特許 7469279 排気部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-08

(45)【発行日】2024-04-16

(54)【発明の名称】排気部品

(51)【国際特許分類】

   F01N 13/08 20100101AFI20240409BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20240409BHJP

   F01N 13/10 20100101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

F01N13/08 F

F01N3/28 301V

F01N13/10

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021175878

(22)【出願日】2021-10-27

(65)【公開番号】P2023065211

(43)【公開日】2023-05-12

【審査請求日】2022-12-02

(73)【特許権者】

【識別番号】391002498

【氏名又は名称】フタバ産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】浅井 竜司

【審査官】藤村 聖子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０１７１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－００４２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２５２４５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ １／００－ １／２４

Ｆ０１Ｎ ３／００， ３／０２

Ｆ０１Ｎ ３／０４－ ３／３８

Ｆ０１Ｎ ５／００－ ５／０４

Ｆ０１Ｎ ９／００－１１／００

Ｆ０１Ｎ １３／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関からの排気ガスを導く排気流路を形成する排気部品であって、
前記排気部品は、
前記内燃機関からの排気ガスが流入する流入口として機能する少なくとも１つの貫通孔が形成されるフランジと、前記少なくとも１つの貫通孔を通過した排気ガスが流入する少なくとも１つの排気管と、を有するエキゾーストマニホールドと、
前記エキゾーストマニホールドよりも下流側に配置され、排気ガスを浄化する触媒を内部に収容する筒状部を有する触媒ケースと、
当該排気部品における前記少なくとも１つの排気管よりも下流側かつ前記筒状部よりも上流側に位置する部分であって、排気ガスの流れ方向と垂直な当該部分の断面における断面積が下流側に向かって拡大する部分である中間部と、を含み、
前記中間部は、当該中間部を形成する壁部において、曲率が変化する複数の屈折点を有する少なくとも１つの屈折部を有し、
前記中間部を上流側から見た場合、前記中間部の上流側の開口を中心として、前記少なくとも１つの屈折部と対向する位置には、前記少なくとも１つの屈折部が設けられず、
前記少なくとも１つの屈折部は、前記中間部の周方向に沿って円弧状に湾曲する形状である、排気部品。

【請求項2】

内燃機関からの排気ガスを導く排気流路を形成する排気部品であって、
前記排気部品は、
前記内燃機関からの排気ガスが流入する流入口として機能する少なくとも１つの貫通孔が形成されるフランジと、前記少なくとも１つの貫通孔を通過した排気ガスが流入する少なくとも１つの排気管と、を有するエキゾーストマニホールドと、
前記エキゾーストマニホールドよりも下流側に配置され、排気ガスを浄化する触媒を内部に収容する筒状部を有する触媒ケースと、
当該排気部品における前記少なくとも１つの排気管よりも下流側かつ前記筒状部よりも上流側に位置する部分であって、排気ガスの流れ方向と垂直な当該部分の断面における断面積が下流側に向かって拡大する部分である中間部と、を含み、
前記中間部は、当該中間部を形成する壁部において、曲率が変化する複数の屈折点を有する少なくとも１つの屈折部を有し、
前記中間部を上流側から見た場合、前記中間部の上流側の開口を中心として、前記少なくとも１つの屈折部と対向する位置には、前記少なくとも１つの屈折部が設けられず、
前記少なくとも１つの屈折部は、複数の屈折部であり、
当該複数の屈折部は、前記流れ方向に沿って互いに間隔を空けて設けられる、排気部品。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の排気部品であって、
前記屈折部は、前記壁部の一部が内側に凹む凹部である、排気部品。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の排気部品であって、
前記フランジは、板状の部材であり、
前記少なくとも１つの貫通孔は、複数の貫通孔であり、
前記複数の貫通孔に沿った並び方向を前記フランジの長手方向として、
前記屈折部は、前記フランジの前記複数の貫通孔が形成される平面に沿った第１仮想平面に当該排気部品を投影したときに、前記筒状部の中心軸が、前記フランジの前記長手方向の中心を通る線であって、前記長手方向と直交する線である第１中心線からズレて配置される場合、前記中間部における前記第１中心線側の範囲に位置する、排気部品。

【請求項5】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の排気部品であって、
前記フランジは、板状の部材であり、
前記少なくとも１つの貫通孔は、複数の貫通孔であり、
前記複数の貫通孔に沿った並び方向である前記フランジの長手方向に対して直交する方向であって、前記フランジの前記複数の貫通孔が形成される平面に沿った方向を前記フランジの短手方向として、
前記屈折部は、前記平面に沿った第１仮想平面に直交する面であって、前記短手方向に沿った面である第２仮想平面に当該排気部品を投影したときに、前記筒状部の中心軸が、前記フランジの前記短手方向の中心を通る線であって、前記短手方向と直交する線である第２中心線に対して傾斜して配置される場合、前記中間部における前記フランジ側の範囲に位置する、排気部品。

【請求項6】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の排気部品であって、
前記フランジは、板状の部材であり、
前記少なくとも１つの貫通孔は、複数の貫通孔であり、
前記複数の貫通孔に沿った並び方向を前記フランジの長手方向として、
前記長手方向に対して直交する方向であって、前記フランジの前記複数の貫通孔が形成される平面に沿った方向を前記フランジの短手方向として、
前記屈折部は、前記平面に沿った第１仮想平面に当該排気部品を投影したときに、前記筒状部の中心軸が、前記フランジの前記長手方向の中心を通る線であって、前記長手方向と直交する線である第１中心線からズレて配置される状態、かつ、前記第１仮想平面に直交する面であって、前記短手方向に沿った面である第２仮想平面に当該排気部品を投影したときに、前記中心軸が、前記フランジの前記短手方向の中心を通る線であって、前記短手方向と直交する線である第２中心線に対して傾斜して配置される状態にある場合、前記中間部における前記第１中心線側の範囲、かつ、前記中間部における前記フランジ側の範囲に位置する、排気部品。

【請求項7】

請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の排気部品であって、
前記屈折部は、前記中間部の周方向に沿った方向に長さを有する、排気部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、排気部品に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、触媒を収容する筒状容器と、筒状容器の上部開口部に溶接され、エキゾーストマニホールドと連結する上流側ディフューザと、筒状容器の下部開口部に溶接される下流側ディフューザと、を備えるマニホールドコンバータが開示されている。上流側ディフューザの下部開口部には、当該上流側ディフューザの剛性を高めて下部開口部の排気ガスの熱による変形を防止するために、内側へ折り曲げされた補強フランジが、下部開口部の全周に亘って一体に形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開平５－３８３１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述したマニホールドコンバータには、排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びが生じる。そして、当該マニホールドコンバータが他の部材に締結されていることで、当該熱伸びが制限される結果、当該マニホールドコンバータに熱応力が加わる。この熱応力によって、例えば、周囲の部分と比較して縮径されている部分や剛性が低い部分などの脆弱な部分を有する上流側ディフューザに破損等が生じる可能性があるという問題があった。

【0005】

本開示の一局面は、排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びに起因して発生する熱応力による排気部品の破損を抑制する技術を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、内燃機関からの排気ガスを導く排気流路を形成する排気部品であって、エキゾーストマニホールドと、触媒ケースと、中間部と、を含む。エキゾーストマニホールドは、内燃機関からの排気ガスが流入する流入口として機能する少なくとも１つの貫通孔が形成されるフランジと、少なくとも１つの貫通孔を通過した排気ガスが流入する少なくとも１つの排気管と、を有する。触媒ケースは、エキゾーストマニホールドよりも下流側に配置され、排気ガスを浄化する触媒を内部に収容する筒状部を有する。中間部は、当該排気部品における少なくとも１つの排気管よりも下流側かつ筒状部よりも上流側に位置する部分であって、排気ガスの流れ方向と垂直な当該部分の断面における断面積が下流側に向かって拡大する部分である。また、中間部は、当該中間部を形成する壁部において、曲率が変化する複数の屈折点を有する屈折部を有する。

【0007】

このような構成では、排気部品の排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びに起因して発生する熱応力によって破損しやすいと考えられる中間部に屈折部が設けられる。このため、当該熱応力が中間部に加わったとしても、屈折部が有する複数の屈折点において、熱応力が分散されやすい。したがって、排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びに起因して発生する熱応力による排気部品の破損を抑制することができる。

【0008】

本開示の一態様では、屈折部は、壁部の一部が内側に凹む凹部であってもよい。このような構成では、中間部に設けられる凹部によって、熱応力による排気部品の破損を抑制することができる。なお、中間部における相対的に断面積が小さい部分である上流側の部分に凹部が設けられる場合、中間部にかかる熱応力を緩和するのに特に有効である。

【0009】

本開示の一態様では、フランジは、板状の部材であってもよい。少なくとも１つの貫通孔は、複数の貫通孔であってもよい。複数の貫通孔に沿った並び方向をフランジの長手方向としてもよい。屈折部は、フランジの複数の貫通孔が形成される平面に沿った第１仮想平面に排気部品を投影したときに、筒状部の中心軸が、フランジの長手方向の中心を通る線であって、長手方向と直交する線である第１中心線からズレて配置される場合、中間部における第１中心線側の範囲に位置してもよい。

【0010】

このような構成では、第１仮想平面において筒状部の中心軸が第１中心線からズレて配置される。このような場合、中間部における第１中心線側の範囲に、当該熱伸びに起因して発生する熱応力が加わりやすい。したがって、上述したように筒状部が配置される構成においては熱応力が加わりやすい中間部における第１中心線側の範囲に屈折部が位置することで、中間部にかかる当該熱応力を緩和することができる。

【0011】

本開示の一態様では、フランジは、板状の部材であってもよい。少なくとも１つの貫通孔は、複数の貫通孔であってもよい。複数の貫通孔に沿った並び方向であるフランジの長手方向に対して直交する方向であって、フランジの複数の貫通孔が形成される平面に沿った方向をフランジの短手方向としてもよい。屈折部は、フランジの複数の貫通孔が形成される平面に沿った第１仮想平面に直交する面であって、短手方向に沿った面である第２仮想平面に排気部品を投影したときに、筒状部の中心軸が、フランジの短手方向の中心を通る線であって、短手方向と直交する線である第２中心線に対して傾斜して配置される場合、中間部におけるフランジ側の範囲に位置してもよい。

【0012】

このような構成では、第２仮想平面において筒状部の中心軸が第２中心線に対して傾斜して配置される。このような場合、中間部におけるフランジ側の範囲に、当該熱伸びに起因して発生する熱応力が加わりやすい。したがって、上述したように筒状部が配置される構成においては熱応力が加わりやすい中間部におけるフランジ側の範囲に屈折部が位置することで、中間部にかかる当該熱応力を緩和することができる。

【0013】

本開示の一態様では、フランジは、板状の部材であってもよい。少なくとも１つの貫通孔は、複数の貫通孔であってもよい。複数の貫通孔に沿った並び方向をフランジの長手方向としてもよい。長手方向に対して直交する方向であって、フランジの複数の貫通孔が形成される平面に沿った方向をフランジの短手方向としてもよい。屈折部は、フランジの複数の貫通孔が形成される平面に沿った第１仮想平面に排気部品を投影したときに、筒状部の中心軸が、フランジの長手方向の中心を通る線であって、長手方向と直交する線である第１中心線からズレて配置される状態、かつ、第１仮想平面に直交する面であって、短手方向に沿った面である第２仮想平面に排気部品を投影したときに、筒状部の中心軸が、フランジの短手方向の中心を通る線であって、短手方向と直交する線である第２中心線に対して傾斜して配置される状態にある場合、中間部における第１中心線側の範囲、かつ、中間部におけるフランジ側の範囲に位置してもよい。

【0014】

このような構成では、第１仮想平面において筒状部の中心軸が第１中心線からズレて配置され、かつ、第２仮想平面において筒状部の中心軸が第２中心線に対して傾斜して配置される。このような場合、中間部における第１中心線側の範囲かつフランジ側の範囲に、排気部品の排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びに起因して発生する熱応力が加わりやすい。したがって、上述したように筒状部が配置される構成においては熱応力が加わりやすい中間部における第１中心線側の範囲かつフランジ側の範囲に屈折部が位置することで、中間部にかかる当該熱応力を緩和することができる。

【0015】

本開示の一態様では、屈折部は、中間部の周方向に沿った方向に長さを有してもよい。このような構成では、屈折部が中間部の周方向に沿って延びる。このため、屈折部が排気ガスの流れ方向に沿って延びる構成と比較して、屈折部により中間部にかかる応力の分散を図りつつ、当該屈折部が設けられる部分周辺の中間部の剛性も保ちやすくできる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】排気部品を示す正面図である。

【図2】排気部品を示す側面図である。

【図3】背面側からみた排気部品を示す斜視図である。

【図4】エキゾーストマニホールドの一部が透過的に示された排気部品を示す上面図である。

【図5】上流側コーンを示す上面図である。

【図6】図５のＶＩ―ＶＩ断面図である。

【図7】図７Ａは触媒ケースの変形例を示す図である。図７Ｂはエキゾーストマニホールドの変形例を示す図である。図７Ｃはエキゾーストマニホールドの別の変形例を示す図である。図７Ｄはエキゾーストマニホールドの更に別の変形例を示す図である。

【図8】図８Ａは本実施形態の排気部品の第１配置状態を模式的に示す図である。図８Ｂは本実施形態の排気部品の第２配置状態を模式的に示す図である。図８Ｃは排気部品の配置状態の変形例を模式的に示す図である。図８Ｄは排気部品の配置状態の別の変形例を模式的に示す図である。図８Ｅは排気部品の配置状態の更に別の変形例を模式的に示す図である。

【図9】図９Ａは互いに平行に配置される２つの触媒ケースを備える排気部品を模式的に示す図である。図９Ｂは互いに垂直に配置される２つの触媒ケースを備える排気部品を模式的に示す図である。

【図10】上流側コーンに２つの屈折部が互いに平行に並んで設けられる構成を示す図である。

【図11】図１０のＸＩ―ＸＩ断面図である。

【図12】上流側コーンに２つの屈折部が周方向に間隔を空けて並んで設けられる構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．構成］
［１－１．全体構成］
図１～図４に示す排気部品１００は、車両の内燃機関が有する複数の気筒、例えば４つの気筒のそれぞれから排出された排気ガスを車両の外へ導くための排気流路の一部を形成する。排気部品１００は、上流側フランジ１と、エキゾーストマニホールド２と、上流側コーン３と、触媒ケース４と、下流側コーン５と、管状部材６と、下流側フランジ７と、を備える。

【0018】

上流側フランジ１は、金属製の板状の部材である。上流側フランジ１は、その一部が車両の内燃機関側に固定される。図３に示すように、上流側フランジ１には、内燃機関の各気筒からの排気ガスが流入する流入口として機能する複数の貫通孔、例えば４つの貫通孔１１～１４が形成されている。上流側フランジ１は、４つの貫通孔１１～１４に沿った並び方向に長さを有する。各貫通孔１１～１４には、図１に示すように、後述する４つの排気管２１～２４の上流側端部が接続される。

【0019】

以下の説明では、４つの貫通孔１１～１４に沿った並び方向を上流側フランジ１の長手方向とし、長手方向に対して直交する方向であって、上流側フランジ１の４つの貫通孔１１～１４が形成される面であるフランジ平面１５に沿った方向を上流側フランジ１の短手方向とする。また、フランジ平面１５に沿った面を図１に示す第１仮想平面Ｐ１とし、第１仮想平面Ｐ１に直交する面であって、短手方向に沿った面を図２に示す第２仮想平面Ｐ２とする。なお、排気部品１００を流れる排気ガスは、図２に示す矢印「Ｇ」のように、上流側フランジ１に流れ込む。

【0020】

エキゾーストマニホールド２は、金属製の部材であり、図１に示すように、上流側フランジ１に接続される。エキゾーストマニホールド２は、本実施形態では、４つの気筒に対応した４つの排気流路を１つの排気流路に集約させるように、内燃機関の各気筒から流出した排気ガスを合流させる排気流路を形成する。エキゾーストマニホールド２は、４つの排気管２１～２４と、合流部２５と、を有する。各排気管２１～２４には、４つの貫通孔１１～１４を通過した排気ガスが流入する。合流部２５は、４つの排気管２１～２４から流出した排気ガスを合流させるための排気流路を形成する排気管である。

【0021】

上流側コーン３は、エキゾーストマニホールド２の下流側、かつ、後述する触媒ケース４よりも上流側に位置し、エキゾーストマニホールド２及び触媒ケース４を接続する。具体的には、上流側コーン３は、金属製の部材であり、エキゾーストマニホールド２の合流部２５の下流側端部に接続される。上流側コーン３は、筒状であり、排気流路の直径が下流側に向かうに従い大きくなるテーパ状の形状を有する。つまり、排気ガスの流れ方向と垂直な当該上流側コーン３の断面における断面積は、下流側に向かって拡大する。なお、上流側コーン３は、排気ガスの流れ方向に沿って分割された２つの部品を突き合わせて接合することで筒状に形成されてもよい。上流側コーン３は、合流部２５から流出した排気ガスの排気流路を形成する。図３～図６に示すように、上流側コーン３は、当該上流側コーン３を形成する壁部３１において、曲率が急激に変化する点である複数の屈折点３２１を有する屈折部３２を有する。曲率が急激に変化する点とは、直線状に延びる状態、すなわち曲率がゼロの状態から一定の曲率以上を有するように急激に屈曲する点である。つまり、屈折部３２は、上流側コーン３における排気ガスの流れる方向を導くために必要となる形状とは別に、上流側コーン３に設けられた屈曲した形状の部分である。換言すると、屈折部３２は、主な目的が排気ガスの流れる方向を導くために上流側コーン３に設けられたものではない。

【0022】

図６に示すように、屈折部３２は、壁部３１の一部が内側に凹む形状を有する凹部である。なお、屈折部３２は、壁部３１の一部が外側に突出する形状を有する凸部であってもよい。すなわち、複数の屈折点３２１を有する屈折部３２は、凹部又は凸部である。屈折部３２は、図５に示すように、上流側コーン３の周方向に沿って延びる凹部である。換言すると、屈折部３２に含まれる複数の屈折点３２１は、上流側コーン３の周方向に沿った方向に長さを有する。屈折部３２は、上流側コーン３の周方向の全周の長さにおける、約１／４の程度の長さを有する。屈折部３２は、上流側コーン３における所定の範囲に設けられる。所定の範囲とは、上流側コーン３における上流側フランジ１に対する触媒ケース４の配置に基づき定まる範囲であって、上流側コーン３における断面係数が小さい範囲である。断面係数とは、断面を曲げる応力に対する抵抗性を表す。なお、屈折部３２が設けられる所定の範囲についての詳細は後述する。

【0023】

触媒ケース４は、金属製の部材であり、図１～図３に示すように、上流側コーン３の下流側端部に接続される。触媒ケース４は、円筒状の形状を有する。触媒ケース４は、排気ガスを浄化するための図示しない円柱状の触媒を内部に収容する。

【0024】

下流側コーン５は、金属製の部材であり、触媒ケース４の下流側端部に接続される。下流側コーン５は、筒状であり、排気流路の直径が下流側に向かうに従い小さくなるテーパ状の形状を有する。なお、下流側コーン５は、排気ガスの流れ方向に沿って分割された２つの部品を突き合わせて接合することで筒状に形成されてもよい。下流側コーン５は、触媒によって浄化された排気ガスの排気流路を形成する。

【0025】

管状部材６は、金属製の部材であり、下流側コーン５の下流側端部に接続される。管状部材６は、円筒状の形状を有する。管状部材６は、下流側コーン５から流出した排気ガスの排気流路を形成する。

【0026】

下流側フランジ７は、金属製の板状の部材である。下流側フランジ７は、管状部材６を挿入可能な貫通孔が形成され、当該貫通孔を貫通した状態の管状部材６に固定されている。下流側フランジ７は、その一部が内燃機関側に固定される。

【0027】

［１－２．触媒ケースの配置、及び、屈折部の位置］
本実施形態では、排気部品１００における上流側フランジ１に対して、触媒ケース４は次に説明するように配置される。また、触媒ケース４の配置に対して、屈折部３２は、上流側コーン３における次に説明する所定の範囲に位置する。

【0028】

図１に示すように、触媒ケース４は、第１仮想平面Ｐ１に排気部品１００を投影したときに、触媒ケース４の中心軸Ａが、第１中心線Ｂ１からズレて配置される第１配置状態にある。第１中心線Ｂ１は、上流側フランジ１の長手方向の中心を通る線であって、長手方向と直交する線である。なお、中心軸Ａが第１中心線Ｂ１からズレて配置されるという状態には、第１中心線Ｂ１に対して中心軸Ａが平行に離れて配置される状態、及び、第１中心線Ｂ１に対して中心軸Ａが傾斜して配置される状態を含む。本実施形態では、触媒ケース４は、第１中心線Ｂ１に対して中心軸Ａが平行に離れて配置される状態にある。

【0029】

また、図２に示すように、触媒ケース４は、第２仮想平面Ｐ２に排気部品１００を投影したときに、触媒ケース４の中心軸Ａが、第２中心線Ｂ２に対して傾斜して配置される第２配置状態にある。第２中心線Ｂ２は、上流側フランジ１の短手方向の中心を通る線であって、短手方向と直交する線である。本実施形態では、触媒ケース４は、第２中心線Ｂ２に対して中心軸Ａが直角よりもやや大きい角度で交差し、かつ、下流側に向かうほど第１仮想平面Ｐ１から離れるように配置された状態にある。

【0030】

上述したように、触媒ケース４は第１配置状態かつ第２配置状態で配置される。そのため、図４に示すように、上流側コーン３における所定の範囲とは、上流側コーン３における第１中心線Ｂ１側の第１範囲Ｃ１、かつ、上流側コーン３における上流側フランジ１側の第２範囲Ｃ２の重複する範囲である。屈折部３２は、その範囲に位置する。

【0031】

具体的には、上流側コーン３における第１範囲Ｃ１とは、図４に示すように、排気部品１００を上流側から見た状態において、上流側コーン３における、第２中心線Ｂ２に対して平行な線で上流側コーン３を分割した場合の第１中心線Ｂ１側の範囲である。換言すると、上流側コーン３における第１範囲Ｃ１とは、図５に示す上流側コーン３の上面視において、紙面上側から下側を上下方向及び紙面左側から右側を左右方向とした場合、上流側コーン３における、上流側コーン３を左右方向に半分に分けた場合の左側半分の範囲である。

【0032】

本実施形態では、当該排気部品１００は、上流側フランジ１及び下流側フランジ７によって他の部材に締結されている。このため、図１に示すように、触媒ケース４が第１配置状態にある場合、排気部品１００の排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びが当該締結によって制限されると、図１の矢印で示す圧縮される方向に負荷が加わることで排気部品１００がたわみやすい。つまり、第１仮想平面Ｐ１において、上流側フランジ１の長手方向に対し、触媒ケース４の中心軸Ａが第１中心線Ｂ１からズレて配置される場合に、図１に示す、上流側フランジ１における中心軸Ａからの長さがＬ１である側の反力Ｆ１が中心軸Ａからの長さがＬ２である側の反力Ｆ２よりも小さくなる。ここでいう反力とは、排気部品１００の排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びにより内燃機関に上流側フランジ１が加える力とは反対向きの内燃機関から上流側フランジ１が受ける力である。このため、上流側フランジ１における中心軸Ａからの長さがＬ１である側において、エキゾーストマニホールド２と触媒ケース４とが接近するように負荷が加わることで、エキゾーストマニホールド２と触媒ケース４との間の部分が屈曲するように排気部品１００がたわみやすい。このように排気部品１００がたわむことで、上流側コーン３における第１範囲Ｃ１に、排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びが制限されることで発生する熱応力が加わりやすい。

【0033】

また、上流側コーン３における第２範囲Ｃ２とは、図４に示すように、排気部品１００を上流側から見た状態において、上流側コーン３における、第１仮想平面Ｐ１に対して平行な線で上流側コーン３を分割した場合の上流側フランジ１側の範囲である。換言すると、上流側コーン３における第２範囲Ｃ２とは、図５に示す上流側コーン３の上面視において、紙面上側から下側を上下方向及び紙面左側から右側を左右方向とした場合、上流側コーン３における、上流側コーン３を上下方向に半分に分けた場合の上側半分の範囲である。

【0034】

上述したように、当該排気部品１００は、上流側フランジ１及び下流側フランジ７によって他の部材に締結されている。このため、図２に示すように、触媒ケース４が第２配置状態にある場合、排気部品１００の排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びが当該締結によって抑制されると、図２の矢印で示す圧縮される方向に負荷が加わることで排気部品１００がたわみやすい。このように排気部品１００がたわむことで、上流側コーン３における第２範囲Ｃ２に、排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びが抑制されることで発生する熱応力が加わりやすい。

【0035】

つまり、上述した第１範囲Ｃ１かつ第２範囲Ｃ２の範囲は、触媒ケース４が第１配置状態及び第２配置状態にある場合において、排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びが制限されることで発生する熱応力によって破損しやすいと考えられる上流側コーン３の脆弱な部分である。換言すると、上流側コーン３における第１範囲Ｃ１かつ第２範囲Ｃ２の範囲は、上流側フランジ１に対する触媒ケース４の配置に基づき定まる、排気部品１００における排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びが制限されることで発生する熱応力が加わりやすい範囲である。すなわち、上流側コーン３における第１範囲Ｃ１かつ第２範囲Ｃ２の範囲は、上流側コーン３における断面係数が小さい範囲である。

【0036】

［３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（３ａ）本実施形態では、触媒ケース４よりも縮径された部分を有する上流側コーン３に、複数の屈折点３２１を有する屈折部３２が設けられる。このため、排気部品１００の排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びが、当該排気部品１００が上流側フランジ１及び下流側フランジ７によって他の部材に締結されることで制限された結果発生した熱応力が上流側コーン３に加わったとしても、屈折部３２が有する複数の屈折点３２１において、熱応力が分散されやすい。したがって、排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びに起因して発生する熱応力による排気部品１００の上流側コーン３における破損を抑制することができる。

【0037】

（３ｂ）本実施形態では、触媒ケース４が、排気部品１００を第１仮想平面Ｐ１に投影したときに、第１仮想平面Ｐ１において中心軸Ａが第１中心線Ｂ１からズレて配置される第１配置状態、かつ、排気部品１００を第２仮想平面Ｐ２に投影したときに、第２仮想平面Ｐ２において中心軸Ａが第２中心線Ｂ２に対して傾斜して配置される第２配置状態にある。このため、上流側コーン３の第１範囲Ｃ１かつ第２範囲Ｃ２に、排気部品１００の排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びに起因して発生した熱応力が加わりやすい。したがって、上述したような触媒ケース４が配置される構成において、熱応力が加わりやすい範囲である、上流側コーン３の第１範囲Ｃ１かつ第２範囲Ｃ２の重複する範囲に屈折部３２が位置することで、上流側コーン３にかかる当該熱応力を緩和することができる。

【0038】

（３ｃ）本実施形態では、屈折部３２は、壁部３１の一部が内側に凹む形状を有する凹部である。上流側コーン３に設けられる凹部によって熱応力による排気部品１００の破損を抑制することができる。なお、上流側コーン３における相対的に断面積が小さい部分である上流側の部分に凹部が設けられる場合、上流側コーン３にかかる熱応力を緩和するのに特に有効である。

【0039】

（３ｄ）本実施形態では、屈折部３２が触媒ケース４の周方向に沿って延びる。このため、屈折部が排気ガスの流れ方向に沿って延びる構成と比較して、屈折部３２により上流側コーン３にかかる応力の分散を図りつつ、屈折部３２が設けられる部分周辺の上流側コーン３の剛性も保ちやすくできる。
なお、上流側フランジ１がフランジに相当し、上流側コーン３が中間部に相当する。なお、本実施形態では、触媒ケース４全体が筒状部である。

【0040】

［４．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

【0041】

（４ａ）上記実施形態では、４つの貫通孔１１～１４が設けられ、当該４つの貫通孔１１～１４に沿った並び方向に長さを有する上流側フランジ１の構成を例示したが、上流側フランジの形状及び上流側フランジに設けられる貫通孔の数はこれに限定されるものではない。例えば、貫通孔は、５つ以上又は３つ以下であってもよい。

【0042】

（４ｂ）上記実施形態では、４つの排気管２１～２４を有するエキゾーストマニホールド２と、上流側コーン３と、触媒ケース４と、を排気部品１００が備える構成を例示したが、排気部品１００の構成はこれに限定されるものではない。なお、図示は省略するが、下記に示す図７Ａ～図７Ｄの排気部品１００ａ～１００ｄにおいても、排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びに起因して発生する熱応力によって破損しやすいと考えられる所定の範囲に屈折部３２が設けられる。

【0043】

例えば、図７Ａに示す排気部品１００ａのように、上流側フランジ１ａと、エキゾーストマニホールド２ａと、触媒ケース４ａと、を備える構成であってもよい。上流側フランジ１ａには、３つの貫通孔が設けられる。エキゾーストマニホールド２ａは、上流側フランジ１ａに設けられる３つの貫通孔に接続する３つの排気管を有し、３つの排気管から流れる排気ガスを合流させる排気流路を形成する。触媒ケース４ａは、エキゾーストマニホールド２ａと接続する上流側端部が上流側に向かって縮径するような形状を有する。つまり、上流側コーン３を有しない構成において、触媒ケース４ａが本実施形態の上流側コーン３に相当する形状の部分を有していてもよい。

【0044】

また、例えば、図７Ｂに示す排気部品１００ｂのように、上流側フランジ１ｂと、エキゾーストマニホールド２ｂと、上流側コーン３と、触媒ケース４と、を備える構成であってもよい。上流側フランジ１ｂには、内燃機関の複数の気筒からの排気ガスを集約可能な１つの貫通孔が設けられる。エキゾーストマニホールド２ｂは、上流側フランジ１ｂに設けられる１つの貫通孔に接続する１つの排気管により形成される。なお、エキゾーストマニホールド２ｂは、排気ガスの流れ方向に沿って分割された２つの部品を突き合わせて接合するように形成されていてもよい。すなわち、エキゾーストマニホールド２ｂは、排気ガスの流れ方向に垂直な断面がＵ字状の２つの部品を突き合わせて筒状に形成されていてもよい。

【0045】

また、例えば、図７Ｃに示す排気部品１００ｃのように、上流側フランジ１ｂと、エキゾーストマニホールド２ｃと、触媒ケース４と、を備える構成であってもよい。エキゾーストマニホールド２ｃは、上流側フランジ１ｂに設けられる１つの貫通孔に接続する１つの排気管であって、触媒ケース４と接続する下流側端部が下流側に向かって拡径するような形状を有する。つまり、上流側コーン３を有しない構成において、エキゾーストマニホールド２ｃが本実施形態の上流側コーン３に相当する形状の部分を有していてもよい。なお、エキゾーストマニホールド２ｃは、排気ガスの流れ方向に沿って分割された２つの部品を突き合わせて形成されるモナカ構造としてもよい。

【0046】

また、図７Ｄに示す排気部品１００ｄのように、上流側フランジ１ｂに設けられる１つの貫通孔に接続する１つの排気管であって、触媒ケース４と接続する下流側端部が下流側に向かって拡径するような形状を有するエキゾーストマニホールド２ｄは、排気ガスの流れ方向に沿って分割された２つの部品の割方向の向きが、図７Ｃのエキゾーストマニホールド２ｃとは異なるように形成されてもよい。

【0047】

（４ｃ）上記実施形態では、触媒ケース４と上流側フランジ１とが、図８Ａの模式図で示す第１配置状態、かつ、図８Ｂの模式図で示す第２配置状態で、車両に搭載される排気部品１００の車載状態を示したが、排気部品の車載状態はこれに限定されるものではない。なお、図示は省略するが、下記に示す図８Ｃ～図８Ｅの排気部品１００ｅ～１００ｇにおいても、排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びに起因して発生する熱応力によって破損しやすいと考えられる所定の範囲に屈折部３２が設けられる。

【0048】

例えば、触媒ケース４が、第１配置状態及び第２配置状態のいずれか一方の配置状態にあってもよい。
また、例えば、図８Ｃの模式図で示す排気部品１００ｅの車載状態のように、触媒ケース４が、第１仮想平面Ｐ１において触媒ケース４の中心軸Ａが第１中心線Ｂ１からズレて配置されない配置状態、かつ、図８Ｂの模式図で示す第２配置状態にあってもよい。換言すると、触媒ケース４が、第１仮想平面Ｐ１において触媒ケース４の中心軸Ａが第１中心線Ｂ１と一致する配置状態、かつ、図８Ｂの模式図で示す第２配置状態にあってもよい。

【0049】

また、例えば、図８Ｄの模式図で示す排気部品１００ｆの車載状態のように、触媒ケース４が、第１仮想平面Ｐ１において触媒ケース４の中心軸Ａが上流側フランジ１の長手方向の中心を通り、かつ、当該中心軸Ａが第１中心線Ｂ１に対して傾斜して配置される配置状態にあってもよい。

【0050】

また、図８Ｅの模式図で示す排気部品１００ｇの車載状態のように、触媒ケース４の下流側の排気流路、より具体的には下流側コーン５の排気ガスが流出する側の開口部が、内燃機関側を向かずに配置される配置状態にあってもよい。

【0051】

（４ｄ）上記実施形態では、触媒ケース４を１つ備える排気部品１００の構成を例示したが、排気部品１００の構成はこれに限定されるものではない。例えば、図９Ａに示す排気部品１００ｈのように、互いに平行に配置される２つの触媒ケース４ｂ、４ｃを備えてもよい。また、例えば、図９Ｂに示す排気部品１００ｉのように、互いに垂直に配置される２つの触媒ケース４ｂ、４ｃを備えてもよい。なお、図示は省略するが、図９Ａ及び図９Ｂの排気部品１００ｈ，１００ｉにおいても、上流側フランジ１と１つめの触媒ケース４ｂとの間の部分であって、排気ガスの流れ方向に沿った熱伸びに起因して発生する熱応力によって破損しやすいと考えられる所定の範囲に屈折部３２が設けられる。

【0052】

（４ｅ）上記実施形態では、上流側コーン３に１つの屈折部３２が上流側コーン３ａの周方向に沿って延びるように設けられる構成を例示したが、上流側コーンに設けられる屈折部の構成はこれに限定されるものではない。

【0053】

例えば、図１０及び図１１に示すように、上流側コーン３ａに、排気ガスの流れ方向に沿って、２つの屈折部３２ａ，３２ｂが間隔を空けて設けられてもよい。２つの屈折部３２ａ，３２ｂは、どちらも、上流側コーン３ａの周方向に沿った方向に長さを有する。
また、例えば、図１２に示すように、上流側コーン３ｂに、上流側コーン３ｂの周方向に沿って２つの屈折部３２ｃ、３２ｄが間隔を空けて設けられていてもよい。

【0054】

（４ｆ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

【符号の説明】

【0055】

１，１ａ，１ｂ…上流側フランジ、２，２ａ～２ｄ…エキゾーストマニホールド、３，３ａ，３ｂ…上流側コーン、４，４ａ～４ｃ…触媒ケース、５…下流側コーン、６…管状部材、７…下流側フランジ、１１～１４…貫通孔、１５…フランジ平面、２１～２４…排気管、２５…合流部、３１…壁部、３２，３２ａ～３２ｃ…屈折部、１００，１００ａ～１００ｉ…排気部品、屈折点３２１、Ａ…中心軸、Ｂ１…第１中心線、Ｂ２…第２中心線、Ｃ１…第１範囲、Ｃ２…第２範囲、Ｆ１，Ｆ２…反力、Ｐ１…第１仮想平面、Ｐ２…第２仮想平面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】