特開 2024-131456 エンジンの排気装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024131456

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】エンジンの排気装置

(51)【国際特許分類】

   F02B 77/13 20060101AFI20240920BHJP

   F02B 77/11 20060101ALI20240920BHJP

   F01N 13/14 20100101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

F02B77/13 G

F02B77/11 D

F01N13/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023041725

(22)【出願日】2023-03-16

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】391061831

【氏名又は名称】三和パッキング工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099966

【弁理士】

【氏名又は名称】西 博幸

(74)【代理人】

【識別番号】100134751

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 隆一

(72)【発明者】

【氏名】平川 拓

(72)【発明者】

【氏名】弘原海 遼

【テーマコード（参考）】

3G004

【Ｆターム（参考）】

3G004BA04

3G004DA21

3G004EA03

3G004EA05

3G004FA01

3G004FA07

(57)【要約】

【課題】触媒ケースのような排気系部材をインシュレータで覆っている遮熱式排気装置において、簡単な構造で騒音を防止する。
【解決手段】インシュレータ１６の内面に無機緩衝材２４を固定し、無機緩衝材２４を触媒ケース９及び排気出口管８に押さえ付けている。無機緩衝材２４が触媒ケース９及び排気出口管８とインシュレータ１６とに対して突っ張っているため、インシュレータ１６が独自に振動することはない。従って、インシュレータ１６が自由振動することに起因した騒音は発生しない。排気ガスの通過によって排気出口管８及び触媒ケース９の内部で放射音が発生しても、無機緩衝材２４で吸音される。従来のインシュレータ１６を利用できるため、コストを抑制できる。組み付け作業の手間が増大することもない。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気ガスが流れる排気系部材と、前記排気系部材を覆うインシュレータと、前記排気系部材と前記インシュレータとの間に配置した無機緩衝材とを有しており、
前記無機緩衝材は、圧縮変形及び曲がり変形可能で前記インシュレータによって前記排気系部材に押さえ保持されている、
エンジンの排気装置。

【請求項2】

前記インシュレータには、前記排気系部材と反対側に突出した外向き膨出部が形成されており、前記無機緩衝材はファスナによって前記外向き膨出部に固定されている、
請求項１に記載したエンジンの排気装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、エンジンの排気装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

エンジンの排気系には触媒ケースや排気マニホールドなどの排気系部材が配置されているが、これら触媒ケースや排気マニホールドに遮熱用のインシュレータを取り付けることが多い。しかし、インシュレータは薄い金属板で作成されているため、エンジンの振動によって独自に振れ動いて騒音が発生しやすい。特に、触媒ケースはエンジン本体から離れていて振幅も大きいため、触媒ケースを覆うインシュレータは振動が大きくて騒音も大きくなりやすい。

【0003】

また、インシュレータは薄板製であるため、触媒ケース等の排気系部材の放射音（例えば脈動に起因した放射音）が反射して膜振動を起こすこともあり、この点でもインシュレータの振動と騒音とが問題になっていた。

【0004】

この騒音対策としては、インシュレータの固定箇所を多くすることが考えられるが、これではインシュレータの作業の手間が増大するのみならず、触媒ケース等の排気系部材の加工にも手間が掛かるという問題がある。

【0005】

他方、例えば特許文献１，２には金属板に圧縮変形可能な遮熱材（遮音材）を取り付けた遮熱材が開示されており、このような遮熱材で触媒ケース等の排気系部材をくるむと、騒音の発生も防止できると思われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平０７－１１９４５８号公報

【特許文献2】特開２０１３－１４２２９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１，２に開示されている遮熱材は遮熱性と吸音性とに優れているといえるが、触媒ケース等の排気系部材にはバンド類で取り付けなければならないため、取り付けの作業性や取り付け強度（耐久性）の問題が懸念される。また、触媒ケースにしても排気マニホールドにしても表面が複雑に曲がっているが、特許文献１，２の遮熱材は基板として金属板を備えているため、排気系部材の表面の曲がりに対する追従性（密着性）は良くなくて、遮音性・遮熱性が十分でないと懸念される。

【0008】

更に、特許文献１，２の遮熱材（吸音材）は従来のインシュレータに置き換えるものであるため、設計を大幅に変更せねばならず、これに多大の手間を要すると共に、従来の部材が無駄になるという現実的な問題もある。

【0009】

本願発明はこのような現状を背景に成されたものであり、従来のインシュレータをさほど変更することなく使用できるようにしつつ騒音を的確に阻止する技術を開示せんとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本願発明はエンジンの排気装置を対象にしており、
「排気ガスが流れる排気系部材と、前記排気系部材を覆うインシュレータと、前記排気系部材と前記インシュレータとの間に配置した無機緩衝材とを有しており、
前記無機緩衝材は、圧縮変形及び曲がり変形可能で前記インシュレータによって前記排気系部材に押さえ保持されている」
という構成になっている。

【0011】

本願発明において、無機緩衝材は、セラミックウールやロックウールのような不織布状又は綿状のものや金属不織布、炭素繊維の不織布などを使用できる。炭素質の多孔質材も使用可能である。断熱性の点では、金属系よりもセラミック系が好ましい。無機緩衝材は、吸音材と言い換えることも可能である。断熱材も吸音作用を持つので、実質的に吸音材と云える。

【0012】

本願発明は様々に展開できる。その例として請求項２では、
「前記インシュレータには、前記排気系部材と反対側に突出した外向き膨出部が形成されており、前記無機緩衝材はファスナによって前記外向き膨出部に固定されている」
という構成を採用している。

【0013】

本願発明において、無機緩衝材は、予めインシュレータの内面にリベットなどで固定しておくことも可能であるし、インシュレータを排気系部材に設けたブラケットにビス等のファスナで固定するにおいて、無機緩衝材とインシュレータとをブラケットに共締めすることも可能である。排気系部材に取り付けておくことも可能である。無機緩衝材がインシュレータと外向き膨出部との間に挟まれると、無機緩衝材がインシュレータ又は排気系部材に固定されていなくてもずれ動くことはないので、インシュレータの取り付け前に、無機緩衝材をインシュレータ又は排気系部材に接着剤で仮止めしておくだけでもよい。

【発明の効果】

【0014】

本願発明では、インシュレータによって無機緩衝材が排気系部材に押さえ保持されているため、無機緩衝材は排気系部材とインシュレータとの両方に対して突っ張った状態になっており、これにより、インシュレータが排気系部材から独立して振動することを防止できる。また、排気系部材の放射音は無機緩衝材で遮断されるため、排気系部材の放射音に起因した騒音も防止できる。

【0015】

このように、インシュレータが騒音源となることを防止できるのみならず、排気系部材で発生した騒音の拡散も防止できるため、排気装置の騒音を著しく抑制できる。インシュレータが独自に振動することを防止できるため、締結部の緩みも大幅に抑制できる。また、インシュレータが独自に振動することも防止できるため、締結箇所を減らすことも可能になる。そして、インシュレータは従来の態様ものを使用できるため、現実性に優れている。

【0016】

更に、無機緩衝材は自在に曲がり変形するため、触媒ケースや排気マニホールド及びインシュレータの曲がりに追従して変形させることが可能であり、このため、無機緩衝材を触媒ケース等の排気系部材とインシュレータとに密着させて、インシュレータの防振性・吸音性向上を確実化できる。

【0017】

請求項２の構成では、無機緩衝材はインシュレータに固定されているため、組み付け作業を迅速に行えると共に無機緩衝材の安定性（ずれ防止、脱落防止）も確実化できる。そして、無機緩衝材をインシュレータに固定するファスナはインシュレータの外向き膨出部に配置されているため、ファスナが排気系部材に当たることを防止して、排気系部材に対する無機緩衝材の密着性を確実化できる（無機緩衝材の変形代を十分に確保できる。）。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態の一部破断斜視図である。

【図2】インシュレータを表から見た斜視図である。

【図3】インシュレータを裏から見た斜視図である。

【図4】（Ａ）は図２の IVＡ-IVＡ視断面図、（Ｂ）は（Ａ）の分離図、（Ｃ）は無機緩衝材の保持手段の別例図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は自動車用エンジンの排気装置に適用している。本実施形態では、方向を特定するため便宜的に前後・左右の文言を使用するが、この方向は運転者から見た方向として定義している。

【0020】

(1).基本構造
図１ではエンジンの排気側を示している。エンジンは、シリンダブロック１とその上面に固定されたシリンダヘッド２と、シリンダブロック１及びシリンダヘッド２の一端面（前端面）に固定されたチェーンカバー３と、シリンダブロック１の下面に固定されたオイルパン４とを備えている。エンジンは、クランク軸を車幅方向（左右方向）に長い姿勢でかつ排気側面を車体前方に向けた横置き・前排気の姿勢で車両のエンジンルームに配置されている。

【0021】

本実施形態では、シリンダヘッド２の内部に排気集合部が形成されており、シリンダヘッド２の排気側面には１つの排気出口（図示せず）が形成されている。そして、排気出口にフランジ板５がスタッドボルト６及びナット７で固定されて、フランジ板５に接合された排気出口管８に触媒ケース９の上コーン部９ａが繋がっている。従って、排気出口管８はＬ形に曲がっている。

【0022】

触媒ケース９は触媒が内蔵されたストレート状部９ｂと、その上端に接合された既述の上コーン部９ａと、ストレート状部９ｂの下端に接合された下コーン部９ｃとを備えている。上コーン部９ａは段部を有しており、段部にＯ２センサ１０を固定している。下コーン部９ｃの下端には排気管１１が接合されており、排気管１１の上端部は支持ブラケット１１ａを介してシリンダブロック１に固定されている。

【0023】

また、触媒ケース９における下コーン部９ｃの左側面にＥＧＲパイプ１２が接合されている。ＥＧＲパイプ１２の終端はシリンダヘッド２のうちミッションケースが配置されている後端部に設けた内部ＥＧＲ通路（図示せず）に接続されている。また、ＥＧＲパイプ１２の中途部には、水冷式のＥＧＲクーラ１３が介挿されている。従って、ＥＧＲクーラ１３には、冷却水導入管１４と冷却水排出管１５とが接続されている。

【0024】

本実施形態では、請求項に記載した排気系部材として、排気出口管８と触媒ケース９とからなるマニバータを備えており、マニバータがシェル構造の１つのインシュレータ１６によって外側から（前側から）覆われている。従って、インシュレータ１６は、触媒ケース９のストレート状部９ｂと下コーン部９ｃとを前から覆う半割り状の本体部１６ａと、主として触媒ケース９の上コーン部９ａを上から覆う中間段部１６ｂと、中間段部１６ｂの後端から立ち上がった上壁部１６ｃと、上壁部１６ｃの上端から後ろ向きに延びて排気出口管８を上から覆う上段部１６ｄとを備えている。中間段部１６ｂには、Ｏ２センサを取り付けるための逃がし穴１７が空いている。

【0025】

本実施形態では、インシュレータ１６は、上段部１６ｄの１箇所が排気出口管８に固定されていると共に、本体部１６ａの２カ所が触媒ケース９のストレート部９ｂに固定されている。そこで、図２に示すように、上段部１６ｄの中央部と、本体部１６ａのうち左側部でかつ上部及び右側部でかつ下部とに、内向きに凹んだ第１～第３の固定部１８～２０を設けている。

【0026】

他方、排気出口管８及び触媒ケース９に、図１にストレート部９ｂの箇所を代表して示すように、各固定部１８～２０に対応したブラケット２１が固定されており、各固定部１８～２０がブラケット２１にボルト２２で固定されている。従って、インシュレータ１６の各固定部１８～２０にはボルト挿通穴２３（図２，３参照）が開けられて、ブラケット２１には図示しないナットが溶接されている。

【0027】

(2).無機緩衝材
図１，３，４に示すように、インシュレータ１６と排気出口管８及び触媒ケース９との間に、アルミナファイバーのようなセラミック系ファイバーからなる不織布状の無機緩衝材２４を配置している。無機緩衝材２４は、装着前の自由状態では、インシュレータ１６と排気出口管８及び触媒ケース９との間の間隔寸法よりもある程度厚い寸法になっており、インシュレータ１６を排気出口管８及び触媒ケース９に固定すると、圧縮変形してインシュレータ１６と排気出口管８及び触媒ケース９とに対して弾性的に突っ張っている。図３から理解できるように、無機緩衝材２４は、各固定部１８～２０の箇所ではブラケット２１と干渉しないように切除されている。

【0028】

図３に示すように、無機緩衝材２４は、インシュレータ１６の上段部及び上壁部１６ｃの内面に配置された部分と、インシュレータ１６の本体部１６ａ及び中間段部１６ｂの内側に配置された部分との２つに分離しているが、一連に繋がった１枚物も使用可能である。逆に、3枚以上で構成することも可能である。無機緩衝材２４は立体的に曲げることができるため、一連に繋がった状態でも差し支えない。また、全体を１枚で構成しつつ、大きく曲がる部分をくり抜いて変形を容易化することも可能である。

【0029】

無機緩衝材２４のうち上部に位置したパーツは、左右２カ所においてインシュレータ１６の上壁部１６ｃに固定されている。そこで、図２に示すように、インシュレータ１６の上壁部１６ｃには、外側に突出した第１及び第２の外向き膨出部２５，２６を形成している。

【0030】

他方、無機緩衝材２４のうち触媒ケース９に対応した部分は、上部の２カ所と下部の１カ所との３カ所においてインシュレータ１６に固定されている。そこで、インシュレータ１６における本体部１６ａの上部に第３外向き膨出部２７と第４外向き膨出部２８とが左右に分かれて形成されて、インシュレータ１６における本体部１６ａの下部に、第５外向き膨出部２９が形成されている。

【0031】

そして、図４（Ａ）（Ｂ）に第３外向き膨出部２７を代表して示すように、無機緩衝材２４は、各外向き膨出部２５～２９に座金３０を介してリベット３１で固定されている。従って、各膨出部２５～２９には、リベット挿通穴３２が空いている。座金３０は、外向き膨出部２５～２９に重なる小径部３０ａと大径のフランジ３０ｂとがテーパ部３０ｃを介して繋がった段違い形状になっており、無機緩衝材２４には、座金３０の小径部３０ａに対応した貫通穴３３が空いている。

【0032】

座金３０として平座金を使用し、座金とインシュレータ１６との間に無機緩衝材２４を挟み込むことも可能である。また、リベット３１に代えてビスとナットを使用することも可能である。

【0033】

(3).まとめ
以上の構成において、インシュレータ１６を排気出口管８及び触媒ケース９に固定すると、無機緩衝剤２４は自身の弾性力によってインシュレータ１６と排気出口管８及び触媒ケース９とに突っ張るため、インシュレータ１６だけ独立して振動することはなくて、インシュレータ１６の自由振動に起因した騒音を防止できると共に、締結部の緩みも防止できる。すなわち、インシュレータ１６は無機緩衝材２４によって動きが規制されるため、インシュレータ１６の自由な振動に起因した騒音は発生しない。

【0034】

また、排気出口管８及び触媒ケース９の内部から、排気ガスの通過に起因した音や脈動に起因した音などが放射音として発生することがあるが、無機緩衝材２４は空隙率が大きい多孔質構造であって高い吸音機能・遮音機能を持っているため、排気出口管８及び触媒ケース９の内部で発生した放射音を吸収できる。

【0035】

そして、インシュレータ１６は従来の形態のものを利用できるため、設計変更は僅かであってコストの上昇を抑制できると共に、従来と同様に六角ボルト２２で触媒ケース９等に固定できるため、バンドによって縛り固定する方法に比べて作業性は格段に高い。

【0036】

また、インシュレータ１６と排気出口管８及び触媒ケース９との間の隙間は場所によって多少相違するが、無機緩衝材２４は圧縮変形するため、隙間の寸法差を吸収して、インシュレータ１６を全体的に突っ張ることができる。実施形態のように、無機緩衝材２４を予めインシュレータ１６に固定しておくと、触媒ケース９等への組み付け作業を迅速に行えるが、無機緩衝材２４はインシュレータ１６の外向き膨出部２５～２９に固定されているため、リベット３１が触媒ケース９や排気出口管８に当たることはなくて、無機緩衝材２４の圧縮代を十分に確保できる。従って、無機緩衝材２４による遮音効果・断熱効果を確実化できる。

【0037】

また、実施形態のように座金３０を介して無機緩衝材２４をインシュレータ１６に固定すると、無機緩衝材２４を広い面積にわたってインシュレータ１６に押さえることができるため、無機緩衝材２４が千切れることを防止できる。

【0038】

図４（Ｃ）に別例として示すように、触媒ケース９等に設けたブラケット３６に、インシュレータ１６と無機緩衝材２４とをボルト３７及びナット３８で共締めすることも可能である。この場合は、ブラケット３６とインシュレータ１６との間に無機緩衝材２４が潰されてワッシャ状になって介在している。

【0039】

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、本願発明は、複数の枝管を備えた排気マニホールドのインシュレータにも適用できる。いずれにしても、排気マニホールドのみをインシュレータで覆ったり、触媒ケースのみをインシュレータで覆ったりすることも可能である。排気マニホールドと触媒ケースとを覆う場合、別々のインシュレータで覆うことも可能である。

【0040】

実施形態の無機緩衝材は単層であったが、同種又は異種の素材からなる複数層に構成することも可能である。部分的に複数層に構成することも可能である。ファスナとしては、ブラインドリベットも採用できる。また、本願発明は、半割り状の２つのインシュレータを重ねて排気系部材を全周に亙って覆うことにも適用できる。この場合は、半割りされたインシュレータの内面にそれぞれ無機緩衝材を配置して、２つのインシュレータをフランジ接合などで重ねてボルト及びナットで締結したらよい。

【産業上の利用可能性】

【0041】

本願発明は、エンジンの排気装置に具体化できる。従って、産業上利用できる。

【符号の説明】

【0042】

１ シリンダブロック
２ シリンダヘッド
５ 排気出口管のフランジ板
８ 排気出口管（排気系部材）
９ 触媒ケース（排気系部材）
９ａ 上コーン部
９ｂ ストレート部
９ｃ 下コーン部
１１ 排気管
１２ ＥＧＲパイプ
１６ インシュレータ
１６ａ 本体部
１６ｂ 中間段部
１６ｃ 上壁部
１６ｄ 上段部
１８～２０ 排気系部材に対するインシュレータの固定部
２４ 無機緩衝材
２５～２９ インシュレータに対する無機緩衝材の固定部である外向き膨出部
３０ 座金
３１ ファスナの一例としてのリベット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】