(57)【要約】【課題】  集合部に触媒を備えている場合に、共振により片持支持２次振動モードの大きな振動が発生することを抑制すること。【解決手段】  排気集合管１は、集合部４に触媒５を備え、取付部２を支持点とした片持支持２次振動モードの振動周波数が、エンジン５０の異音発生周波数帯の上限周波数以上になるように触媒５の位置が決定されている。触媒５の位置を決定するにあたっては、異音発生周波数帯に含まれる場合の片持支持２次振動モードの振動周波数を周波数ｆとし、片持支持２次振動モードの振動周波数が周波数ｆである場合の触媒５を後端とする全長を長さＬとした場合に、周波数ｆを異音周波数帯の上限周波数以上の周波数で割った上で、Ｌに乗じることによって求められる長さＬ´を前記全長とし、さらに前記全長がＬである場合に対して、集合部４Ｘのうち、触媒５よりも上流側の部分の長さをＬとＬ´との差分だけ短縮した。【選択図】  図１
2010090741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集合部に触媒を備え、
エンジンに取り付けられる部分を支持点とした片持支持２次振動モードの振動周波数が、前記エンジンの異音発生周波数帯の上限周波数以上になるように、前記触媒の位置を決定するとともに、
前記触媒の位置を決定するにあたって、前記異音発生周波数帯に含まれる場合の前記振動周波数を周波数ｆとし、前記振動周波数が周波数ｆである場合の前記触媒を後端とする全長を長さＬとした場合に、前記周波数ｆを前記異音周波数帯の上限周波数以上の周波数で割った上で、前記長さＬに乗じることによって求められる長さＬ´を前記全長とし、
さらに前記全長が前記長さＬである場合に対して、前記集合部のうち、前記触媒よりも上流側の部分の長さを前記長さＬと前記長さＬ´との差分だけ短縮したことを特徴とするエンジンの排気集合管。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの排気集合管であって、
前記エンジンがＶ型６気筒のエンジンであり、
前記異音発生周波数帯が、５５０Ｈｚから８５０Ｈｚまでの異音発生周波数で構成される周波数帯であることを特徴とするエンジンの排気集合管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの排気集合管に関し、特に集合部に触媒を備えるエンジンの排気集合管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンには一般に各気筒で発生した燃焼ガスを合流させるための排気集合管（エキゾーストマニホールド）が設けられている。また、従来から集合部（各気筒に分岐した配管それぞれが集合した後の部分）に触媒を備えた排気集合管も知られている。この点、排気管路長を短縮する点で本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献１で提案されている。またこのほか、排気集合管で発生する振動音や騒音などの音を対象とした技術であるという点で本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献２から４までで提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−３３２１３３号公報
【特許文献２】特開２０００−１４５４４８号公報
【特許文献３】特開２００３−２６９１６０号公報
【特許文献４】特開２００７−０６４０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、集合部に触媒を備える排気集合管では、エンジンに取り付けられる部分（以下、単に取付部とも称す）を支持点とし、触媒が大きく上下左右に振動する片持支持２次振動モードの大きな振動が発生することがある。具体的には例えばＶ字型６気筒のエンジンでは、主軸受の打音の大放出部位が排気集合管となることから、主軸受の打音が形成する異音発生周波数帯において、共振による片持支持２次振動モードの大きな振動が排気集合管に発生することがある。すなわち、このようなＶ型６気筒エンジンにおいては、触媒の配置上、排気集合管の片持支持２次振動モードの振動周波数が、主軸受の打音が形成する異音発生周波数帯に含まれる異音発生周波数と同じになる蓋然性が高い。そして、このため当該異音発生周波数付近で共振によって片持支持２次振動モードの大きな振動が発生し、排気集合管に振動騒音等の異音が発生する点で問題があった。
なお、これに対しては、例えば排気集合管をステーで固定することで対策することも考えられる。すなわち排気集合管をステーで固定すれば、直接的に振動を抑制することができ、或いは片持支持２次振動モードの振動周波数を高めることで、共振の発生を回避することができるといえる。しかしながらこの場合には、高温にさらされる排気集合管の熱変形の自由度がステーによる固定で低下し、この結果、排気集合管に亀裂が生じる虞があるなど信頼性の面で問題があった。
【０００５】
そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、集合部に触媒を備えている場合に、共振により片持支持２次振動モードの大きな振動が発生することを抑制でき、以って振動騒音等の異音が発生することを抑制できるエンジンの排気集合管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明のエンジンの排気集合管は、集合部に触媒を備え、
エンジンに取り付けられる部分を支持点とした片持支持２次振動モードの振動周波数が、前記エンジンの異音発生周波数帯の上限周波数以上になるように、前記触媒の位置を決定するとともに、前記触媒の位置を決定するにあたって、前記異音発生周波数帯に含まれる場合の前記振動周波数を周波数ｆとし、前記振動周波数が周波数ｆである場合の前記触媒を後端とする全長を長さＬとした場合に、前記周波数ｆを前記異音周波数帯の上限周波数以上の周波数で割った上で、前記長さＬに乗じることによって求められる長さＬ´を前記全長とし、さらに前記全長が前記長さＬである場合に対して、前記集合部のうち、前記触媒よりも上流側の部分の長さを前記長さＬと前記長さＬ´との差分だけ短縮したことを特徴とする。
【０００７】
また本発明は前記エンジンがＶ型６気筒のエンジンであり、前記異音発生周波数帯が、５５０Ｈｚから８５０Ｈｚまでの異音発生周波数で構成される周波数帯である構成であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、集合部に触媒を備えている場合に、共振により片持支持２次振動モードの大きな振動が発生することを抑制でき、以って振動騒音等の異音が発生することを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【００１０】
図１はエンジンの排気集合管（以下、単に排気集合管と称す）をエンジン５０とともに模式的に示す図である。具体的には図１では、図１（ａ）で本実施例に係る排気集合管１を、図１（ｂ）で従来の排気集合管として排気集合管１Ｘをそれぞれ示している。エンジン５０はＶ型６気筒のエンジンであり、排気集合管１、１Ｘはともにエンジン５０に設けられた２つバンクのうち、一方のバンクに対して取り付けられる。なお、図１では一方のバンクに対して取り付けられた排気集合管１または１Ｘのみを示しているが、他方のバンクに対しても同様にして排気集合管が取り付けられる。
【００１１】
図１（ｂ）に示すように排気集合管１Ｘは取付部２と、エンジン５０の各気筒に分岐した配管それぞれからなるブランチ部３と、各気筒に分岐した配管それぞれが集合した後の部分である集合部４Ｘと、集合部４Ｘに設けられた触媒５とを有して構成されている。この点、触媒５は本実施例では集合部４Ｘに設けられると同時に、排気集合管１Ｘの後端位置に設けられた形となっている。これに対して、排気集合管１は図１（ａ）に示すようにその集合部が集合部４Ｘの代わりに集合部４となっている点で、排気集合管１Ｘとは異なるものとなっている。集合部４は後述するようにして集合部４Ｘのうち、触媒５よりも上流側の部分の長さを短縮したものとなっている。
【００１２】
図１（ｂ）に示すように、長さＬは触媒５を後端とする排気集合管１Ｘの全長であり、具体的には各気筒それぞれに配管が分岐したブランチ部３の先端から、触媒５（具体的にはここではリヤフランジ部５ａ）までの長さとなっている。この点、本実施例ではさらに具体的には、＃１気筒、＃２気筒および＃３気筒に対応するブランチ部３ａ、３ｂおよび３ｃのうち、ブランチ部３ａの先端から触媒５のリヤフランジ部５ａまでの長さを長さＬとしている。一方、触媒５を後端とする排気集合管１の全長である長さＬ´も、これに対応させて図１（ａ）に示すように＃１気筒に対応するブランチ部３ａの先端から触媒５のリヤフランジ部５ａまでの長さとしている。なお、触媒を後端とする全長とは、仮に触媒が排気集合管の後端位置に配置されていない場合には、触媒よりも下流側の部分の長さを含まないことを意味するものである。
【００１３】
エンジン５０では、主軸受の打音が異音発生周波数帯を形成する。具体的にはエンジン５０では、５５０Ｈｚから８５０Ｈｚまでの異音発生周波数で構成される異音発生周波数帯を形成する７００Ｈｚ帯打音が、主軸受の打音として発生し、この７００Ｈｚ帯打音が異音発生周波数帯を形成する。そして、図１（ｂ）に示す排気集合管１Ｘでは、片持支持２次振動モードの振動周波数が、触媒５の配置上、７００Ｈｚ帯打音が形成する異音発生周波数帯に含まれる異音発生周波数（ここでは７００Ｈｚ）と同じになっている。このため、排気集合管１Ｘでは、主軸受の打音が形成する異音発生周波数が７００Ｈｚ付近になった場合に、共振によって片持支持２次振動モードの大きな振動が発生し、この結果、振動騒音等の異音が発生する。
【００１４】
これに対して図１（ａ）に示す排気集合管１では、取付部２を支持点とした片持支持２次振動モードの振動周波数が、異音発生周波数帯の上限周波数（ここでは８５０Ｈｚ）以上になるように、触媒５の位置が決定されている。このように触媒５の位置を決定するにあたっては、具体的にはまず以下に示すようにして排気集合管１の長さＬ´を求める。
【００１５】
図２は排気集合管１Ｘおよび１の片持支持２次振動モードの振動波形を模式的に示す図である。排気集合管１Ｘの長さＬは、図２（ａ）に示すように片持支持２次振動モードの振動の波長をλとすると、０．７５λとなる。またこのときの片持支持２次振動モードの振動周波数を周波数ｆとする。一方、排気集合管１の長さＬ´は、図２（ｂ）に示すように片持支持２次振動モードの振動の波長をλ´とすると、０．７５λ´となる。したがって、長さＬの逆数と長さＬ´の逆数との比はそのまま周波数比となる。
これを踏まえた上で、全長をＬ´とする排気集合管１では、片持支持２次振動モードの振動周波数を異音発生周波数帯の上限周波数（ここでは８５０Ｈｚ）以上になるようにすることから、このような全長Ｌ´を求めるにあたっては、次の式（１）に示す関係が成立する。
１／Ｌ：１／Ｌ´＝ｆ：８５０Ｈｚ以上        ・・・式（１）
この式１（１）を変形すると、次の式（２）が得られる。
Ｌ´＝ｆ／８５０Ｈｚ以上×Ｌ                ・・・式（２）
すなわち、長さＬ´は周波数ｆを異音周波数帯の上限周波数以上の周波数（ここでは８５０Ｈｚ以上）で割った上で、長さＬに乗じることによって求めることができる。
【００１６】
そして、触媒５の位置を決定するにあたっては、このようにして長さＬ´を求めた上で、さらに触媒５を後端とする全長が長さＬである場合に対して（すなわち排気集合管１Ｘである場合に対して）、集合部４Ｘのうち、触媒５よりも上流側の部分の長さを長さＬと長さＬ´との差分だけ短縮することで（換言すれば、長さＬと長さＬ´との差分だけ触媒５を前出しすることで）決定することができる。
具体的には本実施例では長さＬが７６０ｍｍ、周波数ｆが７００Ｈｚとなっていることから、異音発生周波数帯の上限周波数以上の周波数を８５０Ｈｚとした場合には、式（２）から長さＬ´をおよそ６２５ｍｍと求めることができる。そして、７６０ｍｍと６２５ｍｍとの差分である１３５ｍｍ分だけ、触媒５よりも上流側の部分の長さを短縮することで、触媒５の位置を決定することができる。
このように触媒５の位置を決定した排気集合管１では、片持支持２次振動モードの振動周波数が、異音発生周波数帯の上限周波数以上になる。このため排気集合管１は、共振により片持支持２次振動モードの大きな振動が発生することを抑制でき、以って振動騒音等の異音が発生することを抑制できる。
【００１７】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば上述した実施例ではＶ型６気筒のエンジンで問題となり易い７００Ｈｚ帯打音が形成する異音発生周波数帯で共振する場合について詳述したが、請求項１記載の本発明にあっては、エンジンはＶ型６気筒のエンジン以外のその他のエンジンであってもよく、またエンジンの異音発生周波数帯も特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】排気集合管をエンジン５０とともに模式的に示す図である。
【図２】排気集合管１Ｘおよび１の片持支持２次振動モードの振動波形を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    排気集合管
２    取付部
３    ブランチ部
４    集合部
５    触媒
５０  エンジン
【図１】
2010090741.tif 000003
【図２】
2010090741.tif 000004