JPH056122U

JPH056122U - エンジン取付型マフラ

Info

Publication number: JPH056122U
Application number: JP7538191U
Authority: JP
Inventors: 真志太田; 利之今川
Original assignee: Sango Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Sango Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-03-12
Filing date: 1991-09-19
Publication date: 1993-01-29

Abstract

(57)【要約】【目的】製造容易で、コストが安く、締付工具ライン
が確保でき、消音効果が良く、Ｏ₂センサに当る排気が
均一にできるようにする。【構成】エキゾーストマニホールド部２０を、円筒形
クッションチャンバ２１と、クッションチャンバ内に同
軸に設けた楕円筒形で複数の小穴２２ａを有する拡散パ
イプ２２と、エンジン気筒毎のブランチパイプで構成
し、ブランチパイプの下流延長線が軸線Ｘ−Ｘ上の一点
Ｐで交るように配設する。マフラ部３１は薄板を巻いて
アウタシェル３２，３３を形成した巻きマフラとし、ア
ウタプレート３４に、触媒４４を挿入する穴と、スタッ
ドボルト４３を設け、このボルトでエキゾーストマニホ
ールドに結合する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は内燃機関に直接取付ける形式のエンジン取付型マフラに関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種のエンジン取付型マフラは、エキマニマフラとも呼ばれ、エキゾーストマニホールド部（以下エキマニ部と略称する）とマフラ部とが何れもプレスもなか構造の外筒とした溶接構造体である（図１８〜図２０）。

【０００３】エキマニ部１はＳＵＳ材をプレス成形した上部外筒２と下部外筒３とをその各鍔２ａと３ａとを重ね合わせて溶接したもなか構造となっている。４は各気筒毎に設けたブランチパイプで、♯１から♯４まで合計４本が図示のように平行に、図１８で紙面に直角に配設され、その上流端はフランジ５に２本ずつ溶接されている。

【０００４】フランジ５には、エンジンに取付けるためのボルト挿入穴６が各３個ずつ明けられている。７は上部外筒２に取付けたＯ₂センサ、８はＯ₂センサ７の検知部（下部）にすべてのブランチパイプ４からの排ガスが当るように、排ガスをＯ₂ センサ７の検知部に集中させる絞り（図１９）、９は下部外筒３の下端（下流端）に溶接したフランジである。

【０００５】マフラ部１０は、ＳＵＳ材をプレス成形した前部外筒１１と後部外筒１２とをその各鍔１１ａと１２ａとを重ね合わせて溶接したもなか構造となっていて、その上端にフランジ１３が溶接されている。１４は触媒コンバータでそのフランジ（カラー）がフランジ９と１３との間に挟着保持されることで、図示のようにエキマニマフラに内蔵されている。

【０００６】前部外筒１１と後部外筒１２には、マフラ部１０とエキマニ部１とをフランジ９と１３を重ねて結合するときに、締付工具ラインを確保するためのくぼみ１１ｂと１２ｂとが形成されている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来のエキマニマフラは、エキマニ部・マフラ部ともＳＵＳ材の絞り加工によるプレスもなかを外筒とした溶接構造体であるため、製造が困難なうえに、プレス型費なども含めてコスト高であるという問題点があった。

【０００８】又、エキマニ部１とマフラ部１０とを結合するときの締付工具ラインを確保するためにマフラ部の外筒１１と１２にくぼみを設ける必要があり、その分マフラの容量が小さくなる。又、同様に、エキマニマフラをフランジ５でエンジンに結合するときの締付工具ラインを確保するために、エキマニ部１の外筒２と３の形状を、穴６に対する締付工具ラインを逃げた形にする必要があり、その分エキマニ部の容量が小さくなる。従って消音量の不足を招くという問題点があった。

【０００９】更に又、絞り８によって流路が絞られることから、背圧が上昇するとか、構造が複雑となって製造が難しいという問題点があった。そこで、本考案は、このような問題点を解消できるエンジン取付形マフラ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】

上記目的を達成するために、請求項１の考案は触媒コンバータ内蔵型のエンジン取付型マフラで、エキゾーストマニホールド部とマフラ部とを分離することによって触媒コンバータを取出せるものにおいて、次の（ａ）乃至（ｃ）の構成要件を備えたことを特徴とする。

【００１１】（ａ）エキゾーストマニホールド部（２０）が、円筒形のクッションチャンバ（２１）と、クッションチャンバ内にクッションチャンバ（２１）と同軸に配設された楕円筒形で複数の小穴（２２ａ）を明けた拡散パイプ（２２）と、エンジン気筒毎のブランチパイプ（２３，２４，２５，２６）とを有し、各ブランチパイプは各々の延長線がクッションチャンバ（２１）の軸線Ｘ−Ｘ上のほぼ一点（Ｐ）で交わるようにその下流端をクッションチャンバ（２１）の外周に挿入接続し、前記一点（Ｐ）を囲んで拡散パイプ（２２）が配設されている。

【００１２】（ｂ）マフラ部（３１）は薄板を巻いてアウタシェル（３２，３３）を形成したいわゆる巻きマフラを使用し、エキゾーストマニホールド部（２０）と接続する側のアウタプレート（３４）は厚板となし、このアウタプレートに触媒コンバータ挿入用の穴（３４ａ）をクッションチャンバ（２１）と同軸に明け、かつ穴の周囲にエキゾーストマニホールド部と結合するためのスタッドボルト（４３）を設ける。

【００１３】（ｃ）触媒コンバータ（４４）はそのフランジ（４４ａ）をエキゾーストマニホールド部（２０）のフランジ（２９）とマフラ部（３１）のアウタプレート（３４）との間に挟んで固定すると共に、クッションチャンバ（２１）と同軸に配設する。

【００１４】又、請求項２の考案は、触媒コンバータ内蔵のエンジン取付型マフラで、エキゾーストマニホールド部とマフラ部とを有するものにおいて、次の（ｄ）乃至（ｆ）の構成要件を備えたエンジン取付型マフラ。

【００１５】（ｄ）エキゾーストマニホールド部（２０）が、ほぼ円筒形のクッションチャンバ（２１Ａ）と、クッションチャンバ内にクッションチャンバ（２１Ａ）とほぼ同軸に配設された筒形で複数の小穴（２２ａ）を明けた拡散パイプ（２２Ａ）と、エンジン気筒毎のブランチパイプ（２３，２４，２５，２６）とを有し、各ブランチパイプは各々の延長線が拡散パイプ（２２Ａ）内のほぼ一点（Ｐ）で交わるようにその下流端をクッションチャンバ（２１Ａ）の外周に挿入接続されている。

【００１６】（ｅ）マフラ部（３１）は薄板を巻いてアウタシェル（３２，３３）を形成したいわゆる巻きマフラを使用し、エキゾーストマニホールド部（２０）と接続する側のアウタプレート（３４Ａ）に触媒コンバータ挿入用の穴（３４ｂ）を有し、この穴（３４ｂ）に触媒コンバータ（４４Ａ）が挿入固定されている。

【００１７】（ｆ）エキゾーストマニホールド部（２０）のクッションチャンバ（２１Ａ）の下端面にほぼ合致し底面が前記アウタプレート（３４Ａ）とほぼ合致する截頭形の錐面（４７ａ）を有するコーン（４７）の上端部（４７ｂ）が、又、アウタプレート（３４Ａ）には、コーン（４７）の下端部（４７ｃ）が夫々気密的に連結されている。

【００１８】

【作用】

各ブランチパイプの延長線を一点（Ｐ）に集中させるレイアウトにより、クッションチャンバがコンパクトになり、各部締付ラインが確保され、作業性が改善された。又、放射面積減少による放射音低減作用と、放熱減少作用が得られる。又、軽量化と製造の簡易化が得られた。各気筒の排気ポートからの排気は、対応するブランチパイプを通り、クッションチャンバ内に流入し、脈動圧が緩和される。そして仮想合流点（Ｐ）に向って流れ、その手前で拡散パイプに当って拡散される。又、拡散パイプの小穴は高周波成分を効果的に減衰させる。拡散パイプは向い合うブランチパイプの圧力波の干渉を防ぐ仕切板としても作用する。

【００１９】各ブランチパイプからの排ガスは、クッションチャンバの曲面内壁と、拡散パイプで積極的に混合されて、直下の触媒コンバータへ偏流なく、最短距離で流入するので、背圧上昇も、熱の損失も生じず、触媒コンバータの排ガス浄化能力が効果的に発揮される。

【００２０】又、拡散パイプの内側では、全気筒からの排ガスが均一に混合されるため、この部分に空燃比検出用のＯ₂センサを配置すると効果的である。又、請求項２の考案では、組付け性を確保しながら、排気抵抗を低減する。

【００２１】

【実施例】

図１乃至図７の第１実施例で、２０はエキマニ部で、ＳＵＳの薄板を円筒形に形成したクッションチャンバ２１と、これと同軸心Ｘ−Ｘで配設された楕円筒形の拡散パイプ２２と、エンジン気筒♯１〜♯４毎のブランチパイプ２３〜２６、ブランチパイプ２３，２４の上流端に溶接したフランジ２７、ブランチパイプ２５，２６の上流端に溶接したフランジ２８、クッションチャンバ２１の下端（下流端）に溶接したフランジ２９とからなる。

【００２２】拡散パイプ２２は楕円筒形で周囲に３２個の小穴（２２ａ）が明けられ、クッションチャンバ２１の天板２１ａに溶接固定されている。ブランチパイプ２３〜２６は、その延長線が、クッションチャンバ２１の軸線Ｘ−Ｘ上の一点Ｐ（仮想集合点）で合流（集中）するように、それらの下流端がクッションチャンバ２１の円筒形部分に挿入溶接されている。２７ａ，２８ａ，２９ａはそれぞれフランジ２７，２８，２９に明けられたボルト挿入穴である。

【００２３】３０は、排ガスの空燃比検出用のＯ₂センサで、その検知部（下部）が、拡散パイプ２２の中央付近の前記点Ｐに位置するように、クッションチャンバ２１の天板２１ａに取付けられている（図１）。

【００２４】３１はマフラ部で、周知の巻きマフラと同様にＳＵＳの薄板を巻いて形成したアウタシェル３２，３３、アウタプレート３４，３５、インナプレート３６，３７、インナパイプ３８，３９、アウトレットパイプ４０，４１を有している。４２はガラスウールである。

【００２５】エキマニ部２０と接続する側のアウタプレート３４は４mmの厚板で、エキマニ部２０と結合したときにクッションチャンバ２１の軸心Ｘ−Ｘと同軸となる円形の穴３４ａが明けられ、その周囲に６本のスタッドボルト４３が螺着・溶接されている。穴３４ａは触媒コンバータ４４（図１）が挿入できる直径に定めてある。

【００２６】触媒コンバータ４４は、そのフランジ（カラー）４４ａをエキマニ部２０のフランジ２９とマフラ部３１のアウタプレート３４との間にガスケット４５を介して挟み、スタッドボルト４３とナット４６で締め付ける（図７）。４７はフランジ２９とアウタプレート３４との間に入れた別のガスケットである。なおフランジ２９には触媒コンバータ４４のフランジ４４ａとガスケット４５が収まる座が設けてある。なお、触媒コンバータ４４は周知の円筒形のもので、その外周に環状のフランジ４４ａが一体的に構成され、排気は円筒の軸線Ｘ−Ｘと並行にコンバータ内を流れ浄化される。

【００２７】各ブランチパイプ２３〜２６は６本のスタッドボルト４３への締付け工具ラインを防げないように配設されている（図３）。又、各ブランチパイプとクッションチャンバ２１は、フランジ２７，２８をエンジンへ取付けるときの締付け工具ラインを防げないように余裕をもって配設されている（図２）。

【００２８】この実施例では、短かい方のブランチパイプ２４，２５でも、その長さが約１００mm程度確保でき、図９の従来技術のブランチパイプの長さ約４５mmと比較して、エンジン搭載時にブランチパイプとクッションチャンバとの溶接部位にかかる熱応力が緩和され、この部位での破損が防止できる。

【００２９】又、従来のプレスもなか外筒を使用した溶接構造体のエキマニマフラに比べて、コスト重量ともに大巾に低減でき、製造も従来から一般に巻マフラ式であるため、容易である。因みに、重量は３０％軽減でき、性能は低下しなかった。

【００３０】又、実施例は、図３に示すように、ブランチパイプ２３と２６の下流端が対向して開口しているが、両者の間に拡散パイプ２２が入り仕切り板として作用するので脈動圧の干渉が防止される。又、ブランチパイプ２４，２５からの排気は、拡散パイプ２２の外周面に斜めに当って拡散される。

【００３１】図８乃至図１７は本考案の第２実施例で、エンジンルーム内に設置するときの、他部品との干渉や熱害を避けるために、クッションチャンバの軸線とマフラ部の軸線とを互に傾けて３次元的に振らせて配置した構造である。

【００３２】又、触媒コンバータの耐久性が高く長寿命の場合を考慮して、エキマニ部とマフラ部が溶接で結合されている。なお、第２実施例で、前記第１実施例と同一符号を付けた部品は、第１実施例の同一符号の部品と同じ機能を果すものである。

【００３３】この第２実施例では、クッションチャンバ２１Ａは全体がほぼ円筒形の側壁に取付けられた天板２１ａの中央に、Ｏ₂センサ３０を螺着するための雌ねじ２１ｄを刻設したボス２１ｃが溶接されている。２１ｂは円筒形の前記側壁の一部を斜めにカットした部分に取付けた平板である。

【００３４】拡散パイプ２２Ａは、クッションチャンバ２１Ａの軸線Ｘ−Ｘと同軸に配設され、その上端が天板２１ａの下面に溶接されている。小穴２２ａは千鳥状に１２個明けられている。又、クッションチャンバ２１Ａの下端は軸線Ｘ−Ｘに対し斜めに切断された形状である。

【００３５】マフラ部３１は図１６、図１７に示すように、一方のアウタプレート３４Ａと、インナプレート３６Ａに夫々設けた穴３４ｂと３６ｂに触媒コンバータ４４Ａを嵌合溶接してある。触媒コンバータ４４Ａは、その軸線Ｙ′−Ｙ′方向に排気を流す構造になっている周知のコンバータが使われる。

【００３６】３６ａはインナプレート３６に設けた補強用のリブ、３６ｃはインナプレート３６Ａに設けた４個の穴、３７ａはインナプレート３７に設けた穴である。なお図１７でＹ−Ｙはマフラ部３１の軸線を示す。

【００３７】特に図１３に詳しく示されているコーン４７は、截頭形の錐面４７ａと上端部４７ｂと下端部４７ｃとが一体的にＳＵＳの薄板で形成されている。錐面４７ａの上面には前記クッションチャンバ２１Ａの斜めに切断された下端とほぼ合致する。つまり上端部４７ｂがクッションチャンバー２１Ａの下端外周に嵌合する円筒形をなしている。又、錐面４７ａの下面は前記マフラ部３１のアウタプレート３４Ａとほぼ合致する楕円形状で下端部４７ｃはアウタプレート３４Ａに嵌入する楕円筒形をしている。

【００３８】このような形状のコーン４７は、特に図１０に示すように、上端部４７ｂがクッションチャンバ２１Ａの下端外周に嵌合されて気密的に溶接され、下端部４７ｃがマフラ部３１のアウタプレート３４Ａに嵌入して気密的に溶接され、こうして、エキマニ部２０とマフラ部３１とが結合されている。

【００３９】このとき、クッションチャンバ２１Ａの軸線Ｘ−Ｘとマフラ部３１の軸線Ｙ− Ｙとはわずかに傾斜しており、この傾斜角度は主として前記クッションチャンバ２１Ａの下端の切断角度によって定まる。

【００４０】このようにクッションチャンバ２１Ａとマフラ部３１との軸線同士を三次元的に振らせることで、狭いエンジンルーム内で、エキマニマフラと他部品との干渉や熱害を避けることができる。

【００４１】なお、上記第２実施例では、拡散パイプ２２Ａを円筒形としたが、円筒形以外に他の楕円筒形その他の筒形にしても良い。

【００４２】

【考案の効果】

本考案のエンジン取付型マフラは上述のように構成されているので、エキマニ部、特にクッションチャンバがコンパクトになり、マフラ部との結合時や、エキマニマフラ全体をエンジンに取付けるときの締付ラインを確保し易く作業性が改善された。そのうえ製造が容易で、コスト低減に寄与する。

【００４３】又、放射面積減少による放射音低減効果と、放熱減少効果が得られた。又、拡散パイプは、ブランチパイプ同志の圧力波の干渉を防止し、排ガスの拡散も促進すると共に、高周波音を減衰させ、Ｏ₂センサの排ガスの流れを均一化する。

【００４４】又、円筒形のクッションチャンバと、仮想合流点（Ｐ）と、触媒コンバータを同軸上に配設したことにより、最小形状で、最も効率の良い排ガスの流れが得られる。即ち、クッションチャンバの曲面内壁と、拡散パイプで積極的に混合させた各ブランチパイプからの排ガスが、直下の触媒コンバータへ偏流なく最短距離で流入するので、背圧上昇も、熱の損失も生じず、触媒コンバータの排ガス浄化性能が最大限に発揮できる。

【００４５】ブランチパイプの長さを大きく確保できるので、エンジンに取付けたとき、ブランチパイプとクッションチャンバの溶接部にかかる熱応力が緩和され、この部位での破損が防止できる。

【００４６】更に又、請求項３の考案では、クッションチャンバー（２１Ａ）とマフラ部の軸線同志を傾斜させたので、エンジンルーム内の狭いスペースで他部品との干渉や熱害を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例の正面略図である。

【図２】本考案の第１実施例のエキゾーストマニホール
ド部の正面図である。

【図３】本考案の第１実施例のエキゾーストマニホール
ド部の平面図である。

【図４】本考案の第１実施例のエキゾーストマニホール
ド部の右側面図である。

【図５】本考案の第１実施例のマフラ部の縦断正面図
（図６のＢ−Ｂ断面）である。

【図６】本考案の第１実施例のマフラ部の平面図であ
る。

【図７】本考案の第１実施例の一部分の詳細を示す一部
縦断面図である。

【図８】本考案の第２実施例の正面図でＯ₂センサを取
付けた状態を示す図である。

【図９】本考案の第２実施例の正面図で、Ｏ₂センサを
外した状態を示す。

【図１０】図９のＣ−Ｃ断面図である。

【図１１】図９のＤ−Ｄ断面図である。

【図１２】本考案の第２実施例の右側面図である。

【図１３】本考案の２実施例のエキゾーストマニホール
ド部の正面図である。

【図１４】本考案の第２実施例のエキゾーストマニホー
ルド部の平面図である。

【図１５】本考案の第２実施例のエキゾーストマニホー
ルド部の右側面図である。

【図１６】本考案の第２実施例のマフラ部の縦断面図
（図１７のＦ−Ｆ断面）である。

【図１７】本考案の第２実施例のマフラ部の横断面図
（図１６のＥ−Ｅ断面）である。

【図１８】従来技術の正面図である。

【図１９】従来技術の右側面図で、一部を縦断面で示
す。

【図２０】従来技術の図１８におけるＡ−Ａ断面図であ
る。

【符号の説明】

２０エキゾーストマニホールド部２１，２１Ａクッションチャンバ２２，２２Ａ拡散パイプ２２ａ小穴２３，２４，２５，２６ブランチパイプ３２，３３アウタシェル３４，３４Ａアウタプレート３４ａ，３４ｂ穴４３スタッドボルト４４，４４Ａ触媒コンバータ４４ａフランジ４７コーン４７ａ錐面４７ｂ上端部４７ｃ下端部Ｐ一点

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】触媒コンバータ内蔵型のエンジン取付型
マフラで、エキゾーストマニホールド部とマフラ部とを
分解することによって触媒コンバータを取出せるものに
おいて、次の（ａ）乃至（ｃ）の構成要件を備えたエン
ジン取付型マフラ。（ａ）エキゾーストマニホールド部（２０）が、円筒
形のクッションチャンバ（２１）と、クッションチャン
バ内にクッションチャンバ（２１）と同軸に配設された
楕円筒形で複数の小穴（２２ａ）を明けた拡散パイプ
（２２）と、エンジン気筒毎のブランチパイプ（２３，
２４，２５，２６）とを有し、各ブランチパイプは各々
の延長線がクッションチャンバ（２１）の軸線Ｘ−Ｘ上
のほぼ一点（Ｐ）で交わるようにその下流端をクッショ
ンチャンバ（２１）の外周に挿入接続し、前記一点
（Ｐ）を囲んで拡散パイプ（２２）が配設されている。（ｂ）マフラ部（３１）は薄板を巻いてアウタシェル
（３２，３３）を形成したいわゆる巻きマフラを使用
し、エキゾーストマニホールド部（２０）と接続する側
のアウタプレート（３４）は厚板となし、このアウタプ
レートに触媒コンバータ挿入用の穴（３４ａ）をクッシ
ョンチャンバ（２１）と同軸に明け、かつ穴の周囲にエ
キゾーストマニホールド部と結合するためのスタッドボ
ルト（４３）を設ける。（ｃ）触媒コンバータ（４４）はそのフランジ（４４
ａ）をエキゾーストマニホールド部（２０）のフランジ
（２９）とマフラ部（３１）のアウタプレート（３４）
との間に挟んで固定すると共に、クッションチャンバ
（２１）と同軸に配設する。
【請求項２】触媒コンバータ内蔵のエンジン取付型マ
フラで、エキゾーストマニホールド部とマフラ部とを有
するものにおいて、次の（ｄ）乃至（ｆ）の構成要件を
備えたエンジン取付型マフラ。（ｄ）エキゾーストマニホールド部（２０）が、ほぼ
円筒形のクッションチャンバ（２１Ａ）と、クッション
チャンバ内にクッションチャンバ（２１Ａ）とほぼ同軸
に配設された筒形で複数の小穴（２２ａ）を明けた拡散
パイプ（２２Ａ）と、エンジン気筒毎のブランチパイプ
（２３，２４，２５，２６）とを有し、各ブランチパイ
プは各々の延長線が拡散パイプ（２２Ａ）内のほぼ一点
（Ｐ）で交わるようにその下流端をクッションチャンバ
（２１Ａ）の外周に挿入接続されている。（ｅ）マフラ部（３１）は薄板を巻いてアウタシェル
（３２，３３）を形成したいわゆる巻きマフラを使用
し、エキゾーストマニホールド部（２０）と接続する側
のアウタプレート（３４Ａ）に触媒コンバータ挿入用の
穴（３４ｂ）を有し、この穴（３４ｂ）に触媒コンバー
タ（４４Ａ）が挿入固定されている。（ｆ）エキゾーストマニホールド部（２０）のクッシ
ョンチャンバ（２１Ａ）の下端面にほぼ合致し底面が前
記アウタプレート（３４Ａ）とほぼ合致する截頭形の錐
面（４７ａ）を有するコーン（４７）の上端部（４７
ｂ）が、又、アウタプレート（３４Ａ）には、コーン
（４７）の下端部（４７ｃ）が夫々気密的に連結されて
いる。
【請求項３】クッションチャンバ（２１Ａ）の下端が
斜めに切断されていて、クッションチャンバ（２１Ａ）
の軸線Ｘ−Ｘに対してマフラ部（３１）の軸線Ｙ−Ｙが
傾斜している請求項２又は３のエンジン取付型マフラ。
【請求項４】コーン（４７）の上端部（４７ｂ）と下
端部（４７ｃ）とが、それぞれクッションチャンバ（２
１Ａ）の下端とアウタプレート（３４Ａ）とに溶接され
ている請求項２、３又は４のエンジン取付型マフラ。
【請求項５】空燃比検出用のＯ₂センサ（３０）をク
ッションチャンバ（２１，２１Ａ）に取付けて、その検
知部を拡散パイプ（２２，２２Ａ）の内側に配置した請
求項１〜５の何れかのエンジン取付型マフラ。