JPH11294156A - 車両用エンジンの排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば自動車等の車両用エンジンの排気装
置、特に多気筒エンジンの排気装置に係り、製作が容易
で、強度が強く、しかも耐腐食性に優れ、排気洩れ等の
生じるおそれの少ない排気装置を提供する。 【解決手段】 エンジンの排気マニホルドの下流側に接
続される排気管１内を仕切板２により仕切って複数個の
排気通路を形成するようにした車両用エンジンの排気装
置において、上記仕切板２の排気管内面と当接する端部
２１を袋状に形成したことを特徴とする。前記仕切板２
の袋状端部２１と排気管内面との当接部は必要に応じて
溶接Ｗ等により一体的に固着する。また前記仕切板の幅
方向ほぼ中央部には必要に応じて屈曲部２２を形成する
とよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車等の車両用エンジ
ンの排気装置、特に多気筒エンジンの排気装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】上記のような排気装置は、一般にエンジ
ンの排気マニホルドに、いわゆるフロントパイプと称す
る排気管を接続し、その排気管の下流側に、排気ガスを
浄化するための触媒コンバータや消音用のマフラ等を接
続した構成である。この場合、多気筒エンジンにあって
は排気マニホルドから直接１本の排気管に合流させる
と、エンジンにバックプレッシャが掛かって出力が低下
するため、排気管を気筒数に対応して複数本設けたり、
あるいは各気筒からの排気のうち互いに干渉するおそれ
の少ない排気をマニホルド内で合流させて複数本の排気
管に導いたのち１本の排気管に合流させる等の方法が採
られている。

【０００３】例えば４気筒のエンジンにおいては、その
４つの気筒からの排気のうち、互いに干渉するおそれの
少ない２気筒ずつをマニホルド内で合流させて２本の排
気管に導き、その２本の排気管を１本の排気管に合流さ
せて触媒コンバータやマフラに導くようにしている。

【０００４】ところが、上記のように排気管を複数本並
べて配置するものは、大きな設置スペースを必要とし、
自動車等の車両用エンジンの排気装置にあっては、車体
底部の限られた空間内に設置するのが困難である場合が
少なくない。しかも、表面積が大きいため、下流に設置
する触媒コンバータに至るまでに排気温度が低下して排
気浄化性能が低下する等の不具合がある。

【０００５】そこで、例えば排気マニホルドから触媒コ
ンバータに至る排気管内を仕切板で仕切ったり、あるい
は排気管自体を断面Ｓ字状に形成することによって、１
つの排気管内に複数個の排気通路を形成することが提案
されている（例えば実開昭６３−１９６４２５号、特開
平９−２６４１２８号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
ように排気管内を仕切板で仕切るものは、例えば図６お
よび図７に示すように仕切板２の幅方向両端部２ａ・２
ａを互いに反対方向に折り曲げて排気管１の内面に溶接
等で固着するのが一般的である。この場合、上記仕切板
２は図７に示すように左右非対称であるため安定性が悪
く、溶接時はその不安定な状態で排気管内に治具等を挿
入して溶接しなけらばならないので作業性が悪い等の不
具合がある。また溶接時には、治具に溶接スパッタが付
着して溶接精度を損ねたり、治具を頻繁に清掃もしくは
交換する必要があり、さらには溶接スパッタが管内に付
着し、その箇所から腐食が発生する等の問題があった。

【０００７】さらに上記のような溶接作業を行う際に
は、溶接強度を向上させるため、あるいは溶接部やその
周辺からの腐食を防止するために、バックシールドガス
と称する不活性ガスを流しながら溶接する方法がある
が、車両用エンジン等の排気管にあっては、管内の容積
が比較的大きいため、多量のガスを必要とし、実用上は
殆ど適用不可能であった。

【０００８】本発明は上記従来の問題点に鑑みて提案さ
れたもので、製作が容易で、強度が強く、しかも耐腐食
性に優れ、排気洩れ等の生じるおそれの少ない排気装置
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】上記目的を達成するため
に、本発明による車両用エンジンの排気装置は、以下の
構成としたものである。即ち、エンジンの排気マニホル
ドの下流側に接続される排気管内を仕切板により仕切っ
て複数個の排気通路を形成するようにした車両用エンジ
ンの排気装置において、上記仕切板の排気管内面と当接
する端部を袋状に形成したことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明による車両用エンジ
ンの排気装置を、図に示す実施形態に基づいて具体的に
説明する。図１は本発明による排気装置の一実施形態を
示す縦断面図、図２（ａ）および（ｂ）は図１における
Ａ−ＡおよびＢ−Ｂ線断面図である。

【００１１】図示例の排気装置は、排気管１内に仕切板
２を配置し、その仕切板２の排気管内面と当接する幅方
向両端部２１・２１を袋状に形成すると共に、仕切板２
の幅方向ほぼ中央部には屈曲部２２が形成されている。
上記袋状の端部２１は上記屈曲部２２により排気管１の
内面に弾力的に且つ気密に密着し、その密着部に溶接Ｗ
を施すことによって、上記仕切板２と排気管１とが一体
に固着されている。また袋状端部２１の上流側（図１で
左上）の端縁２１ｓは、図２（ａ）に示すように扁平に
押し潰すことによって閉塞され、それによって袋状端部
２１内に排気ガスが流入しないようにしている。

【００１２】図１において、１１・１２は上記排気管１
の上流側と下流側の端部に設けた接続用フランジで、そ
の上流側のフランジ１１によって図に省略したエンジン
の排気マニホルドに上記排気管１が接続され、また下流
側のフランジ１２に触媒コンバータが接続されると共
に、その下流側にはマフラ等が接続されるが図には省略
した。

【００１３】上記排気装置を構成する部材の材質や寸法
等は適宜であるが、本実施形態における排気管１および
仕切板２の材質としては、それぞれステンレス鋼板（Ｓ
ＵＳ４３０Ｍ）が用いられている。また排気管１の板厚
は０．８ｍｍで、外径は６５ｍｍに形成されている。こ
れに対し、仕切板２の板厚は１．２ｍｍ以上とするのが
好ましく、本実施形態においては１．２ｍｍのものが用
いられている。

【００１４】また袋状端部２１の断面形状や寸法等も適
宜であるが、図示例の袋状端部２１の断面形状は図２
（ｂ）に示すように略三角形状に形成され、その袋状端
部２１の図２で左右方向の最大幅は約１０ｍｍに形成さ
れている。また袋状端部２１の排気管内面との接触部
は、該排気管内面と略同じ曲率の円弧面に形成され、該
接触部の排気管周方向の長さ（接触幅）は約７ｍｍ程度
である。

【００１５】さらに上記排気管１や仕切板２の製造方法
等は任意であり、例えば排気管１と仕切板２とを、それ
ぞれプレス成形やロール成形、その他の製法によって予
め個別に製造した後、それらを組み合わせる。あるいは
ロール成形等によって排気管１と仕切板２とを同時に成
形しながら連続的に組み合わせて一体化することもでき
る。

【００１６】図３は排気管１と仕切板２とを個別に製造
して組み合わせる場合の一例を示すもので、同図（ａ）
のように予め円形管状に形成し且つ所定の長さに切断さ
れた排気管１を、図に省略した押圧部材等により左右両
側から押すことによって楕円形状に変形させ、その排気
管１内にその一端側から仕切板２を挿入する。その状態
で上記の押圧部材を排除すれば排気管１は、その弾性復
元力で同図（ｂ）のように元の円形形状に戻り、仕切板
２は排気管１の直径方向に起立した状態に位置決め保持
される。

【００１７】特に、本発明の仕切板２の幅方向両端部２
１・２１は袋状に形成され、その袋状端部２１と排気管
内面との接触部は前記のように所定の幅を有し、しかも
上記接触部は図示例においては仕切板２の中央部の板面
に対して左右略対称であるため排気管１の中央に安定性
よく位置決め保持させることができる。なお、この場
合、仕切板２の幅、すなわち図３（ｂ）における上下方
向の長さを排気管１の内径（直径）よりもやや大きめに
形成するか、排気管１の少なくとも仕切板幅方向の内径
を仕切板２の幅よりも小さめに形成しておけば、同図
（ｂ）のように排気管１内に仕切板２を装着したときに
該仕切板２を排気管内面に更に良好に密着固定させるこ
とができる。

【００１８】次に、上記仕切板２の袋状端部２１と排気
管内面とを、溶接Ｗ等によって一体的に固着するもの
で、その溶接方法としては、例えばレーザー溶接や高周
波溶接等を適用することができる。又その際、仕切板２
は排気管１内に安定性よく位置決め保持されるので、必
ずしも強固な治具は必要がなく、簡易治具で簡単・確実
に固定することができる。また場合によっては治具を省
略することもできる。

【００１９】図４は排気管１と仕切板２とを同時に成形
しながら連続的に組み合わせて一体化する場合の製造方
法の一例を示す。ロール状に巻いた仕切板２の素材板２
０を順次繰り出しながら多数の成形用ローラ３で所定形
状の仕切板２を順次成形する。それと同時に排気管１を
形成するための平板状の素材板１０を多数の成形用ロー
ラ４により順次円形に湾曲させ、その内方に仕切板２を
包み込むようにして素材板１０を筒状に丸めながら端部
を突き合わせて溶接Ｗ１すると共に、仕切板２の袋状の
両端部２１を排気管内面に密着させて溶接Ｗすればよ
い。本例においても仕切板は略対称であるため倒れるこ
となく排気管の中央に位置させることができる。

【００２０】なお上記実施形態においては図４（ｂ）に
示すように筒状に丸めた素材板１０の両端部を仕切板２
の側方位置で溶接Ｗ１したが、仕切板２の袋状端部２１
の外面位置で該仕切板２と一体に溶接するようにしても
よい。

【００２１】前記のようにして排気管１と仕切板２とを
一体化した後は、車両底部等への配置形状に合わせて適
宜曲げ加工を施すもので、その場合、仕切板２に前記の
ような屈曲部２２を形成すると、上記の曲げ加工を施す
際の応力緩和、および実車装着時に排気温による仕切板
の収縮に対する応力緩和等の機能が発揮され、仕切板と
管との溶接部が剥離したり分離するのを未然に防止する
ことが可能となる。

【００２２】また上記曲げ加工の曲げがきつく、前記袋
状端部２１の合わせ縁部２１ａが開くおそれがある場合
には、例えば図５に示すように袋状端部２１の合わせ縁
部２１ａを仕切板２の幅方向中央部の板面に延長して該
板面に添わせ、その板面と上記縁部２１ａとを溶接Ｗ２
するようにしてもよい。

【００２３】前記従来の図６・図７の構造では、前述の
ように仕切板２は左右非対称であるため安定性が悪く、
溶接時には、ほとんど余裕空間のない治具を使用せざる
を得ず、作業性が悪い等の不具合があったが、本発明に
よる上記の実施形態においては仕切板２が略対称である
ため安定性がよく、治具に余裕が持たせられる。また従
来の仕切板２の両端折曲部（へミング部）２ａは、いわ
ゆる波打ちが生じやすく、排気管の内方側に波打ちした
部分は排気管との間に隙間が生じて溶接不良となり、安
定した溶接が得にくい等の問題があるが、本発明におい
ては仕切板２の両端部２１を袋状に形成し、その端部２
１の縁部２１ａは仕切板本体に付き当てることにより、
波打ち等が生じることなく、しかも端部２１を排気管内
面に付き当てるようにしたので、良好かつ安定に溶接固
定することができる。また排気管使用時においても上記
溶接部やその近傍に腐食性の排気ガスが直接触れること
がないので耐食性を向上させることができる。

【００２４】さらに上記の溶接作業は、一般に排気管外
部から行われ、従来は溶接スパッタ等が排気管に飛散
し、排気管内面に付着して腐食の原因となったり、溶接
スパッタが溶接治具に付着して溶接精度を損ねたり、頻
繁に治具を清掃もしくは交換しなければならない等の問
題があったが、本発明においては上記溶接スパッタ等は
袋状の端部２１内に回収されて排気管内には飛散しない
ので上記のような問題点も良好に解消することができる
ものである。

【００２５】また排気管１に溶接する仕切板２の両端部
２１を袋状にしたことによって、排気管１内における溶
接領域と接する空間の容積を狭くすることができるた
め、上記袋状端部２１にバックシールドガスを流しなが
ら溶接することが可能となる。それによって、溶接強度
を高めることができると共に、溶接時に活性ガス等で溶
接部やその近傍が変質することがなく腐食の発生を低減
することができる。

【００２６】なお上記実施形態においては、排気管１を
１重としたが、例えばエンジンから触媒コンバータに至
るまでに排気温度が低下するのを防止するために上記排
気管１の外周に、断熱用の外管を被覆するようにしても
よい。その場合、上記排気管１と上記外管との間は中空
にして空気断熱層とする、あるいは上記排気管と外管と
の間にグラスウール等の断熱材等を充填してもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、エンジン
の排気マニホルドの下流側に接続される排気管１内を仕
切板２により仕切って複数個の排気通路を形成するよう
にした車両用エンジンの排気装置において、上記仕切板
２の排気管内面と当接する端部２１を袋状に形成したか
ら、仕切板２の両端部を排気管内面に弾力的に良好に且
つ安定に密着保持させることができる。そのため、上記
仕切板両端部と排気管内面とを溶接する際には、仕切板
２を必ずしも強固な治具等を用いることなく固定できる
と共に、排気管使用時においても上記溶接部やその近傍
に排気ガスが直接触れることがないので腐食が少なく耐
久性を大幅に向上させることができる。さらに溶接時に
は、治具に溶接スパッタが付着せず、治具を頻繁に清掃
もしくは交換する必要がなく管内にも付着しない。また
上記袋状端部２１にバックシールドガスを流しながら溶
接することが可能となり、溶接強度を高めることができ
ると共に、溶接時に活性ガス等で溶接部やその近傍が変
質して腐食の原因となるのを防止できる等の効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車両用エンジンの排気装置の一実
施形態を示す一部縦断側面図。

【図２】（ａ）および（ｂ）は図１におけるＡ−Ａおよ
びＢ−Ｂ線拡大断面図。

【図３】（ａ）および（ｂ）は上記排気装置の製法の一
例を示す説明図。

【図４】（ａ）は上記排気装置の製法の他の例を示す説
明図。（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は（ａ）におけるＢ−
Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ線断面図。

【図５】本発明による車両用エンジンの排気装置の他の
実施形態を示す断面図。

【図６】従来の排気装置の一例を示す一部縦断側面図。

【図７】図６におけるＥ−Ｅ線拡大断面図。

【符号の説明】

１ 排気管 ２ 仕切板 １１、１２ 接続用フランジ ２１ 袋状端部 ２２ 屈曲部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排気マニホルドの下流側に接
   続される排気管内を仕切板により仕切って複数個の排気
   通路を形成するようにした車両用エンジンの排気装置に
   おいて、上記仕切板の排気管内面と当接する端部を袋状
   に形成したことを特徴とする車両用エンジンの排気装
   置。
2. 【請求項２】 前記仕切板の袋状端部と排気管内面との
   当接部を溶接により一体的に固着してなる請求項１記載
   の車両用エンジンの排気装置。
3. 【請求項３】 前記仕切板の幅方向ほぼ中央部に屈曲部
   を形成してなる請求項１または２記載の車両用エンジン
   の排気装置。