(57)【要約】【課題】排気管全体の剛性の確保と軽量化とを両立する。【解決手段】集結路（排気管構造）１２ｂは、互いに係合することで排気ガスを流通させる管を形成し、それぞれが排気ガスの流路に亘って延在する第１排気管部１２ｄおよび第２排気管部１２ｅを備え、第１排気管部と、第２排気管部とは板厚が異なっている。このように異なる板厚の排気管部（第１排気管部、第２排気管部）同士を組み合わせることで、車両に応じて必要とされる排気管１０全体の剛性を確保しつつ、軽量化を図ることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関から排出される排気ガスを該車両の外部に送出する排気管構造であって、
互いに係合することで前記排気ガスを流通させる管を形成し、それぞれが該排気ガスの流路に亘って延在する第１排気管部および第２排気管部を備え、
前記第１排気管部と、前記第２排気管部とは板厚が異なることを特徴とする排気管構造。
【請求項２】
前記第１排気管部は、前記第２排気管部よりも板厚が厚く、
前記第１排気管部は、前記第２排気管部よりも鉛直下方に位置することを特徴とする請求項１に記載の排気管構造。
【請求項３】
前記第１排気管部および前記第２排気管部は、前記排気ガスの送出方向が転換する位置に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の排気管構造。
【請求項４】
前記第１排気管部および前記第２排気管部は、前記内燃機関に接続される複数の排気流路が集結する位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の内燃機関から排出される排気ガスを車両の外部に送出する排気管構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン（内燃機関）から排出された排気ガスを外部に送出する排気管は、排気ガスの脈動やエンジンの振動によって生じる騒音や振動の影響を受け難い剛性（固有振動数）を得られるように板厚が設定されていた。例えば、エンジンの振動数より排気管の固有振動数が高くなるように板厚が厚く設定されていた（例えば、特許文献１および特許文献２）。
【０００３】
一方、排気管は、車両の軽量化に伴って、材料の板厚が薄くされることが希求されている。そこで、特許文献３のように、複数の部分管が排気ガスの送出方向に複数接続された排気管に対し、部分管単位で板厚を薄くして、排気管全体の質量を軽量化する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−１４５６２４号公報
【特許文献２】特開平６−３１８５２号公報
【特許文献３】特開平６−１１７２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、エンジンから伝達される振動の影響を受け難くしつつ、かつ、軽量化を図るために、排気管は、排気管全体の固有振動数がエンジンの振動数に含まれないような剛性を確保して、さらに、可能な限り薄い板厚に設計されなければならない。
【０００６】
しかし、特許文献３の技術では、部分管単位でしか板厚を変更することができなかったので、剛性の確保を優先すると、それによって各部分管の板厚が自ずと定まってしまい、適切に軽量化を図ることができなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題に鑑み、排気管全体の剛性の確保と軽量化とを両立可能な排気管構造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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の、車両の内燃機関から排出される排気ガスを車両の外部に送出する排気管構造は、互いに係合することで排気ガスを流通させる管を形成し、それぞれが排気ガスの流路に亘って延在する第１排気管部および第２排気管部を備え、第１排気管部と、第２排気管部とは板厚が異なることを特徴とする。
【０００９】
また、第１排気管部は、第２排気管部よりも板厚が厚く、第１排気管部は、第２排気管部よりも鉛直下方に位置してもよい。
【００１０】
また、第１排気管部および第２排気管部は、排気ガスの送出方向が転換する位置に設けられてもよい。
【００１１】
また、第１排気管部および第２排気管部は、内燃機関に接続される複数の排気流路が集結する位置に設けられてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、排気管全体の剛性の確保と軽量化とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】車両の概略的な構成を示す図である。
【図２】排気管の一部を示す上面図である。
【図３】集結路を説明する図である。
【図４】排気管の固有振動数を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明の限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１５】
図１は、車両１の概略的な構成を示す図である。また、車両１では、図中破線で囲んだ領域にエンジン（内燃機関）Ｅが備えられている。なお、図中上方向を車両１の前方として説明する。
【００１６】
車両１は、図１に示すように、エンジンＥと、車輪２と、排気管１０とを含んで構成される。エンジンＥは、車両１の前方側における幅方向略中央に配されている。また、エンジンＥは、例えば、レシプロエンジンであって、燃焼室の内部で吸気・圧縮・燃焼・排気行程が行われて、ピストンが往復運動を行う。ピストンの往復運動は、クランクシャフトの回転運動に変換され、その回転運動が変速機および車輪２に伝達されて、車両１が走行する。また、エンジンＥは、例えば、クランクシャフトの両側に気筒が水平に配設された水平対向エンジンであり、その鉛直下方に排気管１０が配される。
【００１７】
排気管１０は、エンジンＥから排出される排気ガスを、車両１の前方側から後方側に向けて流通させ、車両１の後方側から車両１の外部に送出する。
【００１８】
図２は、排気管１０の一部を示す上面図である。図２に示すように、排気管１０は、エキゾーストマニホールド部１２と、触媒装置１４と、送出管１６とを含んで構成される。
【００１９】
エキゾーストマニホールド部１２は、４本の排気流路１２ａと、４本の排気流路１２ａを２本ずつ集結（合流）させる２つの集結路１２ｂと、２つの集結路１２ｂをさらに１本に集結させる集結路１２ｃとを含んで構成される。また、エキゾーストマニホールド部１２は、例えば、触媒反応に必要な排気ガスの温度を保持（保温および外部から断熱）するために２重構造で形成されたり、断熱材が設けられたりしている。
【００２０】
触媒装置１４は、例えば、三元触媒（Three-Way Catalyst）であって、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒を排気ガスと接触する位置に配して構成され、エンジンＥから排出された排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する。触媒装置１４により有害物質が除去された排気ガスは、送出管１６を通じて車両１の外部に送出される。
【００２１】
以上の構成より、エンジンＥから排出される排気ガスは、エキゾーストマニホールド部１２に流入され、触媒装置１４、および、送出管１６を経由して車両１の外部に送出される。
【００２２】
このような排気管１０では、排気管１０全体の固有振動数がエンジンＥの振動数に含まれないようにし、もしくは振騒（振動および騒音）に対して目標とする剛性を確保して、さらに、軽量化を図るべく薄い板厚に設計されなければならない。しかし、排気管１０は、規格に倣った所定の板厚（例えば、１．２ｍｍ、１．５ｍｍ、１．８ｍｍ等）の金属板を加工して設計されている。したがって、上記のようなエキゾーストマニホールド部１２、触媒装置１４、および、送出管１６等、排気流路の送出方向に複数接続される部分管単位で、剛性の確保を優先しながら規格に倣って板厚を変更すると、排気管１０の適切な軽量化を図ることができない。そこで、本実施形態の排気管１０では、排気管構造として、部分管（ここではエキゾーストマニホールド部１２の集結路１２ｂ）自体の構造を工夫し、排気管１０全体の剛性を確保しつつ、より適切に軽量化を図ることを目的とする。
【００２３】
図３は、集結路１２ｂを説明する図である。このうち、図３（ａ）は、エキゾーストマニホールド部１２の一部を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）における太線で囲んだ（図中ハッチングで示す）集結路１２ｂを拡大した分解図である。なお、図中黒塗り矢印は、排気ガスの送出方向を示す。
【００２４】
集結路１２ｂは、図３（ａ）に示すように、エキゾーストマニホールド部１２の経路に設けられており、複数の排気流路１２ａを合流させるとともに、合流した排気ガスの送出方向を転換させている。
【００２５】
また、集結路１２ｂは、図３（ｂ）に示すように、第１排気管部１２ｄと第２排気管部１２ｅとを含んで構成されている。第１排気管部１２ｄおよび第２排気管部１２ｅは、互いに係合することで排気ガスを流通させる管を形成し、それぞれが排気ガスの流路に亘って延在している。ここで、第１排気管部１２ｄは、第２排気管部１２ｅよりも鉛直下方に位置する、すなわち、第２排気管部１２ｅは、車両１の本体側に位置する。
【００２６】
したがって、第１排気管部１２ｄは、内面が排気ガスに面し、排気ガスの送出方向に直交する断面が下に凸の略半円形状に形成され、第２排気管部１２ｅは、内面が排気ガスに面し、排気ガスの送出方向に直交する断面が上に凸の略半円形状に形成される。そして、第１排気管部１２ｄは、第２排気管部１２ｅよりも板厚が厚く形成されている。以下、このような構造による排気管１０全体の固有振動数について説明する。
【００２７】
図４は、排気管１０の固有振動数を示す図である。図４（ａ）に示すように、仮に、集結路１２ｂ全体の板厚を１．２（ｍｍ）とすると排気管１０全体の固有振動数は１９０（Ｈｚ）になり、集結路１２ｂ全体の板厚を１．５（ｍｍ）とすると排気管１０の固有振動数は２１４（Ｈｚ）になり、集結路１２ｂの板厚を１．８（ｍｍ）とすると排気管１０の固有振動数は２３８（Ｈｚ）になる。
【００２８】
図４（ａ）の例では、車両１のエンジンＥの振動に基づいて、排気管１０全体の固有振動数を２００（Ｈｚ）以上としたい場合、集結路１２ｂの板厚を１．２（ｍｍ）とすると剛性が足りないので、集結路１２ｂの板厚を１．５（ｍｍ）、または１．８（ｍｍ）にしなければならない。かかる１．５（ｍｍ）の板厚の場合、１．８（ｍｍ）と比べると軽量ではあるが、固有振動数を２００（Ｈｚ）まで下げることが許容されていることを踏まえると、十分な軽量化が図れている訳ではない。
【００２９】
そこで、本実施形態における集結路１２ｂでは、図４（ｂ）に示すように、板厚が１．５（ｍｍ）の第１排気管部１２ｄと、かつ、板厚が１．２（ｍｍ）の第２排気管部１２ｅとを係合（溶接）させる。その結果、排気管１０全体の固有振動数は、集結路１２ｂ全体の板厚を１．２（ｍｍ）とした場合と、１．５（ｍｍ）とした場合との間の数値である２０７（Ｈｚ）となる。かかる構成では、板厚を、１．２（ｍｍ）と１．５（ｍｍ）の中央値である１．３５（ｍｍ）とした場合の質量となり、集結路１２ｂ全体の板厚が１．５（ｍｍ）の場合より、より軽量化が図れていることが理解できる。
【００３０】
このように、本実施形態の集結路１２ｂは、異なる板厚の排気管部同士を組み合わせる（係合させる）ことで、車両に応じて必要とされる排気管１０全体の剛性の確保と軽量化とを両立させることができる。
【００３１】
また、第１排気管部１２ｄは第２排気管部１２ｅよりも板厚が厚いので、例えば、路面凍結防止剤や排気凝縮水などの水滴が排気管１０の第１排気管部１２ｄ近傍に残留した場合でも、集結路１２ｂの錆による腐食などに対する耐久性を確保することができる。
【００３２】
なお、集結路１２ｂは、複数の排気流路１２ａを集結させる構造上、元々一体的に形成するのが難しく、２つの部材を係合させて形成されていた。ここでは、規格に倣って製造された、板厚が異なる２つの部材を組み合わせる（係合させる）だけで、元々２つの部材からなる本実施形態の集結路１２ｂを実現できるので、設計変更によるコストの増大を抑制することが可能となる。
【００３３】
なお、排気管１０は、車両１に対して、例えば、エキゾーストマニホールド部１２とエンジンＥとを固定させる位置、および、マフラーが設けられる位置で固定される。そうすると、エンジンＥの振動が排気管１０に伝搬した場合、集結路１２ｂが支点となって、排気管１０が振動することとなる。ここでは、上記のように集結路１２ｂ自体の剛性も高めているので、エンジンＥから伝達される排気管１０の振動を抑制することができる。
【００３４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３５】
なお、上記した実施形態においては、本発明に係る排気管構造として、エキゾーストマニホールド部１２の集結路１２ｂを例に挙げて説明したが、本発明に係る排気管構造の適用箇所はかかる部位に限定されず、例えば、エキゾーストマニホールド部１２の排気流路１２ａや集結路１２ｃであってもよく、また、排気管１０の他の部材もしくは排気管１０全体であってもよい。
【００３６】
なお、上記した実施形態においては、排気管構造として、第１排気管部１２ｄと第２排気管部１２ｅとの２つの部材を係合する例を挙げて説明したが、これに限るものではなく、３つ以上の部材を係合してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、車両の内燃機関から排出される排気ガスを車両の外部に送出する排気管構造に利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  車両
１２ａ  排気流路
１２ｂ  集結路（排気管構造）
１２ｄ  第１排気管部
１２ｅ  第２排気管部
Ｅ  エンジン（内燃機関）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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