JP5424054B2

JP5424054B2 - 車両の排気装置

Info

Publication number: JP5424054B2
Application number: JP2010111701A
Authority: JP
Inventors: 浩正小川
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-05-14
Also published as: JP2011241682A

Description

この発明は、車両の排気装置に係り、特にマフラの変形及び異音の発生を防止する車両の排気装置に関する。

車両においては、エンジンからの排ガスの温度と圧力を下げるために、排気装置にマフラを設けている。このマフラには、インレットパイプから導入した排ガスを急に膨張させて圧力を下げて消音をする複数の拡張室を備えた拡張型の構造のものがある。
図９に示すように、拡張型のマフラ１０１では、インレットパイプ１０２を通過する排ガスが、複数の拡張室のうち、隣接する隔壁１０３・１０３間でインレットパイプ１０２が挿入される拡張室１０４に最初に導入されるため、特に、このインレットパイプ１０２が挿入される拡張室１０４の室内温度が、他の拡張室に比べて最も上昇する傾向にあった。

実開平６−１８６１３号公報

特許文献１に係る消音器（マフラ）は、内周側シェルと外周側シェルとの間で剛性の低い部分（曲率半径が大きい大円弧部）にのみ中間板を設け、シェルの変形を防止したり、放射音を低減するものである。

ところで、従来、車両の排気装置においては、図９に示すように、インレットパイプ１０２が挿入される拡張室１０４内に溜まった熱とマフラ１０１の外部で冷やされた空気との温度差によってマフラ１０１の内周側シェル１０５と外周側シェル１０６とからなるシェル１０７のうち最も剛性が低い曲率半径が大きな大円弧部が変形してしまう問題がある。この場合、排ガスの熱により、高温の排ガスに晒される内周側シェル１０５が、外部の低温の大気に晒される外周側シェル１０６よりも大きく変形してしまい、内周側シェル１０５と外周側シェル１０６との間には隙間Ｓが形成されていた。
そして、図９に示すように、エンジンの停止後、マフラ１０１の内部の温度が低下してマフラ１０１の変形が元の状態に戻る際に、内周側シェル１０５は膨張した状態から収縮した状態に変化するため、この形状の変化や内周側シェル１０５の収縮により内周側シェル１０５・外周側シェル１０６同士が衝突したりして異音が発生してしまうという問題があった。
従って、上記の特許文献１においても、走行風で冷却される外周側シェルとマフラの内部の排ガスの熱によって加熱される内周側シェルとの間で熱膨張量の差が生じて、この熱膨張量の差によって各シェル間（内周側シェルと中間板の間と中間板と外周側シェルの間）で剥離状態となり、剛性が低下してマフラの表面が変形してしまう問題があった。

そこで、この発明の目的は、マフラの内周側と外周側との熱膨張量の差異を解消して、マフラの変形及び異音の発生を防止する車両の排気装置を提供することにある。

この発明は、断面形状が大円弧部の両端部を小円弧部で繋いだ楕円形のマフラ本体をその断面を車両幅方向に向けて車両の下部に配置し、前記マフラ本体の外壁は薄板を層状に巻き重ねた筒状のシェルとこのシェルの軸方向両端部を閉鎖する端板とによって形成し、前記シェル内に隔壁によって区画される拡張室を複数個形成し、前記拡張室のうちの１つに排ガスを導入するインレットパイプを前記シェルの小円弧部とこの小円弧部の外周面に接合される補強プレートとを貫通して前記拡張室内へ挿入する構造とした車両の排気装置において、前記インレットパイプを挿入する拡張室の外壁を構成する前記シェルの大円弧部にこの大円弧部の外周面に沿うプレート部材を設け、前記プレート部材を前記補強プレートに連結したことを特徴とする。

この発明の車両の排気装置は、マフラの内周側と外周側との熱膨張量の差異を解消して、マフラの変形及び異音の発生を防止できる。

図１は車両の底面図である。（実施例）図２は車両の左側面図である。（実施例）図３はマフラの底面図である。（実施例）図４は図３のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。（実施例）図５は図３のＶ−Ｖ線による断面図である。（実施例）図６は図５の矢印ＶＩによる拡大断面図である。（実施例）図７はマフラの底面図である。（変形例）図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による断面図である。（変形例）図９は従来のシェルの変形状態を示す断面図である。（従来例）

この発明は、マフラの内周側と外周側との熱膨張量の差異を解消して、マフラの変形及び異音の発生を防止する目的を、インレットパイプを挿入する拡張室の外壁を構成するシェルの大円弧部にこの大円弧部の外周面に沿うプレート部材を設け、このプレート部材によって大円弧部の面剛性を向上して実現するものである。

図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。
図１、図２において、１は車両、２Ｌは左前輪、２Ｒ右前輪、３Ｌは左後輪、３Ｒ右後輪、４Ｌは左サイドメンバ、４Ｒは右サイドメンバである。
車両１には、前部でエンジン５が搭載されるとともに、このエンジン５からの排ガスを排出する排気装置６が搭載されている。
この排気装置６には、エンジン５に接続し且つ車両後方に延びて触媒コンバータ７を備えた排気管８と、この排気管８の後端が接続するインレットパイプ９及び右側から車両後方に延びるアウトレットパイプ１０を備えてリアフロア１１の下方で且つ左後輪３Ｌと右後輪３Ｒ間に配置されたマフラ１２とが設けられている。
このマフラ１２は、図１、図４に示すように、マフラ１２に固定した前支持ロッド１３Ｆ・後支持ロッド１３Ｂと、この前支持ロッド１３Ｆ・後支持ロッド１３Ｂの先端に係止した前マウントゴム１４Ｆ・後マウントゴム１４Ｂと、この前マウントゴム１４Ｆ・後マウントゴム１４Ｂに係止されてリアフロア１１に固定された前取付ピン１５Ｆ・後取付ピン１５Ｂとにより、リアフロア１１に弾性支持されている。

図３〜図６に示すように、マフラ１２は、断面形状が上大円弧部１６Ｕ・下大円弧部１６Ｄの両端部を前小円弧部１７Ｆ・後小円弧部１７Ｂで繋いだ楕円形のマフラ本体１８を備え、このマフラ本体１８の断面を車両幅方向（車両左右方向）に向けて車両１の下部であるリアフロア１１の下方に配置される。
マフラ本体１８の外壁は、薄板を層状に巻き重ねた内周側シェル１９と外周側シェル２０とからなる筒状のシェル２１と、このシェル２１の軸方向両端部を閉鎖する左右の両端の左端板２２Ｌ・右端板２２Ｒとによって形成される。

図５に示すように、シェル２１内には、複数個の拡張室として、左側から順次に配置した第１〜第４隔壁２３〜２６及び左端板２２Ｌ・右端板２２Ｒによって第１〜第５拡張室２７〜３１を区画形成する。
第１拡張室２７は、左端板２２Ｌと複数の左通気孔３２を備えた第１隔壁２３とによって形成される。第２拡張室２８は、第１隔壁２３と通気孔を備えていない第２隔壁２４とによって形成される。第３拡張室２９は、マフラ本体１８の中央部位に配置され、第２隔壁２４と通気孔を備えていない第３隔壁２５とによって形成される。第４拡張室３０は、第３隔壁２５と複数の右通気孔３３を備えた第４隔壁２６とによって形成される。第５拡張室３１は、第４隔壁２６と右端板２２Ｒとによって形成される。

そして、マフラ本体１８には、エンジン５からの排気を一つの拡張室としての中央部位の第３拡張室２９に導入するように、この第３拡張室２９に下端部位が開口するインレットパイプ９が取り付けられている。
また、マフラ本体１８内においては、第３拡張室２９の排ガスを第５拡張室３１に直接導く第１の短絡パイプ３４が第３隔壁２５と第４隔壁２６とに取り付けられ、また、第４拡張室３０の排ガスを第２拡張室２８に直接導く第２の短絡パイプ３５が第２隔壁２４と第３隔壁２５とに取り付けられ、更に、第２拡張室２８に先端部位が開口するアウトレットパイプ１０を第２隔壁２４〜第４隔壁２６と右端板２２Ｒとに取り付けられている。
また、マフラ１２においては、図３、図４に示すように、これら拡張室２５〜３１のうちの１つである第３拡張室２９に排ガスを導入するインレットパイプ９を、シェル２１の小円弧部としての前小円弧部１７Ｆとこの前小円弧部１７Ｆの外周面に接合される補強プレート３６とを貫通して、第３拡張室２９内へ挿入する構造としている。

そして、図３〜図６に示すように、インレットパイプ９を挿入する第３拡張室２９の外壁を構成するシェル２１の下大円弧部１６Ｄにはこの下大円弧部１６Ｄの外周面に沿うプレート部材３７を接合して設け、また、このプレート部材３７を補強プレート３６に連結部３８で連結する。
このように、インレットパイプ９を挿入する第３拡張室２９の外壁を構成するシェル２１の下大円弧部１６Ｄにこの下大円弧部１６Ｄの外周面に沿うプレート部材３７を接合することにより、このプレート部材３７によって下大円弧部１６Ｄの面剛性を向上できる。
また、プレート部材３７を下大円弧部１６Ｄの外周面に沿わせて、このプレート部材３７を補強プレート３６に連結したことにより、排ガスの通過で高温になったインレットパイプ９の排ガスの熱を補強プレート３６からプレート部材３７に伝達することができ、その後、プレート部材３７に伝達された熱は、プレート部材３７を介してシェル２１の外周面となる外周側シェル２０に伝達できる。
これによって、マフラ１２の周囲（外周）を流れる走行風で冷却されるシェル２１の外周面としての外周側シェル２０と第３拡張室２９内で溜まった排ガスの熱で加熱されるシェル２１の内周面となる内周側シェル１９との熱膨張量の差異を解消して、この二層（又は、複数層）から成る内周側シェル１９・外周側シェル２０同士の熱膨張量を略同等にでき、これら内周側シェル１９と外周側シェル２０との間を密接状態に維持して下大円弧部１６Ｄの面剛性を向上できる。つまり、このプレート部材３７は、単なるシェル２１の補強板の機能を持たせただけでなく、シェル２１の外周面に熱を伝達する伝熱板の機能を持たせたことで、二層（又は、複数層）から成る内周側シェル１９と外周側シェル２０との間の密接状態を向上させることができ、シェル２１の変形を抑制することができる。
従って、エンジン５の停止によってマフラ１２内部の温度が低下してシェル２１の変形が元に戻るときに、内周側シェル１９・外周側シェル２０同士の衝突・接触によって生じる異音の発生を防止することができる。

また、図４に示すように、プレート部材３７のうち補強プレート３６に連結する部分の連結部３８は、インレットパイプ９の外周面の周辺まで延設されている。
このような構造により、排ガスの通過で高温になったインレットパイプ９の熱をプレート部材３７に直接受熱させることができる。これによって、インレットパイプ９でプレート部材３７が加熱されて、シェル２１の内周側シェル１９と外周側シェル２０との間の表面温度の差異を解消して、２つの内周側シェル１９・外周側シェル２０の熱膨張量を均一にすることができる。

更に、プレート部材３７を、シェル２１の外周面に密着して設ける。このように、プレート部材３７をシェル２１の外周面に密着させたことで、プレート部材３７の熱をシェル２１の外周面に直接伝達させることができる。
これによって、プレート部材３７からシェル２１の外周面に流れる熱伝達率を高めることができ、走行風によってシェル２１の外周面としての外周側シェル２０が収縮されるのを防止できる。

また、この実施例の変形例としては、図７、図８に示すように、上大円弧部１６Ｕ・下大円弧部１６Ｄがマフラ本体１８の鉛直方向の上側及び下側に配置されるマフラ１２にて、上大円弧部１６Ｕ・下大円弧部１６Ｄのうち少なくともマフラ本体１８の鉛直方向下側の下大円弧部１６Ｄにプレート部材３７を取り付けている。このプレート部材３７は、段差部３９によって形成された膨出部４０を備え、この膨出部４０とシェル２１の外周面との間で所定の空間４１を形成している。この空間４１には、膨出部４０からの熱が内側の向かって伝達する。
これは、一般的に、マフラ１２の下方は速度の高い走行風が通過するため、マフラ１２の下部はこの走行風の通過によって急激に冷却され、特に、マフラ１２の下部では、マフラ１２の内部と外部では温度差が大きくなり、内周側シェル１９と外周側シェル２０との間で熱膨張量の差が増加して、内周側シェル１９と外周側シェル２０との間の密接度が低下する。
そこで、この変形例では、上大円弧部１６Ｕ・下大円弧部１６Ｄのうち少なくとも鉛直方向下側の下大円弧部１６Ｄにプレート部材３７を取り付けたことで、マフラ１２の下方で速度が高い走行風で急冷されるシェル２１の外周面をプレート部材３７で加熱して、特に、マフラ１２の下方で生じる内周側シェル１９と外周側シェル２０との間の熱膨張の差異を解消して、マフラ１２の下部でのシェル２１の変形を防止できる。

この発明に係る排気装置を、各種車両に適用可能である。

１車両
５エンジン
６排気装置
８排気管
９インレットパイプ
１０アウトレットパイプ
１２マフラ
１６Ｕ上大円弧部
１６Ｄ下大円弧部
１７Ｆ前小円弧部
１７Ｒ後小円弧部
１８マフラ本体
１９内周側シェル
２０外周側シェル
２１シェル
２２Ｌ左端板
２２Ｒ右端板
２３〜２６第１〜第４隔壁
２７〜３１第１〜第５拡張室
３６補強プレート
３７プレート部材
３８連結部

Claims

断面形状が大円弧部の両端部を小円弧部で繋いだ楕円形のマフラ本体をその断面を車両幅方向に向けて車両の下部に配置し、前記マフラ本体の外壁は薄板を層状に巻き重ねた筒状のシェルとこのシェルの軸方向両端部を閉鎖する端板とによって形成し、前記シェル内に隔壁によって区画される拡張室を複数個形成し、前記拡張室のうちの１つに排ガスを導入するインレットパイプを前記シェルの小円弧部とこの小円弧部の外周面に接合される補強プレートとを貫通して前記拡張室内へ挿入する構造とした車両の排気装置において、前記インレットパイプを挿入する拡張室の外壁を構成する前記シェルの大円弧部にこの大円弧部の外周面に沿うプレート部材を設け、前記プレート部材を前記補強プレートに連結したことを特徴とする車両の排気装置。
前記プレート部材のうち前記補強プレートに連結する部分を、前記インレットパイプの外周面の周辺まで延設したことを特徴とする請求項１に記載の車両の排気装置。
前記プレート部材を、前記シェルの外周面に密着させたことを特徴とする請求項２に記載の車両の排気装置。
前記大円弧部が前記マフラ本体の鉛直方向の上側及び下側に配置される前記マフラにて、前記大円弧部のうち少なくとも前記マフラ本体の鉛直方向下側の大円弧部に前記プレート部材を取り付けたことを特徴とする請求項３に記載の車両の排気装置。