专利名称：横置发动机的排气装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及横置发动机的排气装置，该发动机以气缸列方向朝向车宽方向的状态 横向配置在车辆前部的发动机室内。
背景技术：
一直以来，这种横置发动机广为人知，该横置发动机的排气装置通常配置在该发 动机的车辆后侧(例如参照日本专利公开公报特开2008-260472号(专利文献1))。该排 气装置具有与发动机的多个气缸分别连通的多个分支管部，这些分支管部汇合后，最终成 为一个汇合管部。专利文献1的该装置中，将所有气缸(四个气缸)分为由排气冲程互相 不连续的多个气缸构成的多组气缸群(由第一气缸及第四气缸构成的气缸群、以及由第二 气缸及第三气缸构成的气缸群)，设有按每个上述气缸群来将与该气缸群的各气缸连通的 分支管部彼此汇合而形成的多个(两个)中间汇合管部，并将这两个中间汇合管部彼此汇 合，以作为最终汇合管部。另外，近些年来，特别是为了实现发动机低温时的废气的低排放化，为了使排气净 化装置内的催化剂的温度及早上升，而将排气净化装置设在较上游侧。上述专利文献1中， 排气净化装置(直接式催化转换器)被设置在上述中间汇合管部处。然而，为了提高发动机的排气效率，提高发动机输出，较为理想的是尽可能将分支 管部及中间汇合管部设定得长。基于这样的观点，在专利文献1中，也将分支管部及中间汇 合管部设定得长，因此，两个中间汇合管部被配置在形成于底板的车宽方向中央部的隧道 部内。但是，若这样将两个中间汇合管部配置在上述隧道部内，则该隧道部的宽度、高度 (截面积)等会增大，特别是在专利文献1中，由于排气净化装置设在中间汇合管部处，因此 隧道部的截面积会进一步增大。因此，基于尽可能宽地确保车室空间的观点，其还存在改良 的余地。另外，若排气净化装置设在隧道部内，则车辆行驶风容易吹拂到排气净化装置，因 此在发动机低温时排气净化装置内的催化剂的温度不会及早上升，从这样的观点来看，其 也存在改良的余地。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种横置发动机的排气装置， 能够将包含排气净化装置的排气上游侧部位紧凑地配置于发动机室而不牺牲车室空间，并 且在发动机低温时能够使排气净化装置内的催化剂的温度及早上升。本发明的横置发动机的排气装置设置于发动机，该发动机具有呈列状的四个以上 的气缸并以气缸列沿车宽方向的状态横向配置在车辆前部的发动机室内，上述排气装置具 有与上述发动机的车辆后侧的面连结且收纳在发动机室内的排气上游侧部位。上述排气上 游侧部位包括多个分支管部，与上述多个气缸分别连通而且从上述发动机的车辆后侧的 面向车辆后侧延伸；多个中间汇合管部，通过将所有上述气缸分为由排气冲程互相不连续的多个气缸构成的多个气缸群，并按上述每个气缸群来使与该气缸群中的各气缸连通的分 支管部彼此汇合而成；最终汇合管部，通过使上述多个中间汇合管部彼此汇合而成；排气 净化装置，与上述最终汇合管部的排气下游侧的端部连接。上述排气净化装置以俯视下该 排气净化装置内部的气体流路沿车宽方向延伸的状态配置在上述发动机的车辆后侧；上述 多个中间汇合管部以俯视下该中间汇合管部的排气下游侧朝向车宽方向一侧或另一侧的 状态弯曲；上述最终汇合管部以俯视下该最终汇合管部的排气下游侧朝向车辆前侧的状态 弯曲。根据上述结构，能够将包含排气净化装置的排气上游侧部位紧凑地配置于发动机 室而不牺牲车室空间，并且在发动机低温时能够使排气净化装置内的催化剂的温度及早上升。
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的排气装置装载于车辆的状态下的俯视 图。图2是表示上述排气装置装载于车辆的状态下的从车辆左侧观察时的侧视图。图3是表示上述排气装置的排气上游侧部位及下游侧排气管的最上游部的分割 管的俯视图。图4是表示上述排气装置的排气上游侧部位及下游侧排气管的最上游部的分割 管的从车辆左侧观察时的侧视图。图5是表示上述排气装置的排气上游侧部位及下游侧排气管的最上游部的分割 管的从车辆后侧观察时的图。图6是表示本发明的实施方式2所涉及的排气装置中，排气上游侧部位及下游侧 排气管的最上游部的分割管的俯视图。图7是表示本发明的实施方式2所涉及的排气装置中，排气上游侧部位及下游侧 排气管的最上游部的分割管的从车辆左侧观察时的侧视图。图8是表示本发明的实施方式2所涉及的排气装置中，排气上游侧部位及下游侧 排气管的最上游部的分割管的从车辆后侧观察时的图。图9是表示本发明的实施方式3所涉及的排气装置中，排气上游侧部位及下游侧 排气管的最上游部的分割管的俯视图。图10是表示本发明的实施方式3所涉及的排气装置中，排气上游侧部位及下游侧 排气管的最上游部的分割管的从车辆左侧观察时的侧视图。图11是表示本发明的实施方式3所涉及的排气装置中，排气上游侧部位及下游侧 排气管的最上游部的分割管的从车辆后侧观察时的图。
具体实施例方式下面，基于附图详细说明本发明的实施方式。(实施方式1)图1及图2表示本发明的实施方式1所涉及的排气装置E，该排气装置E是横置 发动机1的排气装置。该发动机1是具有列状的四个气缸2的直列4缸发动机，其以气缸列方向朝向车宽方向(图1的左右方向)的状态横向配置在车辆的前部的发动机室19内。 下面，将对应于图1的右侧(图2的纸面背侧)的车辆的右侧称作车辆右侧，将对应于图1 的左侧(图2的纸面表侧)的车辆的左侧称作车辆左侧，将对应于图1的上侧(图2的左 侧)的车辆的前侧称作车辆前侧，将对应于图1的下侧(图2的右侧)的车辆的后侧称作 车辆后侧。上述发动机1在发动机室19内靠近车辆右侧(图1的右侧)配置。另外，该发动 机1以各气缸2的轴线向车辆上方且后侧倾斜的状态配置。在上述发动机1的气缸列方向一侧(本实施方式中为车辆左侧(图1的左侧)) 结合有变速器11，由上述发动机1与变速器11构成动力装置12。该变速器11为省略了图 示的输入轴及输出轴沿车宽方向延伸的横置型，上述输入轴与沿发动机1的车宽方向延伸 的曲轴连结，上述输出轴与配置在变速器11的车辆后侧的差动装置14连结。另外，虽然图 示省略，但与左右前轮分别连结的左右前轮驱动轴分别从该差动装置14向车宽方向的两 侧延伸。上述车辆是左右前轮由发动机1驱动的前置前驱(FF)车。另外，上述车辆也可以 是4轮驱动车。在上述动力装置12的车宽方向两侧，分别设置有左侧及右侧纵梁21、22。S卩，在变 速器11的紧左侧及在发动机1的紧右侧，分别设置有沿车辆前后方向延伸的左侧纵梁21 及右侧纵梁22。上述发动机室19的车辆后侧壁由分隔该发动机室19与车室20的前围板23构成。 该前围板23沿上下方向且车宽方向延伸。前围板23的上端部与车颈部件M结合，前围板 23的下端部与构成车室20的底板面的底板25的前端部结合。在上述底板25的车宽方向中央部，截面大致倒U形地向上方隆起的隧道部2 沿 车辆前后方向延伸而形成。而且，在前围板23的下端部的车宽方向中央部形成有为了与上 述隧道部2 相连而向上方凹切而成的隧道开口部23a。而且，一根排气管(后述的下游侧 排气管51)通过上述隧道部25a的内部(车室20的外侧)。另外，在上述车辆是4轮驱动 车时，排气管与后轮驱动用驱动轴通过隧道部25a的内部。在上述发动机1的车辆前侧，设置有用于将进气导入该发动机1的各气缸2内的 进气岐管4。该进气岐管4具有与发动机1的四个气缸2分别连通且与在发动机1的车辆 前侧的面上开口的四个进气口(未图示)分别连接的四个分支管部^ 4d，这些分支管部 ^ 4d弯曲形成，以围绕沿气缸列方向(车宽方向)延伸的平衡箱5。另一方面，在发动机1的车辆后侧，设置有用于将发动机1的各气缸2中生成的废 气排出的上述排气装置E。下面，参照图3 图5详细说明该排气装置E的细节。上述排气装置E由排气岐管31、作为发动机1的排气净化装置的直接式催化转换 器40、以及下游侧排气管51构成，从排气上游侧以该顺序排列。由排气岐管31及直接式催 化转换器40构成排气装置E的排气上游侧部位48，该排气上游侧部位48被收纳在上述发 动机室19内。排气岐管31包含与发动机1的四个气缸2分别连通的四个分支管部32、使这四 个分支管部32的各两个互相汇合而成的两个中间汇合管部33、以及使这两个中间汇合管 部33彼此汇合而成的单独的最终汇合管部34。在该最终汇合管部34的排气下游侧的端部 连接有直接式催化转换器40。
下面，将四个气缸2按从变速器11的相反侧(车辆右侧)向变速器11侧(车辆 左侧)的顺序，称作第一气缸加、第二气缸2b、第三气缸2c及第四气缸2d(在不对其进行 区分时，有时仅称作气缸2、。另外，将与第一气缸加 第四气缸2d分别连通的分支管部 32，分别称作第一 第四分支管部3 32d(在不对其进行区分时，有时仅称作分支管部 32)。上述第一 第四分支管部32a 32d的排气上游侧的端部，通过为所有分支管部 32a 32d所共用的沿车宽方向延伸的一个凸缘部36，与发动机1的车辆后侧的面连接。 即，在发动机1的车辆后侧的面上安装凸缘部36，通过该凸缘部36，上述第一 第四分支管 部3 32d的排气上游侧的端部，与在发动机1的车辆后侧的面上开口的四个排气口(未 图示)分别连接，第一气缸加 第四气缸2d与第一 第四分支管部3 32d分别连通。上述凸缘部36具有利用螺栓等连接部件接合在发动机1的车辆后侧的面上的多 个(本实施方式中为五个)接合部37。这些接合部37由螺栓等连接部件插通的插通孔构 成。下面，将这五个接合部37，从车辆右侧起依次称作第一 第五接合部37a 37e (在不 对其进行区分时，有时仅称作接合部37)。第一接合部37a配置在凸缘部36上与第一气缸加的车宽方向外侧(车辆右侧) 对应的位置，第二接合部37b配置在凸缘部36上与第一气缸加和第二气缸2b之间对应的 位置，第三接合部37c配置在凸缘部36上与第二气缸2b和第三气缸2c之间对应的位置， 第四接合部37d配置在凸缘部36上与第三气缸2c和第四气缸2d之间对应的位置，第五接 合部37e配置在凸缘部36上与第四气缸2d的车宽方向外侧(车辆左侧)对应的位置。上 述第一 第五接合部37a 37e排列成两排在高度方向上隔开间隔的沿车宽方向(气缸列 方向)延伸的接合部的列，包含第二及第四接合部37b、37d的上侧的接合部的列配置在凸 缘部36的上端附近的第一高度位置，包含第一、第三及第五接合部37a、37c、37e的下侧的 接合部的列配置在凸缘部36的下端附近的第二高度位置。由此，第二及第四接合部37b、 37d便相当于配置在第一高度位置上的高位接合部，第一、第三及第五接合部37a、37c、37e 便相当于配置在低于第一高度位置的第二高度位置上的低位接合部。而且，第一 第五接 合部37a 37e配置为锯齿状，使得上侧的列的接合部37位于与下侧的列的相邻近的接合 部37之间对应的部位。上述中间汇合管部33是将所有气缸2分为由排气冲程(爆发冲程)互相不连续 的两个气缸2构成的两组气缸群，并且按上述每组气缸群来使与该气缸群的两个气缸2分 别连通的分支管部32彼此汇合而成的。在本实施方式中，由于排气冲程以第一气缸2a、第 三气缸2c、第四气缸2d、及第二气缸2b的顺序进行，因此，便分为由第一气缸加及第四气 缸2d构成的气缸群和由第二气缸2b及第三气缸2c构成的气缸群，便设有使与第一气缸加 及第四气缸2d分别连通的第一及第四分支管部32a、32d彼此汇合而成的中间汇合管部33， 以及使与第二气缸2b及第三气缸2c分别连通的第二及第三分支管部32b、32c彼此汇合而 成的中间汇合管部33。下面，将使第一及第四分支管部32a、32d彼此汇合而成的中间汇合 管部33称作第一中间汇合管部33a，将使第二及第三分支管部32b、32c彼此汇合而成的中 间汇合管部33称作第二中间汇合管部33b (在不对其进行区分时，有时仅称作中间汇合管 部 33)。第一 第四分支管部3 32d自发动机1的车辆后侧的面(严格来讲为凸缘部36)基本上向车辆后侧延伸。具体而言，第一分支管部3 在俯视下从上述发动机1的车辆 后侧的面向车辆后侧延伸后，向车辆后左侧倾斜延伸。第四分支管部32d在俯视下从上述 发动机1的车辆后侧的面向车辆后侧延伸后，向车辆后右侧倾斜延伸。而且，在与上述第三 接合部37c大致相同的车宽方向位置，上述第一分支管部3 与第四分支管部32d汇合，在 该汇合部的排气下游侧形成第一中间汇合管部33a。另外，第二分支管部32b在俯视下从上 述发动机1的车辆后侧的面向车辆后侧延伸后，向车辆后右侧倾斜延伸，并且在第二中间 汇合管部33b的跟前向相反侧弯曲，从而向车辆后左侧倾斜延伸。第三分支管部32c在俯 视下从上述发动机1的车辆后侧的面向车辆后侧延伸后，向车辆后右侧倾斜延伸。而且，在 与上述第二接合部37b大致相同的车宽方向位置，上述第二分支管部32b与第三分支管部 32c汇合，在该汇合部的排气下游侧形成第二中间汇合管部33b。另外，第二及第三分支管 部32b、32c通过第一分支管部32a的下侧，从第一分支管部32a的车辆左侧向右侧延伸。在本实施方式中，第一及第二中间汇合管部33a、33b的排气上游侧的端部(第一 分支管部3 与第四分支管部32d的汇合部、以及第二分支管部32b与第三分支管部32c的 汇合部)在车宽方向互相错位配置。即，第一中间汇合管部33a的排气上游侧的端部(第 一分支管部3 与第四分支管部32d的汇合部)相对于第二中间汇合管部33b的排气上游 侧的端部(第二分支管部32b与第三分支管部32c的汇合部)位于车辆左侧(变速器11 侧)。第一中间汇合管部33a的排气上游侧的端部的高度位置与第二中间汇合管部33b的 排气上游侧的端部的高度位置大致相同(严格来讲，略高于第二中间汇合管部33b的排气 上游侧的端部的高度位置)，低于第三接合部37c的位置。据此，如图5所示，可以使凸缘部 36的接合部37 (特别是第三接合部37c)的位置及其正上侧部分，从车辆后侧看，不与各分 支管部32及各中间汇合管部33重叠。其结果是，可以确保各接合部37(特别是第三接合 部37c)处的连接作业的空间，可以将连接部件从发动机1的上侧配置到各接合部37的位 置，易于进行连接操作。上述第一及第二中间汇合管部33a、33b以在俯视下第一及第二中间汇合管部 33a、33b的排气下游侧朝向车宽方向一侧(本实施方式的情况下为车辆左侧、即变速器11 侧)的状态弯曲并互相汇合，在其汇合部的排气下游侧形成最终汇合管部34。S卩，第一中间 汇合管部33a从其排气上游侧的端部向车辆后侧延伸后向车辆左侧弯曲；第二中间汇合管 部3 从其排气上游侧的端部直接向车辆左侧弯曲，穿过第一中间汇合管部33a的排气上 游侧的端部的下侧并向车辆左侧延伸。并且，第一及第二中间汇合管部33a、3!3b彼此在车 宽方向上在与第四气缸大致相同的位置(发动机室19的车宽方向中央附近)汇合，成为最 终汇合管部34。上述最终汇合管部34以在俯视下最终汇合管部34的排气下游侧朝向车辆前侧的 状态弯曲，并与直接式催化转换器40连接。该最终汇合管部34的排气下游侧的部分以朝向 车辆前右侧的状态弯曲，最终汇合管部34构成其中间部相对于两端部向直接式催化转换 器40侧的相反侧(车辆左侧)凸出的弯曲形状。最终汇合管部34的排气下游侧的端部， 为了与直接式催化转换器40的后述的壳体41的直径相同而被扩径，与该壳体41的排气上 游侧的端面(车辆左侧的端面)连接。上述直接式催化转换器40配置在发动机1的车辆后侧，并且以俯视下壳体41内 的气体流路大致沿车宽方向延伸的状态配置。据此，壳体41大致沿着发动机1的车辆后侧的面延伸。另外，在本实施方式中，严格来讲，壳体41(气体流路)以越靠近车辆左侧(排 气上游侧)而略微偏移到车辆后侧的方式倾斜。这是为了如后所述，使得相对于催化剂设 置部43的排气上游侧的端面43a的气体进入角度尽可能接近90°。另外，壳体41 (气体流 路)以越靠近车辆右侧(排气下游侧)而略微偏移到下侧的方式倾斜。这是由于下游侧排 气管51位于第二及第三分支部32b、32c以及第二中间汇合管部3 的下侧，因而要避免与 这些部件(32b、32c、33b)的干扰。另外，直接式催化转换器40是在大致圆筒形的壳体41内的气体流路中设置催化 剂而成的。该壳体41内的气体流路中的催化剂设置部43的截面为大致圆形，催化剂设置 部43的排气上游侧(车辆左侧)的端面43a及排气下游侧(车辆右侧)的端面4 分别 是与壳体41的排气上游侧的端面及排气下游侧的端面大致相同的面，或是与之相对地略 微位于壳体41的内侧的面。上述催化剂是三元催化剂，特别用于在发动机1低温时实现HC 和CO的净化，因此，将直接式催化转换器40设在排气装置E的排气上游侧部位48。另外， 催化剂设置部43的截面形状不限于大致圆形。在本实施方式中，直接式催化转换器40由发动机1的车辆后侧的面支撑。即，在 壳体41上，固定有向下侧突出的突出部件41a，在该突出部件41a与发动机1的车辆后侧的 面之间设有从上侧观察构成大致倒L形的支撑部件44，通过该支撑部件44，直接式催化转 换器40由发动机1的车辆后侧的面支撑。另外，该直接式催化转换器40并不一定要由发 动机1所支撑。上述下游侧排气管51与上述直接式催化转换器40的壳体41的排气下游侧的端 面(车辆右侧的端面)连接。该下游侧排气管51以从与直接式催化转换器40连接的连接 部(排气上游侧的端部)向形成于前围板23的下端部的车宽方向中央部的隧道开口部23a 延伸的状态设置。即，在俯视下，下游侧排气管51在其排气上游侧的端部向车辆后侧折弯 并向车辆后方延伸后，向车辆后左侧(发动机室19的车宽方向中央侧)倾斜延伸，在隧道 开口部23a的跟前向车辆后侧延伸，从隧道开口部23a进入隧道部25a内。该下游侧排气 管51由沿其长度方向分为多个的多个分割管52构成。相邻近的两个分割管52彼此通过 形成于这两个分割管52的连接端部的凸缘5 互相连接。另外，在图1及图2中，仅表示 了最上游部的分割管52及其紧邻的排气下游侧的分割管52的一部分，省略其他分割管52 的记载。另外，在图3 图5中，仅表示了最上游部的分割管52。上述最终汇合管部34的排气下游侧的部分相对于直接式催化转换器40的催化剂 设置部43的排气上游侧的端面43a向车辆左侧伸出；上述下游侧排气管51的排气上游侧 的部分相对于催化剂设置部43的排气下游侧的端面43b向车辆右侧伸出。而且，上述最终 汇合管部34相对于上述催化剂设置部43的排气上游侧的端面43a的向车宽方向的最大伸 出量，大于上述下游侧排气管51相对于上述催化剂设置部43的排气下游侧的端面43b的 向车宽方向的最大伸出量，以使得相对于上述催化剂设置部43的排气上游侧的端面43a的 气体进入角度，大于相对于该催化剂设置部43的排气下游侧的端面43b的气体排出角度 (即，以使得气体进入角度比气体排出角度更接近90度)。所述气体进入角度是指“经最终 汇合管部34进入催化剂设置部43的废气”与“催化剂设置部43的排气上游侧的端面43a” 所构成的角度中的锐角侧的角度，所述气体排出角度是指“催化剂设置部43的排气下游侧 的端面43b”与“从催化剂设置部43排往下游侧排气管51的废气”所构成的角度中的锐角侧的角度。即，通过使最终汇合管部34的排气下游侧的部分，与下游侧排气管51的排气 上游侧的部分相比，其相对于壳体41 (催化剂设置部43)的延伸方向的倾斜更小且沿壳体 41 (催化剂设置部43)的延伸方向的延伸更长，以使相对于催化剂设置部43的排气上游侧 的端面43a的气体进入角度尽可能接近90 °，使进入催化剂设置部43的废气在催化剂设置 部43的整个截面上均勻地扩散。上述下游侧排气管51中最上游部的分割管52具有柔性接头53。该柔性接头53 位于隧道部25a内，吸收发动机1的振动及伴随发动机1的振动而产生的上述排气上游侧 部位48的振动，使这些振动不会传递到柔性接头53的排气下游侧的部分。另外，柔性接头 53的数量不限于一个，也可以将多个柔性接头53沿下游侧排气管51的长度方向互相隔开 间隔串联设置(参照后述的实施方式3)。上述最上游部的分割管52在柔性接头53的排气下游侧的部分由车辆的车身(底 板25)支撑。即，细长棒状的支撑部件55折弯为俯视下大致梯形，该支撑部件55的上边部 被固定在最上游部的分割管52的凸缘52a附近，支撑部件55的下边部的两侧端部分别向 车宽方向外侧突出，这两侧端部的突出端部通过弹性部件56安装在底板25上。另外，当最 上游部的分割管52上设有多个柔性接头53时，在最下游部的柔性接头53的排气下游侧的 部分由车身支撑最上游部的分割管52即可。在与上述最上游部的分割管52紧邻的排气下游侧的分割管52上，设置有与直接 式催化转换器40相同结构的下催化转换器60。该下催化转换器60的催化剂与直接式催化 转换器40相同，是三元催化剂，但主要实现NOx的净化。设置有该下催化转换器60的分割 管52也以与最上游部的分割管52相同的支撑形态，由车辆的车身(底板2 支撑。在本实施方式中，构成排气装置E的排气上游侧部位48的分支管部32、中间汇合 管部33、最终汇合管部34及直接式催化转换器40，通过构成在俯视下以朝排气下游侧顺时 针环绕的环状，可以延长分支管部32及中间汇合管部33的长度以提高排气效率，并且在发 动机1的车辆后侧紧凑配置包含直接式催化转换器40的排气上游侧部位48。另外，即使延 长了分支管部32及中间汇合管部33的长度，在隧道部25a中也仅穿过单一的下游侧排气 管51即可，不必扩大隧道部25a的截面积，可以防止车室20的空间变小。此处，排气上游侧部位48构成环状，因而与直线状相比在排气阻力方面可能有所 不利，但只要环形直径不是极小，排气阻力几乎不成问题，反而由于延长了分支管部32及 中间汇合管部33的长度带来的排气效率改善效果，可以提高发动机1的输出。另外，由于将直接式催化转换器40配置在发动机1的车辆后侧近傍，因此，车辆行 驶风难以吹拂到直接式催化转换器40，在发动机1低温时可以使直接式催化转换器40的催 化剂的温度进一步及早地上升。另外，由于将重量较大的直接式催化转换器40配置在发动机1的附近，因此与将 直接式催化转换器40远离发动机1配置时相比，可以降低伴随发动机1的振动而产生的排 气上游侧部位48的振动。而且，在本实施方式中，由于由发动机1的车辆后侧的面支撑直 接式催化转换器40，因此可以稳定支撑排气上游侧部位48，可以进一步降低伴随发动机1 的振动而产生的排气上游侧部位48的振动。此外，由于第一及第二中间汇合管部33a、33b的排气上游侧的端部在车宽方向互 相错位配置，因此可以使得在这些端部的上侧不存在分支管部32。另外，最终汇合管部34的排气上游侧的端部(第一中间汇合管部33a与第二中间汇合管部33b的汇合部)也相对 于第一及第二中间汇合管部33a、33b的排气上游侧的端部在车宽方向错位配置，故在这些 所有端部的上侧都不存在排气装置E的构件。因此，可以一次性地进行所有的分支管部32 与中间汇合管部33的焊接、及中间汇合管部33与最终汇合管部34的焊接，可以提高生产率。(实施方式2)图6 图8表示本发明的实施方式2，第一及第二中间汇合管部33a、3 的排气上 游侧的端部(第一分支管部3 与第四分支管部32d的汇合部、以及第二分支管部32b与 第三分支管部32c的汇合部)的位置关系，与上述实施方式1不同。S卩，在本实施方式中，第一及第二中间汇合管部33a、33b的排气上游侧的端部都 在车宽方向上配置在与第三接合部37c大致相同的位置，在上下方向互相错位配置。具体 而言，第一分支管部3 与第四分支管部32d的汇合的方法与上述实施方式1相同，但第二 分支管部32b及第三分支管部32c从发动机1的车辆后侧的面向车辆后侧延伸后，互相接 近，在车宽方向上在与第三接合部37c大致相同的位置汇合。并且，第一中间汇合管部33a 的排气上游侧的端部位于第二中间汇合管部33b的排气上游侧的端部的正下侧，俯视下互 相重叠。第一中间汇合管部33a的排气上游侧的端部的高度位置与上述实施方式1相同， 处于低于第三接合部37c的位置，但第二中间汇合管部33b的排气上游侧的端部的高度位 置处于高于第三接合部37c的位置。据此，如图8所示，可以使凸缘部36的第三接合部37c 的位置，从车辆后侧看，与各分支管部32及各中间汇合管部33不重叠，第三接合部37c处 的连接作业可以从该车辆后侧进行。但是，从车辆后侧观察时，由于凸缘部36的第三接合 部37c的位置的正上侧部分与第三分支管部32c重叠，因此难以进行将连接部件从发动机1 的上侧配置到第三接合部37c的位置的操作，与上述实施方式1相比连接操作性略差。另 一方面，从车辆后侧观察时，由于凸缘部36的除第三接合部37c以外的接合部37 (37a、b、 d、e)的位置及其正上侧部分，与各分支管部32及各中间汇合管部33不重叠，因此在除第 三接合部37c以外的接合部37上，可以得到与上述实施方式1相同的连接操作性。上述第一及第二中间汇合管部33a、33b以在俯视下第一及第二中间汇合管部 33a、33b的排气下游侧朝向车宽方向一侧(车辆左侧、即变速器11侧)的状态弯曲并互相 汇合。即，第一及第二中间汇合管部33a、3!3b在俯视下互相重叠的状态下，从其排气上游侧 的端部向车辆后侧延伸后，弯曲向车辆左侧并向车辆左侧延伸。并且，第一及第二中间汇合 管部33a、3!3b彼此在车宽方向上在与第四气缸2d大致相同的位置汇合，在其汇合部的排气 下游侧形成最终汇合管部34。动力装置12、最终汇合管部34、直接式催化转换器40及下游侧排气管51的结构 及配置与上述实施方式1相同。另外，在本实施方式中，壳体41(气体流路)不像上述实施 方式1那样向车辆左后侧倾斜。这是因为，由于最终汇合管部34相对于催化剂设置部43 的排气上游侧的端面43a的向车宽方向的最大伸出量，大于上述实施方式1的对应的最大 伸出量，因此即使不使壳体41朝车辆左侧地向车辆后侧倾斜，也可以使相对于催化剂设置 部43的排气上游侧的端面43a的气体进入角度接近90°。如上所述，在本实施方式中，与上述实施方式1同样，由于构成排气装置E的排气 上游侧部位48的分支管部32、中间汇合管部33、最终汇合管部34及直接式催化转换器40俯视下构成环状，因此可以得到与上述实施方式1相同的作用效果。另外，由于第一及第二中间汇合管部33a、33b的排气上游侧的端部在俯视下互相 重叠，因此可以有效利用上下方向的空间，可以使第一及第二中间汇合管部33a、33b的曲 率半径大致相同且比较大。(实施方式3)图9 图11表示本发明的实施方式3，第一及第二中间汇合管部33a、33b的排气 上游侧的端部(第一分支管部3 与第四分支管部32d的汇合部、以及第二分支管部32b 与第三分支管部32c的汇合部)的位置关系，进一步有所不同。S卩，在本实施方式中，第一及第二中间汇合管部33a、33b的排气上游侧的端部与 上述实施方式2相同地在车宽方向配置在与第三接合部37c大致相同的位置，但第一及第 二中间汇合管部33a、33b的排气上游侧的端部在俯视下不互相重叠，在车辆前后方向互相 错位。具体而言，第二及第三分支管部32b、32c的车辆前后方向的长度，长于第一及第四分 支管部32a、32d的车辆前后方向的长度，第二中间汇合管部33b的排气上游侧的端部(第 二分支管部32b与第三分支管部32c的汇合部)位于第一中间汇合管部33a的排气上游侧 的端部(第一分支管部32a与第四分支管部32d的汇合部)的车辆后侧。而且，第二中间 汇合管部3 的排气上游侧的端部的高度位置与第一中间汇合管部33a的排气上游侧的端 部的高度位置大致相同，处于低于第三接合部37c的位置。据此，如图11所示，从车辆后侧 观察时，凸缘部36的第三接合部37c的位置及其正上侧部分，与其他接合部37 (37a、b、d、 e)同样，与各分支管部32及各中间汇合管部33不重叠。另外，也可以将第二中间汇合管部33b的排气上游侧的端部的高度位置设为与上 述实施方式2相同的高度位置，即高于第三接合部37c的位置。此时，由于第二中间汇合管 部33b的排气上游侧的端部的位置与实施方式2相比位于车辆后侧，因此存在易于进行将 连接部件从发动机1的上侧配置到第三接合部37c的位置的操作的可能性，但基本上使第 二中间汇合管部3 的排气上游侧的端部的高度位置处于低于第三接合部37的位置时，连 接操作性才会更高。上述第一及第二中间汇合管部33a、33b以在俯视下第一及第二中间汇合管部 33a、33b的排气下游侧朝向车宽方向一侧(车辆左侧、即变速器11侧)的状态弯曲并互相 汇合。即，第一中间汇合管部33a从其排气上游侧的端部向车辆后侧延伸后，在第二中间汇 合管部33b的排气上游侧的端部的下侧位置向车辆左侧弯曲并向车辆左侧延伸；第二中间 汇合管部3 从其排气上游侧的端部直接向车辆左侧弯曲，通过第一中间汇合管部33a的 车辆后侧并向车辆左侧延伸。并且，第一及第二中间汇合管部33a、3!3b彼此在车宽方向在 与第四气缸2d大致相同的位置汇合，成为最终汇合管部34。动力装置12、最终汇合管部34及直接式催化转换器40的结构及配置与上述实施 方式1或者2相同。在本实施方式中，在俯视下，下游侧排气管51在其排气上游侧的端部向车辆后侧 折弯后，向车辆后左侧(发动机室19的车宽方向中央侧)倾斜延伸，并维持该倾斜状态而 进入隧道部25a内。而且，该下游侧排气管51以其通过隧道部25a的车辆右侧部分的状态 配置。另外，可以仅在下游侧排气管51的车辆右侧设置支撑部件55及弹性部件56。这是 因为，虽然该车辆是前置前驱车，但为了能够方便地变更为4轮驱动车，而在隧道部25a内保留了后轮驱动用驱动轴通过的空间(车辆左侧的空间)。通过这样，在变更为4轮驱动车 时，可以不变更下游侧排气管51或支撑部件55等就能设置驱动轴。另外，在本实施方式中，下游侧排气管51的最上游部的分割管52在其中途具有在 下游侧排气管51 (分割管5 的长度方向上互相隔开间隔串联设置的两个柔性接头53。排 气下游侧的柔性接头53配置在隧道部25a内，但排气上游侧的柔性接头53配置在发动机 室19内。如上所述，在本实施方式中，与上述实施方式1相同，由于构成排气装置E的排气 上游侧部位48的分支管部32、中间汇合管部33、最终汇合管部34及直接式催化转换器40 俯视下构成环状，因此可以得到与上述实施方式1相同的作用效果。另外，在上述实施方式1 3中，以直列4缸发动机1的排气装置E为例进行了说 明，但发动机1的气缸数不限于四个，也可以是五个以上。另外，根据发动机1的气缸数，中 间汇合管部33的数量(即气缸群的组数)也可以是三个以上，汇合到一个中间汇合管部33 的分支管部32的数量(即一个气缸群所包含的气缸数)也可以是三个以上。另外，在上述实施方式1 3中，以俯视下中间汇合管部33的排气下游侧朝向车 宽方向的一侧(变速器11侧)的状态弯曲中间汇合管部33，但也可以以俯视下中间汇合 管部33的排气下游侧朝向车宽方向的另一侧(与变速器11侧相反的一侧)的状态弯曲中 间汇合管部33。此时，在发动机1及变速器11的左右位置与上述实施方式1 3相同的 情况下，排气上游侧部位48构成俯视下以朝排气下游侧逆时针环绕的环状。于是，中间汇 合管部33以俯视下中间汇合管部33的排气下游侧朝向车辆右侧的状态弯曲，最终汇合管 部34以俯视下该最终汇合管部34的排气下游侧朝向车辆前侧的状态弯曲。另外，直接式 催化转换器40呈其排气上游侧的端部朝向车辆右侧且排气下游侧的端部朝向车辆左侧的 姿势，在直接式催化转换器40的排气下游侧(车辆左侧)的端部连接下游侧排气管51。最后，总结说明基于如上所述的实施方式所揭示的本发明的结构及其效果。本发明的横置发动机的排气装置设置于发动机，该发动机具有呈列状的四个以上 的气缸并以气缸列沿车宽方向的状态横向配置在车辆前部的发动机室内，上述排气装置具 有与上述发动机的车辆后侧的面连结且收纳在发动机室内的排气上游侧部位。上述排气上 游侧部位包括多个分支管部，与上述多个气缸分别连通而且从上述发动机的车辆后侧的 面向车辆后侧延伸；多个中间汇合管部，通过将所有上述气缸分为由排气冲程互相不连续 的多个气缸构成的多个气缸群，并按上述每个气缸群来使与该气缸群中的各气缸连通的分 支管部彼此汇合而成；最终汇合管部，通过使上述多个中间汇合管部彼此汇合而成；排气 净化装置，与上述最终汇合管部的排气下游侧的端部连接。上述排气净化装置以俯视下该 排气净化装置内部的气体流路沿车宽方向延伸的状态配置在上述发动机的车辆后侧；上述 多个中间汇合管部以俯视下该中间汇合管部的排气下游侧朝向车宽方向一侧或另一侧的 状态弯曲；上述最终汇合管部以俯视下该最终汇合管部的排气下游侧朝向车辆前侧的状态 弯曲。根据上述结构，由于构成排气上游侧部位的分支管部、中间汇合管部、最终汇合管 部及排气净化装置俯视下构成环状，因此可以延长分支管部及中间汇合管部的长度以提高 排气效率，并且在发动机的车辆后侧紧凑配置包含排气净化装置的排气上游侧部位。另外， 即使延长了分支管部及中间汇合管部的长度，在隧道部中也仅穿过单一的下游侧排气管即可，不必扩大隧道部的截面积。此处，排气上游侧部位构成环状，因而与直线状相比在排气阻力方面可能有所不 利，但只要环形直径不是极小，排气阻力几乎不成问题，反而由于延长了分支管部及中间汇 合管部的长度带来的排气效率改善效果，可以提高发动机的输出。另外，排气上游侧部位构成环状，因而可以将排气上游侧部位的热膨胀所导致的 延伸分散于环的整体，可以防止排气上游侧部位的应力集中所导致的劣化。并且，可以将排气净化装置配置在发动机的车辆后侧近傍，据此，车辆行驶风难以 吹拂到排气净化装置，在发动机低温时可以使排气净化装置内的催化剂的温度进一步及早 地上升。此外，通过将重量较大的排气净化装置配置在发动机的近傍，与将排气净化装置 远离发动机配置时相比，可以降低伴随发动机振动而产生的排气上游侧部位的振动。此外，在本发明中，排气净化装置的配置方式包括如上述实施方式2那样以俯视 下该排气净化装置内部的气体流路正沿车宽方向延伸的状态而配置在上述发动机的车辆 后侧的方式；以及，在发挥上述效果的情况下，如上述实施方式1那样以俯视下该排气净化 装置内部的气体流路大致沿车宽方向延伸的状态而配置在上述发动机的车辆后侧的方式。本发明中，较为理想的是，还具有与上述排气净化装置的排气下游侧的端部连接 的下游侧排气管，其中，上述排气净化装置由上述发动机的车辆后侧的面支撑，上述下游侧 排气管在其中途具有柔性接头，并且在比该柔性接头更处于排气下游侧的部分由上述车辆 的车身支撑。这样，在排气净化装置由发动机支撑时，可以稳定地支撑包含排气净化装置的排 气上游侧部位，可以进一步降低伴随发动机振动而产生的排气上游侧部位的振动。另外，排 气装置中比柔性接头更处于上游侧的部分与发动机一起振动，但其振动被柔性接头吸收， 因而可以抑制振动传递到固定于车身上的比柔性接头更处于排气下游侧的部分。本发明中，较为理想的是，上述多个中间汇合管部的排气上游侧的端部在车宽方 向互相错位。根据该结构，可以基于生产率的观点适宜地配置分支管部及中间汇合管部。S卩，可 以使得在各中间汇合管部的排气上游侧的端部(多个分支管部的汇合部)的上侧不存在分 支管部，能够一次性地进行分支管部与中间汇合管部的所有焊接。本发明中，上述多个中间汇合管部的排气上游侧的端部也可以在上下方向互相错 位。根据该结构，可以有效利用上下方向的空间，使各中间汇合管部的曲率半径比较 大。该结构中，较为理想的是，上述多个中间汇合管部的排气上游侧的端部俯视下互
相重叠。根据该结构，可以使所有的中间汇合管部的曲率半径大致相同且比较大。上述结构中，较为理想的是，上述多个分支管部通过一个所有所述分支管部共用 的凸缘部，连接于上述发动机的车辆后侧的面，上述凸缘部沿车宽方向延伸，并且具有由连 接部件连接在上述发动机的车辆后侧的面上的多个接合部，上述多个接合部包括配置在第 一高度位置的高位接合部、以及配置在低于该第一高度位置的第二高度位置的低位接合部，上述多个中间汇合管部的排气上游侧的端部配置在低于上述低位接合部的位置。
根据该结构，可以确保各接合部(特别是低位接合部)处的连接作业的空间，顺利 地进行连接操作。
权利要求
1.一种横置发动机的排气装置，其特征在于设置于发动机，该发动机具有呈列状的 四个以上的气缸并以气缸列沿车宽方向的状态横向配置在车辆前部的发动机室内，所述排气装置具有与所述发动机的车辆后侧的面连结且收纳在发动机室内的排气上 游侧部位，所述排气上游侧部位包括多个分支管部，与所述多个气缸分别连通而且从所述发动机的车辆后侧的面向车辆后 侧延伸；多个中间汇合管部，通过将所有所述气缸分为由排气冲程互相不连续的多个气缸构成 的多个气缸群，并按所述每个气缸群来使与该气缸群中的各气缸连通的分支管部彼此汇合 而成；最终汇合管部，通过使所述多个中间汇合管部彼此汇合而成； 排气净化装置，与所述最终汇合管部的排气下游侧的端部连接；其中， 所述排气净化装置以俯视下该排气净化装置内部的气体流路沿车宽方向延伸的状态 配置在所述发动机的车辆后侧，所述多个中间汇合管部以俯视下该中间汇合管部的排气下游侧朝向车宽方向一侧或 另一侧的状态弯曲，所述最终汇合管部以俯视下该最终汇合管部的排气下游侧朝向车辆前侧的状态弯曲。
2.根据权利要求1所述的横置发动机的排气装置，其特征在于还具有与所述排气净化装置的排气下游侧的端部连接的下游侧排气管，其中， 所述排气净化装置由所述发动机的车辆后侧的面支撑，所述下游侧排气管在其中途具有柔性接头，并且在比该柔性接头更处于排气下游侧的 部分由所述车辆的车身支撑。
3.根据权利要求2所述的横置发动机的排气装置，其特征在于 所述多个中间汇合管部的排气上游侧的端部在车宽方向互相错位。
4.根据权利要求2所述的横置发动机的排气装置，其特征在于 所述多个中间汇合管部的排气上游侧的端部在上下方向互相错位。
5.根据权利要求4所述的横置发动机的排气装置，其特征在于 所述多个中间汇合管部的排气上游侧的端部俯视下互相重叠。
6.根据权利要求1所述的横置发动机的排气装置，其特征在于 所述多个中间汇合管部的排气上游侧的端部在车宽方向互相错位。
7.根据权利要求1所述的横置发动机的排气装置，其特征在于 所述多个中间汇合管部的排气上游侧的端部在上下方向互相错位。
8.根据权利要求3、4、6及7中任一项所述的横置发动机的排气装置，其特征在于所述多个分支管部通过一个所有所述分支管部共用的凸缘部，连接于所述发动机的车 辆后侧的面，所述凸缘部沿车宽方向延伸，并且具有由连接部件连接在所述发动机的车辆后侧的面 上的多个接合部，所述多个接合部包括配置在第一高度位置的高位接合部、以及配置在低于该第一高度 位置的第二高度位置的低位接合部，所述多个中间汇合管部的排气上游侧的端部配置在低于所述低位接合部的位置。
全文摘要
本发明提供一种横置发动机的排气装置。该排气装置(E)的排气上游侧部位(48)包括多个分支管部(32)、多个中间汇合管部(33)、最终汇合管部(34)、直接式催化转换器(40)。直接式催化转换器(40)以俯视下其内部的气体流路沿车宽方向延伸的状态配置在发动机(1)的车辆后侧；多个中间汇合管部(33)以俯视下其排气下游侧朝向车宽方向一侧或另一侧的状态弯曲；最终汇合管部(34)以俯视下其排气下游侧朝向车辆前侧的状态弯曲。据此，能够将排气上游侧部位(48)紧凑地配置于发动机室(19)而不牺牲车室空间，并且在发动机(1)低温时能够使直接式催化转换器(40)内的催化剂的温度及早上升。
文档编号F01N3/10GK102085804SQ20101058357
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者下地博喜, 中村好孝, 中谷泰史, 加茂寿章, 北畠启史, 根上昌巳, 楠泰史, 渡边大辅, 牛岛贤儿, 长谷川裕一 申请人:马自达汽车株式会社