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研究分野

R&D AREAS

1. 最適の性能と耐久性確保のための排気系 LAY-OUT設計

マフラーの構成/機能
Configuration of the muffler, feature Map
  • 消音機

    騒音を減らす基本性能を要求して車両の快適な乗車感に影響を与える。
    騒音低減のために排気ガスチャンバー内の遮蔽経路を通過して騒音が減殺、吸収される方式を適用している。
    この方式は円滑な排気ガスの放出を妨げる作用をするのでエンジン出力減少、燃費低下などマイナス的な影響を与える。
    そのような副作用を最大限相殺して騒音を減殺するために設計から持続的なシミュレーションと解析/試験などを通した最適な条件を見つけ出すことが重要だ。

  • 後処理装置

    マフラーにはエンジンから出る媒煙を減らすために後処理装置が含まれているが、後処理装置には大きくPM浄化装置(DOC)とNOx浄化装置(SCR)がある。
    従来はDOCのみ含まれる場合が多かったが国際環境法規が強化されてDOCとSCRを全部含む傾向にある。
    DOCの場合はPM(クウルム)を捕集する装置で一定期間使用時PMが飽和状態になれば背圧がかかってエンジン出力の低下につながり燃料消費量が多くなる。
    したがって一定の期間ごとに交換及び掃除が必要である。

  • ベローズ

    エンジンから発生する振動を吸収遮断して衝撃を緩衝させ排気管の疲労度を最小化して寿命を延長させる機能をする。
    べローズの他にラウンドディーカプラータイプやスプリングジョイントタイプなどが使われたりもする。

マフラーの設計
  • マフラーは騒音/媒煙の減殺と同時にエンジンの性能にも大きく影響を与える部品だ。
    基本的なマフラーの性能を向上させるにあたって伴うマイナス的な影響を最小化するために設計段階から多くのシミュレーションと検証が必要である。
  • 新規のマフラー設計時CONCEPT検討段階で使用エンジンの性能により排気パイプの直径、消音器の容量を決定する。
    その後、車両のLAYOUTに合わせて主な部品の配置パイプのルートを決めることになるが、この時、必要に応じて排気熱を遮断するためのINSULATORが追加されることもある。
    また設計時、流動解析を通じて円滑な排気の流れと背圧を測定してモード解析、構造解析などのシミュレーションを実施しモデリングの検討を進める。
  • CONCEPT設計が完了すれば試作品製作をするが、モデリング段階で検証するのが難しい細部的なサイズ及び仕様を決めるために色々な仕様の試作品を製作し各種試験を通じて最適な仕様を決める。
    この時にはマフラーの騒音相殺と背圧を調節するのに重点を置くことになる。
  • モデリングFIX後PROTOサンプルを製作し各種信頼性試験を通じて製品の検証を実施することになる。 主要な信頼性試験としては振動耐久、熱衝撃、塩水噴霧、背圧試験、消音試験、熱疲労試験などがある