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JP7469279B2 - Exhaust Parts - Google Patents

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JP7469279B2
JP7469279B2 JP2021175878A JP2021175878A JP7469279B2 JP 7469279 B2 JP7469279 B2 JP 7469279B2 JP 2021175878 A JP2021175878 A JP 2021175878A JP 2021175878 A JP2021175878 A JP 2021175878A JP 7469279 B2 JP7469279 B2 JP 7469279B2
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Description

本開示は、排気部品に関する。 This disclosure relates to exhaust components.

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。 Patent Document 1 discloses a manifold converter that includes a cylindrical container that houses a catalyst, an upstream diffuser that is welded to the upper opening of the cylindrical container and connected to an exhaust manifold, and a downstream diffuser that is welded to the lower opening of the cylindrical container. A reinforcing flange that is bent inward is integrally formed around the entire circumference of the lower opening of the upstream diffuser to increase the rigidity of the upstream diffuser and prevent deformation of the lower opening due to the heat of exhaust gas.

実開平5-38316号公報Japanese Utility Model Application Publication No. 5-38316

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。 The manifold converter described above undergoes thermal expansion along the direction of exhaust gas flow. Since the manifold converter is fastened to another member, this thermal expansion is restricted, and as a result, thermal stress is applied to the manifold converter. This thermal stress can cause damage to the upstream diffuser, which has weak parts, such as parts that are smaller in diameter than the surrounding parts or parts with low rigidity.

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。 One aspect of the present disclosure aims to provide a technology that suppresses damage to exhaust components due to thermal stress caused by thermal expansion along the flow direction of exhaust gas.

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。 One aspect of the present disclosure is an exhaust part that forms an exhaust flow path that guides exhaust gas from an internal combustion engine, and includes an exhaust manifold, a catalyst case, and an intermediate part. The exhaust manifold has a flange in which at least one through hole is formed that functions as an inlet through which exhaust gas from the internal combustion engine flows, and at least one exhaust pipe into which exhaust gas that has passed through the at least one through hole flows. The catalyst case is disposed downstream of the exhaust manifold and has a cylindrical part that houses a catalyst that purifies the exhaust gas. The intermediate part is a part that is located downstream of at least one exhaust pipe and upstream of the cylindrical part in the exhaust part, and the cross-sectional area of the part perpendicular to the flow direction of the exhaust gas expands toward the downstream side. In addition, the intermediate part has a bending part with multiple bending points where the curvature changes in a wall part that forms the intermediate part.

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。 In this configuration, a bent portion is provided in the middle portion, which is considered to be easily damaged by thermal stress caused by thermal expansion of the exhaust part along the exhaust gas flow direction. Therefore, even if the thermal stress is applied to the middle portion, the thermal stress is likely to be dispersed at the multiple bending points of the bent portion. Therefore, it is possible to suppress damage to the exhaust part due to thermal stress caused by thermal expansion along the exhaust gas flow direction.

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。 In one aspect of the present disclosure, the bent portion may be a recess in which a portion of the wall is recessed inward. In such a configuration, the recess provided in the middle portion can suppress damage to the exhaust part due to thermal stress. Note that when a recess is provided in the upstream portion of the middle portion, which is a portion with a relatively small cross-sectional area, it is particularly effective in mitigating thermal stress on the middle portion.

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。 In one aspect of the present disclosure, the flange may be a plate-like member. The at least one through hole may be a plurality of through holes. The arrangement direction of the plurality of through holes may be the longitudinal direction of the flange. When the exhaust part is projected onto a first imaginary plane along the plane in which the plurality of through holes of the flange are formed, the central axis of the tubular part is positioned offset from a first center line that is a line passing through the longitudinal center of the flange and perpendicular to the longitudinal direction, the bent part may be located in a range on the first center line side in the intermediate part.

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。 In such a configuration, the central axis of the tubular portion is positioned offset from the first center line in the first imaginary plane. In such a case, thermal stress caused by the thermal expansion is likely to be applied to the area of the intermediate portion on the first center line side. Therefore, in a configuration in which a tubular portion is positioned as described above, by positioning the bent portion in the area of the intermediate portion on the first center line side where thermal stress is likely to be applied, the thermal stress applied to the intermediate portion can be alleviated.

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。 In one aspect of the present disclosure, the flange may be a plate-like member. At least one through hole may be a plurality of through holes. The direction perpendicular to the longitudinal direction of the flange, which is the arrangement direction of the plurality of through holes, and along the plane in which the plurality of through holes of the flange are formed may be the short-side direction of the flange. The bent portion may be located in the range on the flange side of the intermediate portion when the central axis of the tubular portion is inclined with respect to the second center line, which is a line passing through the center of the short-side direction of the flange and is a line perpendicular to the short-side direction, when the exhaust part is projected onto a second imaginary plane, which is a plane perpendicular to a first imaginary plane along the plane in which the plurality of through holes of the flange are formed and is along the short-side direction.

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。 In this configuration, the central axis of the tubular portion is inclined relative to the second center line in the second imaginary plane. In this case, thermal stress caused by the thermal expansion is likely to be applied to the flange side area of the intermediate portion. Therefore, in the configuration in which the tubular portion is disposed as described above, by positioning the bent portion in the flange side area of the intermediate portion where thermal stress is likely to be applied, the thermal stress applied to the intermediate portion can be alleviated.

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。 In one aspect of the present disclosure, the flange may be a plate-like member. At least one through hole may be a plurality of through holes. The arrangement direction along the plurality of through holes may be the longitudinal direction of the flange. The direction perpendicular to the longitudinal direction and along the plane in which the plurality of through holes of the flange are formed may be the transverse direction of the flange. The bent portion may be located in a range on the first center line side of the intermediate portion and in a range on the flange side of the intermediate portion when the exhaust part is projected on a first imaginary plane along the plane in which the plurality of through holes of the flange are formed, the central axis of the cylindrical part is in a state in which it is arranged offset from a first center line that is a line passing through the center of the longitudinal direction of the flange and is a line perpendicular to the longitudinal direction, and when the exhaust part is projected on a second imaginary plane that is a plane perpendicular to the first imaginary plane and along the transverse direction, the central axis of the cylindrical part is in a state in which it is arranged inclined with respect to a second center line that is a line passing through the center of the transverse direction of the flange and is a line perpendicular to the transverse direction.

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。 In such a configuration, the central axis of the tubular portion is positioned offset from the first center line in the first imaginary plane, and the central axis of the tubular portion is positioned inclined relative to the second center line in the second imaginary plane. In such a case, thermal stress caused by thermal expansion along the exhaust gas flow direction of the exhaust part is likely to be applied to the range on the first center line side and the flange side of the intermediate portion. Therefore, in a configuration in which a tubular portion is disposed as described above, by positioning the bent portion in the range on the first center line side and the flange side of the intermediate portion where thermal stress is likely to be applied, the thermal stress applied to the intermediate portion can be alleviated.

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。 In one aspect of the present disclosure, the bent portion may have a length in a direction along the circumferential direction of the intermediate portion. In such a configuration, the bent portion extends along the circumferential direction of the intermediate portion. Therefore, compared to a configuration in which the bent portion extends along the flow direction of the exhaust gas, the bent portion can distribute the stress applied to the intermediate portion while also making it easier to maintain the rigidity of the intermediate portion around the portion where the bent portion is provided.

排気部品を示す正面図である。FIG. 排気部品を示す側面図である。FIG. 背面側からみた排気部品を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the exhaust part as viewed from the rear side. 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。FIG. 2 is a top view of the exhaust components with a portion of the exhaust manifold shown in transparent form. 上流側コーンを示す上面図である。FIG. 4 is a top view showing the upstream cone. 図5のVI―VI断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5 . 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。Fig. 7A is a diagram showing a modified catalyst case, Fig. 7B is a diagram showing a modified exhaust manifold, Fig. 7C is a diagram showing another modified exhaust manifold, and Fig. 7D is a diagram showing yet another modified exhaust manifold. 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。Fig. 8A is a diagram showing a first arrangement state of exhaust components of this embodiment. Fig. 8B is a diagram showing a second arrangement state of exhaust components of this embodiment. Fig. 8C is a diagram showing a modified arrangement state of exhaust components. Fig. 8D is a diagram showing another modified arrangement state of exhaust components. Fig. 8E is a diagram showing yet another modified arrangement state of exhaust components. 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。9A and 9B are schematic diagrams showing an exhaust component with two catalyst cases arranged parallel to each other, and FIG. 9B is a schematic diagram showing an exhaust component with two catalyst cases arranged perpendicular to each other. 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。FIG. 13 is a diagram showing a configuration in which two bent portions are provided in parallel to each other on the upstream cone. 図10のXI―XI断面図である。11 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI of FIG. 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。13 is a diagram showing a configuration in which two bent portions are provided side by side at a circumferential interval on an upstream cone. FIG.

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。
Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
[1. Configuration]
[1-1. overall structure]
1 to 4 forms a part of an exhaust flow passage for guiding exhaust gas discharged from each of a plurality of cylinders (for example, four cylinders) of an internal combustion engine of a vehicle to the outside of the vehicle. The exhaust part 100 includes an upstream flange 1, an exhaust manifold 2, an upstream cone 3, a catalyst case 4, a downstream cone 5, a tubular member 6, and a downstream flange 7.

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。 The upstream flange 1 is a plate-shaped metal member. A portion of the upstream flange 1 is fixed to the internal combustion engine of the vehicle. As shown in FIG. 3, the upstream flange 1 has a plurality of through holes, for example, four through holes 11-14, which function as inlets through which exhaust gas from each cylinder of the internal combustion engine flows in. The upstream flange 1 has a length in the arrangement direction of the four through holes 11-14. As shown in FIG. 1, the upstream ends of four exhaust pipes 21-24, which will be described later, are connected to each of the through holes 11-14.

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。 In the following description, the arrangement direction of the four through holes 11-14 is defined as the longitudinal direction of the upstream flange 1, and the direction perpendicular to the longitudinal direction and along the flange plane 15 on which the four through holes 11-14 of the upstream flange 1 are formed is defined as the lateral direction of the upstream flange 1. The plane along the flange plane 15 is defined as the first imaginary plane P1 shown in FIG. 1, and the plane perpendicular to the first imaginary plane P1 and along the lateral direction is defined as the second imaginary plane P2 shown in FIG. 2. The exhaust gas flowing through the exhaust part 100 flows into the upstream flange 1 as indicated by the arrow "G" shown in FIG. 2.

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。 The exhaust manifold 2 is a metal member, and is connected to the upstream flange 1 as shown in FIG. 1. In this embodiment, the exhaust manifold 2 forms an exhaust flow path that merges the exhaust gas flowing out from each cylinder of the internal combustion engine so that four exhaust flow paths corresponding to the four cylinders are consolidated into one exhaust flow path. The exhaust manifold 2 has four exhaust pipes 21-24 and a junction section 25. Exhaust gas that has passed through the four through holes 11-14 flows into each of the exhaust pipes 21-24. The junction section 25 is an exhaust pipe that forms an exhaust flow path for merging the exhaust gas flowing out from the four exhaust pipes 21-24.

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。 The upstream cone 3 is located downstream of the exhaust manifold 2 and upstream of the catalyst case 4 described later, and connects the exhaust manifold 2 and the catalyst case 4. Specifically, the upstream cone 3 is a metal member and is connected to the downstream end of the junction 25 of the exhaust manifold 2. The upstream cone 3 is cylindrical and has a tapered shape in which the diameter of the exhaust flow path increases toward the downstream side. In other words, the cross-sectional area of the upstream cone 3 perpendicular to the flow direction of the exhaust gas increases toward the downstream side. The upstream cone 3 may be formed into a cylindrical shape by butting and joining two parts divided along the flow direction of the exhaust gas. The upstream cone 3 forms an exhaust flow path for the exhaust gas flowing out from the junction 25. As shown in Figures 3 to 6, the upstream cone 3 has a bending portion 32 having multiple bending points 321, which are points where the curvature changes suddenly, in the wall portion 31 that forms the upstream cone 3. The point where the curvature changes suddenly is the point where the upstream cone 3 suddenly bends from a straight line, i.e., a state where the curvature is zero, to a certain curvature or more. In other words, the bent portion 32 is a bent portion provided on the upstream cone 3, separate from the shape required to guide the flow direction of the exhaust gas in the upstream cone 3. In other words, the bent portion 32 is not provided on the upstream cone 3 primarily for the purpose of guiding the flow direction of the exhaust gas.

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。 6, the bending portion 32 is a recessed portion having a shape in which a part of the wall portion 31 is recessed inward. The bending portion 32 may be a convex portion having a shape in which a part of the wall portion 31 protrudes outward. That is, the bending portion 32 having multiple bending points 321 is a recessed portion or a convex portion. As shown in FIG. 5, the bending portion 32 is a recessed portion extending along the circumferential direction of the upstream cone 3. In other words, the multiple bending points 321 included in the bending portion 32 have a length in a direction along the circumferential direction of the upstream cone 3. The bending portion 32 has a length of about 1/4 of the total circumference of the upstream cone 3 in the circumferential direction. The bending portion 32 is provided in a predetermined range in the upstream cone 3. The predetermined range is a range determined based on the arrangement of the catalyst case 4 relative to the upstream flange 1 in the upstream cone 3, and is a range in which the section modulus of the upstream cone 3 is small. The section modulus represents resistance to stress that bends the cross section. The specified range in which the bending portion 32 is provided will be described in detail later.

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。 The catalyst case 4 is a metal member, and is connected to the downstream end of the upstream cone 3 as shown in Figures 1 to 3. The catalyst case 4 has a cylindrical shape. The catalyst case 4 houses a cylindrical catalyst (not shown) inside for purifying exhaust gas.

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。 The downstream cone 5 is a metal member that is connected to the downstream end of the catalyst case 4. The downstream cone 5 is cylindrical and has a tapered shape in which the diameter of the exhaust flow path becomes smaller toward the downstream side. The downstream cone 5 may be formed into a cylindrical shape by butting together two parts that are divided along the flow direction of the exhaust gas. The downstream cone 5 forms the exhaust flow path for the exhaust gas purified by the catalyst.

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。 The tubular member 6 is a metal member that is connected to the downstream end of the downstream cone 5. The tubular member 6 has a cylindrical shape. The tubular member 6 forms an exhaust flow path for the exhaust gas that flows out from the downstream cone 5.

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。 The downstream flange 7 is a plate-shaped metal member. The downstream flange 7 has a through hole through which the tubular member 6 can be inserted, and is fixed to the tubular member 6 that passes through the through hole. A portion of the downstream flange 7 is fixed to the internal combustion engine.

[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。
[1-2. Catalyst case arrangement and bent portion position]
In this embodiment, the catalyst case 4 is disposed as described below with respect to the upstream flange 1 of the exhaust part 100. Furthermore, with respect to the disposition of the catalyst case 4, the bent portion 32 is located in a predetermined range of the upstream cone 3, which will be described below.

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。 As shown in FIG. 1, when the exhaust part 100 is projected onto a first imaginary plane P1, the catalyst case 4 is in a first arrangement state in which the central axis A of the catalyst case 4 is arranged offset from the first center line B1. The first center line B1 is a line that passes through the longitudinal center of the upstream flange 1 and is a line perpendicular to the longitudinal direction. The state in which the central axis A is arranged offset from the first center line B1 includes a state in which the central axis A is arranged parallel to and spaced apart from the first center line B1, and a state in which the central axis A is arranged at an angle to the first center line B1. In this embodiment, the catalyst case 4 is in a state in which the central axis A is arranged parallel to and spaced apart from the first center line B1.

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。 As shown in FIG. 2, when the exhaust part 100 is projected onto the second imaginary plane P2, the catalyst case 4 is in a second arrangement state in which the central axis A of the catalyst case 4 is inclined with respect to the second center line B2. The second center line B2 is a line that passes through the center of the upstream flange 1 in the short direction and is perpendicular to the short direction. In this embodiment, the catalyst case 4 is arranged such that the central axis A intersects with the second center line B2 at an angle slightly larger than a right angle, and is further away from the first imaginary plane P1 as it moves downstream.

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。 As described above, the catalyst case 4 is arranged in the first arrangement state and the second arrangement state. Therefore, as shown in FIG. 4, the predetermined range in the upstream cone 3 is the overlapping range of the first range C1 on the first center line B1 side of the upstream cone 3 and the second range C2 on the upstream flange 1 side of the upstream cone 3. The bent portion 32 is located in that range.

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。 Specifically, the first range C1 in the upstream cone 3 is the range on the first center line B1 side when the upstream cone 3 is divided along a line parallel to the second center line B2 in a state in which the exhaust part 100 is viewed from the upstream side as shown in FIG. 4. In other words, the first range C1 in the upstream cone 3 is the range of the left half of the upstream cone 3 when the upstream cone 3 is divided in half in the left-right direction when the top to bottom of the page is defined as the up-down direction and the left to right of the page is defined as the left-right direction in a top-down view of the upstream cone 3 shown in FIG. 5.

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。 In this embodiment, the exhaust part 100 is fastened to other members by the upstream flange 1 and the downstream flange 7. Therefore, as shown in FIG. 1, when the catalyst case 4 is in the first arrangement state, if the thermal expansion of the exhaust part 100 along the exhaust gas flow direction is restricted by the fastening, the exhaust part 100 is likely to bend due to the application of a load in the direction of compression shown by the arrow in FIG. 1. In other words, when the central axis A of the catalyst case 4 is arranged offset from the first center line B1 with respect to the longitudinal direction of the upstream flange 1 in the first imaginary plane P1, the reaction force F1 on the side of the upstream flange 1 whose length from the central axis A is L1 is smaller than the reaction force F2 on the side of the upstream flange 1 whose length from the central axis A is L2, as shown in FIG. The reaction force here refers to the force that the upstream flange 1 receives from the internal combustion engine in the opposite direction to the force that the upstream flange 1 applies to the internal combustion engine due to the thermal expansion of the exhaust part 100 along the exhaust gas flow direction. Therefore, when a load is applied to the side of the upstream flange 1 that is a length L1 from the central axis A so that the exhaust manifold 2 and the catalyst case 4 approach each other, the exhaust part 100 is likely to bend so that the portion between the exhaust manifold 2 and the catalyst case 4 is bent. When the exhaust part 100 is bent in this way, thermal stress is likely to be applied to the first range C1 of the upstream cone 3, which is generated by limiting thermal elongation along the flow direction of the exhaust gas.

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。 The second range C2 in the upstream cone 3 is the range on the upstream flange 1 side when the upstream cone 3 is divided along a line parallel to the first imaginary plane P1 when the exhaust part 100 is viewed from the upstream side as shown in FIG. 4. In other words, the second range C2 in the upstream cone 3 is the range of the upper half of the upstream cone 3 when the upstream cone 3 is divided in half vertically when the top to bottom of the page is defined as the vertical direction and the left to right of the page is defined as the horizontal direction when viewed from above the upstream cone 3 as shown in FIG. 5.

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。 As described above, the exhaust part 100 is fastened to other members by the upstream flange 1 and the downstream flange 7. Therefore, as shown in FIG. 2, when the catalyst case 4 is in the second arrangement state, if the thermal expansion of the exhaust part 100 along the exhaust gas flow direction is suppressed by this fastening, the exhaust part 100 is likely to bend due to the application of a load in the compression direction shown by the arrow in FIG. 2. When the exhaust part 100 bends in this way, thermal stress caused by the suppression of thermal expansion along the exhaust gas flow direction is likely to be applied to the second range C2 in the upstream cone 3.

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。 In other words, the first range C1 and the second range C2 described above are weak parts of the upstream cone 3 that are considered to be easily damaged by thermal stress generated by restricting thermal expansion along the exhaust gas flow direction when the catalyst case 4 is in the first arrangement state and the second arrangement state. In other words, the first range C1 and the second range C2 in the upstream cone 3 are ranges that are easily subjected to thermal stress generated by restricting thermal expansion along the exhaust gas flow direction in the exhaust part 100, which is determined based on the arrangement of the catalyst case 4 relative to the upstream flange 1. In other words, the first range C1 and the second range C2 in the upstream cone 3 are ranges in which the section modulus of the upstream cone 3 is small.

[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。
3. Effects
According to the embodiment described above in detail, the following effects can be obtained.
(3a) In this embodiment, the bent portion 32 having a plurality of bent points 321 is provided in the upstream cone 3 having a portion that is narrower in diameter than the catalyst case 4. Therefore, even if the thermal expansion of the exhaust part 100 along the exhaust gas flow direction is restricted by the exhaust part 100 being fastened to another member by the upstream flange 1 and the downstream flange 7, and the thermal stress is applied to the upstream cone 3, the thermal stress is easily dispersed at the plurality of bent points 321 of the bent portion 32. Therefore, it is possible to suppress damage to the upstream cone 3 of the exhaust part 100 due to the thermal stress generated due to the thermal expansion along the exhaust gas flow direction.

(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。 (3b) In this embodiment, when the exhaust part 100 is projected onto the first imaginary plane P1, the catalyst case 4 is in a first arrangement state in which the central axis A is arranged offset from the first center line B1 on the first imaginary plane P1, and when the exhaust part 100 is projected onto the second imaginary plane P2, the catalyst case 4 is in a second arrangement state in which the central axis A is arranged inclined relative to the second center line B2 on the second imaginary plane P2. Therefore, the thermal stress caused by the thermal expansion of the exhaust part 100 along the exhaust gas flow direction is likely to be applied to the first range C1 and the second range C2 of the upstream cone 3. Therefore, in the configuration in which the catalyst case 4 is arranged as described above, the bending portion 32 is located in the overlapping range of the first range C1 and the second range C2 of the upstream cone 3, which is the range in which thermal stress is likely to be applied, and the thermal stress applied to the upstream cone 3 can be alleviated.

(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。 (3c) In this embodiment, the bent portion 32 is a recess in which part of the wall portion 31 is recessed inward. The recess provided in the upstream cone 3 can suppress damage to the exhaust part 100 due to thermal stress. Note that when a recess is provided in the upstream portion of the upstream cone 3, which is a portion of the upstream cone 3 with a relatively small cross-sectional area, it is particularly effective in alleviating the thermal stress applied to the upstream cone 3.

(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。
(3d) In the present embodiment, the bent portion 32 extends along the circumferential direction of the catalyst case 4. Therefore, compared to a configuration in which the bent portion extends along the flow direction of the exhaust gas, the bent portion 32 can disperse the stress applied to the upstream cone 3, while making it easier to maintain the rigidity of the upstream cone 3 around the portion where the bent portion 32 is provided.
The upstream flange 1 corresponds to a flange, and the upstream cone 3 corresponds to an intermediate portion. In this embodiment, the entire catalyst case 4 is a cylindrical portion.

[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。
4. Other embodiments
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, it goes without saying that the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and can take various forms.

(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。 (4a) In the above embodiment, four through holes 11 to 14 are provided, and the upstream flange 1 has a length in the arrangement direction along the four through holes 11 to 14. However, the shape of the upstream flange and the number of through holes provided in the upstream flange are not limited to this. For example, the number of through holes may be five or more or three or less.

(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。 (4b) In the above embodiment, the exhaust part 100 includes an exhaust manifold 2 having four exhaust pipes 21-24, an upstream cone 3, and a catalyst case 4, but the configuration of the exhaust part 100 is not limited to this. Although not shown, the exhaust parts 100a-100d in Figures 7A-7D shown below also have bent portions 32 in a predetermined range that is considered to be easily damaged by thermal stress caused by thermal expansion along the flow direction of the exhaust gas.

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。 For example, as shown in FIG. 7A, the exhaust part 100a may have an upstream flange 1a, an exhaust manifold 2a, and a catalyst case 4a. The upstream flange 1a has three through holes. The exhaust manifold 2a has three exhaust pipes that connect to the three through holes in the upstream flange 1a, and forms an exhaust flow path that merges exhaust gases flowing from the three exhaust pipes. The catalyst case 4a has a shape such that the upstream end that connects to the exhaust manifold 2a narrows toward the upstream side. In other words, in a configuration that does not have an upstream cone 3, the catalyst case 4a may have a portion that has a shape corresponding to the upstream cone 3 of this embodiment.

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。 For example, the exhaust part 100b shown in FIG. 7B may be configured to include an upstream flange 1b, an exhaust manifold 2b, an upstream cone 3, and a catalyst case 4. The upstream flange 1b is provided with a through hole capable of collecting exhaust gas from multiple cylinders of the internal combustion engine. The exhaust manifold 2b is formed by one exhaust pipe connected to the through hole provided in the upstream flange 1b. The exhaust manifold 2b may be formed by butting two parts that are divided along the flow direction of the exhaust gas together and joining them. In other words, the exhaust manifold 2b may be formed into a cylindrical shape by butting two parts that have a U-shaped cross section perpendicular to the flow direction of the exhaust gas together.

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。 Also, for example, as in the exhaust part 100c shown in FIG. 7C, it may be configured to include an upstream flange 1b, an exhaust manifold 2c, and a catalyst case 4. The exhaust manifold 2c is an exhaust pipe that connects to a through hole provided in the upstream flange 1b, and has a shape in which the downstream end connected to the catalyst case 4 expands in diameter toward the downstream side. In other words, in a configuration that does not have an upstream cone 3, the exhaust manifold 2c may have a part with a shape corresponding to the upstream cone 3 of this embodiment. The exhaust manifold 2c may have a monaka structure formed by butting together two parts that are divided along the flow direction of the exhaust gas.

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。 In addition, an exhaust manifold 2d, which is a single exhaust pipe connected to a single through hole provided in an upstream flange 1b and has a shape in which the downstream end connected to the catalyst case 4 expands in diameter toward the downstream side, such as exhaust part 100d shown in FIG. 7D, may be formed so that the direction of division of the two parts divided along the flow direction of the exhaust gas is different from that of the exhaust manifold 2c shown in FIG. 7C.

(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。 (4c) In the above embodiment, the catalyst case 4 and the upstream flange 1 are shown in the first arrangement state shown in the schematic diagram of FIG. 8A and in the second arrangement state shown in the schematic diagram of FIG. 8B, and the exhaust part 100 is shown in a state in which the exhaust part is mounted on the vehicle. However, the state in which the exhaust part is mounted on the vehicle is not limited to this. Although not shown, the exhaust parts 100e to 100g in FIGS. 8C to 8E shown below also have a bent portion 32 in a predetermined range that is considered to be easily damaged by thermal stress caused by thermal expansion along the flow direction of the exhaust gas.

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。
For example, the catalyst case 4 may be in either the first arrangement state or the second arrangement state.
Also, for example, like the state of the exhaust part 100e mounted on the vehicle shown in the schematic diagram of Fig. 8C, the catalyst case 4 may be in an arrangement state in which the central axis A of the catalyst case 4 is not displaced from the first center line B1 in the first imaginary plane P1, and in the second arrangement state shown in the schematic diagram of Fig. 8B. In other words, the catalyst case 4 may be in an arrangement state in which the central axis A of the catalyst case 4 coincides with the first center line B1 in the first imaginary plane P1, and in the second arrangement state shown in the schematic diagram of Fig. 8B.

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。 Also, for example, as shown in the schematic diagram of FIG. 8D when exhaust part 100f is mounted on a vehicle, catalyst case 4 may be arranged such that central axis A of catalyst case 4 passes through the longitudinal center of upstream flange 1 on first imaginary plane P1 and central axis A is inclined with respect to first center line B1.

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。 Also, as shown in the schematic diagram of FIG. 8E when exhaust part 100g is mounted on a vehicle, the exhaust flow path downstream of catalyst case 4, more specifically, the opening on the side where exhaust gas flows out of downstream cone 5, may be positioned so as not to face the internal combustion engine.

(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。 (4d) In the above embodiment, the configuration of the exhaust part 100 having one catalyst case 4 is illustrated, but the configuration of the exhaust part 100 is not limited to this. For example, as in the exhaust part 100h shown in FIG. 9A, two catalyst cases 4b, 4c arranged parallel to each other may be provided. Also, as in the exhaust part 100i shown in FIG. 9B, two catalyst cases 4b, 4c arranged perpendicular to each other may be provided. Although not shown, the exhaust parts 100h and 100i in FIGS. 9A and 9B also have a bent portion 32 in a predetermined range between the upstream flange 1 and the first catalyst case 4b, which is considered to be easily damaged by thermal stress caused by thermal expansion along the flow direction of the exhaust gas.

(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。 (4e) In the above embodiment, a configuration in which one bending portion 32 is provided on the upstream cone 3 so as to extend along the circumferential direction of the upstream cone 3a is exemplified, but the configuration of the bending portion provided on the upstream cone is not limited to this.

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。
For example, as shown in Figures 10 and 11, two bent portions 32a, 32b may be provided at an interval along the flow direction of the exhaust gas on the upstream cone 3a. Both of the two bent portions 32a, 32b have a length in the circumferential direction of the upstream cone 3a.
Also, for example, as shown in FIG. 12, two bent portions 32c, 32d may be provided at an upstream cone 3b at an interval along the circumferential direction of the upstream cone 3b.

(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。 (4f) The function of one component in the above embodiments may be distributed among multiple components, or the functions of multiple components may be integrated into one component. In addition, part of the configuration of the above embodiments may be omitted. In addition, at least part of the configuration of the above embodiments may be added to or substituted for the configuration of another of the above embodiments. All aspects included in the technical idea identified from the wording of the claims are embodiments of the present disclosure.

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。 1, 1a, 1b... upstream flange, 2, 2a to 2d... exhaust manifold, 3, 3a, 3b... upstream cone, 4, 4a to 4c... catalyst case, 5... downstream cone, 6... tubular member, 7... downstream flange, 11 to 14... through hole, 15... flange plane, 21 to 24... exhaust pipe, 25... junction, 31... wall, 32, 32a to 32c... bending portion, 100, 100a to 100i... exhaust part, bending point 321, A... central axis, B1... first center line, B2... second center line, C1... first range, C2... second range, F1, F2... reaction force, P1... first imaginary plane, P2... second imaginary plane.

Claims (7)

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。
An exhaust part that forms an exhaust flow path that guides exhaust gas from an internal combustion engine,
The exhaust part includes:
an exhaust manifold including: a flange having at least one through hole formed therein, the through hole functioning as an inlet through which exhaust gas from the internal combustion engine flows; and at least one exhaust pipe through which the exhaust gas that has passed through the at least one through hole flows;
a catalyst case that is disposed downstream of the exhaust manifold and has a cylindrical portion that houses a catalyst that purifies exhaust gas;
an intermediate portion, which is a portion of the exhaust component that is located downstream of the at least one exhaust pipe and upstream of the tubular portion, and in which a cross-sectional area of the portion perpendicular to a flow direction of the exhaust gas increases toward the downstream side;
the intermediate portion has at least one bending portion having a plurality of bending points at which a curvature changes in a wall portion forming the intermediate portion ,
When the intermediate portion is viewed from the upstream side, the at least one bending portion is not provided at a position facing the at least one bending portion with respect to an upstream opening of the intermediate portion as a center,
The at least one bent portion is curved in an arc shape along a circumferential direction of the intermediate portion .
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。
An exhaust part that forms an exhaust flow path that guides exhaust gas from an internal combustion engine,
The exhaust part includes:
an exhaust manifold including: a flange having at least one through hole formed therein, the through hole functioning as an inlet through which exhaust gas from the internal combustion engine flows; and at least one exhaust pipe through which the exhaust gas that has passed through the at least one through hole flows;
a catalyst case that is disposed downstream of the exhaust manifold and has a cylindrical portion that houses a catalyst that purifies exhaust gas;
an intermediate portion, which is a portion of the exhaust component that is located downstream of the at least one exhaust pipe and upstream of the tubular portion, and in which a cross-sectional area of the portion perpendicular to a flow direction of the exhaust gas increases toward the downstream side;
the intermediate portion has at least one bending portion having a plurality of bending points at which a curvature changes in a wall portion forming the intermediate portion ,
When the intermediate portion is viewed from the upstream side, the at least one bending portion is not provided at a position facing the at least one bending portion with respect to an upstream opening of the intermediate portion as a center,
the at least one refraction portion is a plurality of refraction portions,
The plurality of bent portions are spaced apart from one another along the flow direction .
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。
3. An exhaust component according to claim 1 or 2 ,
The bent portion is a recess in which a part of the wall portion is recessed inward.
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。
An exhaust component according to any one of claims 1 to 3 ,
The flange is a plate-shaped member,
the at least one through hole is a plurality of through holes,
The arrangement direction of the plurality of through holes is defined as a longitudinal direction of the flange,
an exhaust part in which, when the exhaust part is projected onto a first imaginary plane along a plane in which the plurality of through holes of the flange are formed, a central axis of the cylindrical part is positioned deviated from a first center line that is a line passing through the center of the longitudinal direction of the flange and is a line perpendicular to the longitudinal direction, and the bent part is located in a range on the first center line side of the intermediate part.
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。
An exhaust component according to any one of claims 1 to 3 ,
The flange is a plate-shaped member,
the at least one through hole is a plurality of through holes,
A direction perpendicular to the longitudinal direction of the flange, which is an arrangement direction of the plurality of through holes, and a direction along a plane in which the plurality of through holes of the flange are formed is defined as a short-side direction of the flange,
The bent portion is an exhaust part that is located in a range on the flange side of the intermediate portion when the central axis of the tubular portion is inclined with respect to a second center line that is a line passing through the center of the flange in the short side direction and is a line perpendicular to the short side direction when the exhaust part is projected onto a second imaginary plane that is a plane perpendicular to a first imaginary plane along the plane and along the short side direction.
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。
An exhaust component according to any one of claims 1 to 3 ,
The flange is a plate-shaped member,
the at least one through hole is a plurality of through holes,
The arrangement direction of the plurality of through holes is defined as a longitudinal direction of the flange,
A direction perpendicular to the longitudinal direction and along a plane in which the plurality of through holes of the flange are formed is defined as a short-side direction of the flange,
The bent portion is an exhaust part that is located in a range on the first center line side of the intermediate portion and in a range on the flange side of the intermediate portion in the following state: when the exhaust part is projected onto a first imaginary plane that is along the flat surface, the central axis of the cylindrical part is disposed deviated from a first center line that is a line passing through the center of the flange in the longitudinal direction and is a line perpendicular to the longitudinal direction; and when the exhaust part is projected onto a second imaginary plane that is a plane perpendicular to the first imaginary plane and along the short side direction, the central axis is disposed inclined with respect to a second center line that is a line passing through the center of the flange in the short side direction and is a line perpendicular to the short side direction.
請求項1から請求項までのいずれか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。
An exhaust component according to any one of claims 1 to 6 ,
The bent portion has a length in a direction along a circumferential direction of the intermediate portion.
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