位置および下流側排気管８の上流端と内筒１６との周方向の相対位置を合わせた状態で、上流側排気管７と下流側排気管８を内筒１６に連結すればよく、部品点数が増加することがない。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。

たとえば、前記実施例では、本発明を自動車用エンジンの排気装置に実施した場合を説明したが、これを他のエンジンの排気装置にも実施できる。また、前記実施例では、外筒が、シェルと前、後端板とから構成されているが、前記特許文献１、２に開示されるもののように、シェルの両端を縮径させて外筒を構成するサブアッセンブリーにも本発明を実施することができる。

１・・・・・・・・・エキゾーストマニホールド
２・・・・・・・・・テールパイプ
５・・・・・・・・・消音器（サブマフラー）
７・・・・・・・・・上流側排気管
８・・・・・・・・・下流側排気管
１１・・・・・・・・・外筒
１２ａ・・・・・・・・三重巻き部
１６・・・・・・・・・内筒
１６Ａ・・・・・・・・透孔を有さない部分
１６ａ・・・・・・・・板巻き合わせ部（突合せ部）
１７・・・・・・・・・透孔
１８・・・・・・・・・消音室
Ｅ・・・・・・・・・エンジン
Ｅｘ・・・・・・・・・排気装置
Ｗｓ・・・・・・・・・スポット溶接
Ｗｔ・・・・・・・・・溶接（ティグ溶接）
θ１・・・・・・・・・所定の中心角度範囲
θ２・・・・・・・・・残余の中心角度範囲

Claims (3)

1. エンジン（Ｅ）のエキゾーストマニホールド（１）に一端が接続され、他端がテールパイプ（２）を介して大気に開放されるエンジンの排気装置（Ｅｘ）に、その排気装置（Ｅｘ）の一部を構成するように取付けられ、
   エンジン（Ｅ）からの排気ガスが導入されると共に筒壁に複数の透孔（１７）が形成される内筒（１６）と、内筒（１６）の外側に設けられて内筒（１６）との間に消音室（１８）を形成する外筒（１１）とからなる消音器（５）と、内筒（１６）の上流端の内側に連結される上流側排気管（７）と、内筒（１６）の下流端の内側に連結される下流側排気管（８）とを備えた、エンジンの排気装置のサブアッセンブリーであって、
   前記内筒（１６）は、板材を円筒状に巻いて、その板巻き合わせ部（１６ａ）を溶接（Ｗｔ）して形成され、その所定の中心角度範囲（θ１）で、その軸方向に前記複数の透孔（１７）が形成され、一方、内筒（１６）の残余の中心角度範囲（θ２）で筒壁に透孔を有さない部分（１６Ａ）が、前記板巻き合わせ部（１６ａ）を中心に挟んでその両側を占める範囲となるように、内筒（１６）の全長に亘ってその軸線と平行に連続して形成されており、
   上流側排気管（７）の上流端と下流側排気管（８）の下流端が、エンジン（Ｅ）の排気装置（Ｅｘ）に取付けられたときに、前記内筒（１６）の板巻き合わせ部（１６ａ）が前記内筒（１６）の最下端となるように、上流側排気管（７）の下流端と内筒（１６）との周方向の相対位置および下流側排気管（８）の上流端と内筒（１６）との周方向の相対位置を合わせた状態で、上流側排気管（７）と下流側排気管（８）を内筒（１６）に連結することを特徴とする、エンジンの排気装置のサブアッセンブリー。
2. 前記外筒（１２）を構成するシェル（１２）は、一枚の板材を円筒状に二重巻きして、その両端縁同士を重ね合わせた三重巻き部（１２ａ）を、軸方向の複数箇所でスポット溶接（Ｗｓ）して形成され、そのスポット溶接（Ｗｓ）部に対して１８０°±１０°ずらした位置に、前記内筒（１６）の板巻き合わせ部（１６ａ）を位置させたことを特徴とする、前記請求項１記載のエンジンの排気装置のサブアッセンブリー。
3. 前記内筒（１６）の前記透孔を有さない部分（１６Ａ）の残余の中心角度範囲（θ２）は、９０°±１０°であることを特徴とする、前記請求項１または２記載のエンジンの排気装置のサブアッセンブリー。

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