JP2000145448A - エンジンの保温型排気マニホールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保温型排気マニホールドの排気集合管におい
て，内壁の薄肉化を可能にしながら，内壁を透過する排
気音や内壁が発する振動音を外壁により効果的に遮断し
得るようにする。 【解決手段】 鋼板製の内側集合管１５と，これを囲繞
するように且つ肉厚を内側集合管１５より大として成形
した鉄鋳物製の外側集合管１６とから排気集合管６₁ ，
６₂ を構成する。上記外側集合管１６は剛性が高く，し
かも含有する黒鉛が振動吸収性に優れるので，内側集合
管１５の発する騒音を効果的に遮断することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，上部フランジと，
この上部フランジに各上流側端部が結合される複数の排
気単管と，これら排気単管の下流側端部に結合される排
気集合管と，この排気集合管の下流側端部に結合される
下部フランジとを備え，各管を，断熱空間を挟んで配置
される内外二重壁で構成した，エンジンの保温型排気マ
ニホールドの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】かゝる保温型排気マニホールドは，例え
ば特開平９−２８００４６号公報に開示されているよう
に，公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】かゝるエンジンの保温
型排気マニホールドには，特に内壁のヒートマスを小さ
くして，これを通る排ガスの温度低下を極力抑えること
及び軽量化のために，その内壁をできるだけ薄肉にする
ことが要求される。排気マニホールドにおいて排ガスの
温度低下を抑えることは，排ガスを排気マニホールドか
ら下流の触媒コンバータに移行させたとき，その活性化
を促進して，排ガスの浄化効率を高める上に重要であ
る。しかしながら，特に排気集合管では，その管路断面
積が比較的大きいため，内壁を薄く形成するとその剛性
が著しく低下し，排気音が内壁を透過し易くなったり，
排ガスの圧力脈動等の振動により内壁が振動音を発生し
易くなるという弊害を伴う。

【０００４】本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたも
ので，特に排気集合管において，内壁の薄肉化を可能に
しながら，内壁を透過する排気音や内壁が発する振動音
を外壁により効果的に遮断し得るようにして，静粛な前
記保温型排気マニホールドを提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明は，上部フランジと，この上部フランジに各
上流側端部が結合される複数の排気単管と，これら排気
単管の下流側端部に結合される排気集合管と，この排気
集合管の下流側端部に結合される下部フランジとを備
え，各管を，断熱空間を挟んで配置される内外二重壁で
構成した，エンジンの保温型排気マニホールドにおい
て，排気集合管を，鋼板製の内側集合管と，これを囲繞
するように，且つ肉厚を内側集合管より大として成形し
た鉄鋳物製の外側集合管とから構成したことを第１の特
徴とする。

【０００６】この第１の特徴によれば，鋼板製の内側集
合管は，これを極力薄く形成することにより，そのヒー
トマスを小さくして排ガスの温度低下防止に寄与するこ
とができる。

【０００７】またこの内側集合管を排気音が透過した
り，内側集合管が排気圧力の脈動等の振動により振動音
を発したりしても，それを囲繞する外側集合管は，肉厚
が大で且つ高剛性の鉄鋳物製であり，特にそれに含有さ
れる黒鉛が振動吸収性に優れているから，内側集合管１
５から発せられる騒音を効果的に遮断して，排気集合管
からの放射音を小さくすることができる。

【０００８】また本発明は，上部フランジと，この上部
フランジに各上流側端部が結合される複数の排気単管
と，これら排気単管の下流側端部に結合される排気集合
管と，この排気集合管の下流側端部に結合される下部フ
ランジとを備え，各管を，断熱空間を挟んで配置される
内外二重壁で構成した，エンジンの保温型排気マニホー
ルドにおいて，排気集合管を，鋼板製で一重の内側集合
管と，複数枚の鋼板を積層して総合板厚を内側集合管よ
り大となして，内側集合管を囲繞するように形成した外
側集合管とから構成したことを第２の特徴とする。

【０００９】この第２の特徴によっても，外側集合管の
剛性が高いこと，及びその板厚が大であることにより，
内側集合管から発せられる騒音を効果的に遮断して，排
気集合管からの放射音を小さくすることができる。

【００１０】さらに本発明は，第２の特徴に加えて，外
側集合管を構成する複数枚の鋼板の板厚を相互に異なら
せたことを第３の特徴とする。

【００１１】この第３の特徴によれば，外側集合管を構
成すべく積層する複数枚の鋼板の板厚を異ならせてある
から，各鋼板の固有振動数の相違から，隣接する鋼板が
互いに振動を抑制し合うことになり，外側集合管自体の
共振を抑えることができる。

【００１２】さらにまた本発明は，第１，第２又は第３
の特徴に加えて，内側集合管の周壁に格子条の補強リブ
を形成したことを第４の特徴とする。

【００１３】この第４の特徴によれば，格子条の補強リ
ブにより内側集合管の剛性不足を補い，その振動音の発
生を極力抑えることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を，添付図面
に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。

【００１５】図１〜図７は本発明の第１実施例を示すも
ので，図１は本発明の保温型排気マニホールドをエンジ
ンへの取付け状態で示す側面図，図２は上記排気マニホ
ールドの斜視図，図３は上記排気マニホールドの一部縦
断正面図，図４は図３の４部拡大図，図５は図３の５−
５線断面図，図６は図１の６−６線断面図，図７は図６
の７−７線断面図であり，図８は本発明の第２実施例に
係る保温型排気マニホールドの縦断正面図であり，図９
は本発明の第３実施例を示す，図３に対応した一部縦断
正面図である。

【００１６】先ず，本発明の第１実施例について説明す
る。

【００１７】図１〜図３において，４気筒エンジンＥの
シリンダヘッド１の前面に，その気筒に対応して４本の
排気ポート２₁ 〜２₄ が開口しており，これら排気ポー
ト２ ₁ 〜２₄ から排出される排ガスを誘導する，本発明
の保温型排気マニホールドＭが複数のスタッドボルト３
及びナット４によりシリンダヘッド１に取付けられる。
この排気マニホールドＭは，前記４本の排気ポート２₁
〜２₄ に個別に連通する４本の排気単管５₁ 〜５₄ を備
えており，これらを図３で上流端左側から第１〜第４排
気単管と呼ぶことにする。

【００１８】第１〜第４排気単管５₁ 〜５₄ の上流側端
部に上部フランジ７が接続され，第２及び第３排気単管
５₂ ，５₃ の下流側端部に第１排気集合管６₁ が接続さ
れ，第１及び第４排気単管５₁ ５₄ の下流側端部に第２
排気集合管６₂ が接続される。そして第１及び第２排気
集合管６₁ ，６₂ の下流側端部に下部フランジ８が接続
される。上部フランジ７は，前記スタッドボルト３及び
ナット４によりシリンダヘッド１に固着されるものであ
り，下部フランジ８には，車両の床下に配置される図示
しない共通の触媒コンバータ（排気浄化装置）に連なる
中間排気管２１が接続される。尚，下部フランジ８に
は，上記触媒コンバータを直接接続することもできる。

【００１９】各排気単管５₁ 〜５₄ は，内外２重に配置
した内側単管１０及び外側単管１１からなるもので，内
側及び外側単管１０，１１間には筒状の断熱空間１２が
形成される。内側単管１０は薄肉のステンレス鋼管製で
あり，外側単管１１もステンレス鋼管製であるが，内側
単管１０よりは厚肉である。

【００２０】図１に示すように，外側単管１１の上流側
端部は，内側単管１０の上流側端部外周面に嵌合するよ
うに縮径され，それらの上流側端部が上部フランジ７
の，対応する排気ポート２₁ 〜２₄ に連なる通孔１３₁
〜１３₄ に嵌合されると共に，その通孔１３₁ 〜１３₄
の内周面に溶接により固着される。

【００２１】図３〜図５において，内側単管１０の下流
側端部外周面には，外側単管１１の下流側端部内周面に
摺動可能に接する複数（望ましくは３個以上）の突条１
４が周方向略等間隔置きに形成される。各突条１４は，
横断面形状が円弧もしくは半円形をなしている。

【００２２】図３，図６及び図７において，各排気集合
管６₁ ，６₂ は，内外二重に配置した内側集合管１５及
び外側集合管１６からなるもので，内側及び外側集合管
１５，１６の間にも断熱空間１７が形成される。内側集
合管１５は，薄肉のステンレス鋼板製の一対の内側集合
管半体１５ａ，１５ｂの相対向する端部を相互に重ね，
その重ね部全体を溶接して構成される。各内側集合管半
体１５ａ，１５ｂには，図３及び図５に示すように，そ
の外面に突出する格子状の補強リブ２２が形成される。
また内側集合管１５の上流側端部には，内側二股管１
８，１８が形成され，これらに，対応する２本の前記外
側単管１１，１１の下流側端部が嵌入される。

【００２３】一方，外側集合管１６は鉄鋳物製であっ
て，その肉厚は一般の肉厚鋼板より厚く設定される。こ
の外側集合管１６の上流側端部には，上記内側二股管１
８，１８をそれぞれ覆う外側二股管１９，１９が形成さ
れ，各対応する外側二股管１９及び内側二股管１８の先
端部は，対応する前記外側単管１１の下流側端部外周面
に溶接により固着される。この外側集合管１６は，それ
ぞれ個別に鋳造される一対の外側集合管半体１６ａ，１
６ｂに分割されており，これら半体１６ａ，１６ｂは，
その間に内側集合管１５を収容してから，突き合わせ端
部全体を溶接される。

【００２４】図６及び図７に示すように，外側集合管１
６の下流側端部に前記下部フランジ８が溶接により固着
される。内側集合管１５の下流側端部の外周面には，ス
テンレスワイヤを編んでなる環状二つ割りのメッシュ部
材２０が溶接され，このメッシュ部材２０を介して，内
側集合管１５の下流側端部は外側集合管１６の下流側端
部の内周面に摺動自在に支承される。次に，この第１実
施例の作用について説明する。

【００２５】エンジンＥの作動中，排ガスが４本の排気
ポート２₁ ，２₂ ，２₄ ，２₃ から第１排気単管５₁ ，
第２排気単管５₂ ，第４排気単管５₄ ，第３排気単管５
₃ に順次排出される。そして第１及び第４排気単管
５₁ ，５₄ を通過した排ガスは第１排気集合管６₁ で合
流し，第２及び第３排気単管５₂ ，５₃ を通過した排ガ
スは第２排気合流管６₂ で合流し，その後，排ガスは中
間排気管２１で更に合流しながら図示しない共通の触媒
コンバータへと誘導され，浄化される。

【００２６】ところで，各排気単管５₁ 〜５₄ は内外二
重配置の内側単管１０及び外側単管１１から構成され，
その内側単管１０は薄肉に形成されると共に，内側及び
外側単管１０，１１の間には断熱空間１２が形成され，
また各排気集合管６₁ ，６₂も内外二重配置の内側集合
管１５及び外側集合管１６から構成され，その内側集合
管１５は薄肉に形成されると共に，内側及び外側集合管
１５，１６の間にも断熱空間１７が形成されるので，ヒ
ートマスの小なる内側単管１０及び内側集合管１５は，
その内部を流れる高温の排ガスにより加熱されて速やか
に昇温し，これが断熱空間１２，１７により保温され
る。したがって，後続の排ガスを，その温度低下を抑え
ながら前記触媒コンバータへ誘導して，その活性化を促
進し，排ガスの浄化効率を高めることができる。

【００２７】その間に，各排気単管５₁ 〜５₄ において
は，内側単管１０に外側単管１１側よりも大きな軸方向
の熱伸びが生ずるが，その伸びに伴い内側単管１０の下
流側端部外周面の複数の突条１４が，それらを支承する
外側単管１１の内周面に対して図４に鎖線で示すように
摺動し，内側及び外側単管１０，１１の軸方向の熱伸び
の差が吸収される。

【００２８】また各排気集合管６₁ ，６₂ においても，
内側集合管１５に外側集合管１６側よりも大きな軸方向
の熱伸びが生ずるが，その伸びに伴い内側集合管１５の
下流側端部が，外側集合管１６に支持されるメッシュ部
材２０に対して摺動し，内側及び外側集合管１５，１６
の軸方向の熱伸びの差が吸収される。また内側及び外側
集合管１５，１６の下流側端部は比較的大径であるか
ら，これらの周方向の熱伸びの差も無視できないが，そ
の差は上記メッシュ部材２０の圧縮変形により吸収され
る。

【００２９】このように，内外二重壁の軸方向の熱伸び
の差を吸収する摺動部を各排気単管５₁ 〜５₄ の下流側
端部と各排気集合管６₁ ，６₂ の下流側端部とに分けて
設けることにより，各摺動部での摺動ストロークを小さ
く設定することが可能となり，摺動過程で，その摺動部
相互に傾きが起こり難くなり，排気マニホールドＭ各部
に熱歪みが生ずることを効果的に防ぎ，その耐久性の向
上を図ることができる。

【００３０】ところで，特に各排気集合管６₁ ，６₂ の
内側集合管１５は，薄肉鋼板製である上，管路断面積が
比較的大きいので，剛性が低い。このため，排気音が透
過し易く，また排気圧力の脈動等の振動により振動音を
発生し易いが，その内側集合管１５を囲繞する外側集合
管１６が，肉厚が大で且つ高剛性の鉄鋳物製であり，特
にそれに含有される黒鉛が振動吸収性に優れているか
ら，内側集合管１５から発せられる騒音を効果的に遮断
して，排気集合管６₁ ，６₂ からの放射音を小さくする
ことができ，保温型排気マニホールドＭの静粛性向上に
寄与し得る。

【００３１】また，内側集合管１５は薄肉鋼板製である
とは言え，その周壁に形成した格子条の補強リブ２２が
内側集合管１５の剛性不足を補うため，内側集合管１５
の振動音の発生を極力抑えることができる。しかも，そ
の補強リブ２２は，内側集合管１５の外面側に突出する
ので，排ガスの流れに殆ど影響を与えない。

【００３２】次に，図８により本発明の第２実施例につ
いて説明する。

【００３３】この第２実施例の保温型排気マニホールド
Ｍは，４本の排気単管５₁ 〜５₄ に共通１個の排気集合
管６を接続したもので，その保温構造及び熱伸び吸収構
造は前記第１実施例のものと実質的に同一であり，図
中，第１実施例との対応部分には同一の参照符号を付し
て，その説明を省略する。

【００３４】最後に，図９により本発明の第３実施例に
ついて説明する。

【００３５】この第３実施例は，第１及び第２排気集合
管６₁ ，６₂ の各外側集合管１６を，板厚を異にする複
数枚（図示例では２枚）の鋼板１６₁ ，１６₂ を積層し
て構成して，総合板厚を各内側集合管１５より大となし
たもので，板厚の厚い鋼板１６₂ を，薄い鋼板１６₁ の
外側に配置することが好ましい。

【００３６】以上の点を除けば，この第３実施例は第１
実施例と同様の構成であり，図中，第１実施例と対応す
る部分には，それと同一の参照符号を付して，その説明
を省略する。

【００３７】この実施例によれば，複数枚（図示例では
２枚）の鋼板１６₁ ，１６₂ を積層して外側集合管１６
を構成して，その総合板厚を内側集合管１５より大とな
したので，外側集合管１６の剛性が高いこと，及びその
板厚が大であることにより，内側集合管１５から発せら
れる騒音を効果的に遮断して，排気集合管６₁ ，６₂か
らの放射音を小さくすることができる。特に，積層する
複数枚の鋼板１６₁ ，１６₂ の板厚を異ならせてあるか
ら，各鋼板１６₁ ，１６₂ の固有振動数の相違から，隣
接する鋼板が互いに振動を抑制し合うので，外側集合管
１６自体の共振を抑えることができ，保温型排気マニホ
ールドＭの静粛性の向上を一層図ることができる。

【００３８】以上，本発明の実施例を詳述したが，本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことができる。例えば，第３実施例において，外側集合
管（）を構成する鋼板の積層枚数は３枚以上とすること
もできる。また排気単管及び排気集合管の本数や形状
は，エンジンの気筒数や形式に応じて自由に選定するこ
とができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば，上部フランジと，この上部フランジに各上流側端部
が結合される複数の排気単管と，これら排気単管の下流
側端部に結合される排気集合管と，この排気集合管の下
流側端部に結合される下部フランジとを備え，各管を，
断熱空間を挟んで配置される内外二重壁で構成した，エ
ンジンの保温型排気マニホールドにおいて，排気集合管
を，鋼板製の内側集合管と，これを囲繞するように，且
つ肉厚を内側集合管より大として成形した鉄鋳物製の外
側集合管とから構成したので，比較的剛性が低い鋼板製
の内側集合管を排気音が透過したり，内側集合管が排気
圧力の脈動等の振動により振動音を発したりしても，肉
厚が厚く且つ高剛性であり，しかも振動吸収性に優れた
黒鉛を含む鉄鋳物製の外側集合管により，内側集合管か
ら発せられる騒音を効果的に遮断して，排気集合管から
の放射音を小さくし，保温型排気マニホールドの静粛性
を図ることができる。

【００４０】また本発明の第２の特徴によれば，上部フ
ランジと，この上部フランジに各上流側端部が結合され
る複数の排気単管と，これら排気単管の下流側端部に結
合される排気集合管と，この排気集合管の下流側端部に
結合される下部フランジとを備え，各管を，断熱空間を
挟んで配置される内外二重壁で構成した，エンジンの保
温型排気マニホールドにおいて，排気集合管を，鋼板製
で一重の内側集合管と，複数枚の鋼板を積層して総合板
厚を内側集合管より大となして，内側集合管を囲繞する
ように形成した外側集合管とから構成したので，外側集
合管の剛性が高いこと，及びその板厚が大であることに
より，内側集合管から発せられる騒音を効果的に遮断し
て，排気集合管からの放射音を小さくし，これによって
も保温型排気マニホールドの静粛性を図ることができ
る。

【００４１】さらに本発明の第３の特徴によれば，外側
集合管を構成する複数枚の鋼板の板厚を相互に異ならせ
たので，各鋼板の固有振動数の相違から，隣接する鋼板
が互いに振動を抑制し合うことになり，外側集合管自体
の共振を抑えることができ，保温型排気マニホールドの
静粛性の向上を一層図ることができる。

【００４２】さらにまた本発明の第４の特徴によれば，
内側集合管の周壁に格子条の補強リブを形成したので，
格子条の補強リブにより内側集合管の剛性不足を補い，
その振動音の発生を極力抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る保温型排気マニホー
ルドをエンジンへの取付け状態で示す側面図。

【図２】上記排気マニホールドの斜視図。

【図３】上記排気マニホールドの一部縦断正面図。

【図４】図３の４部拡大図。

【図５】図３の５−５線断面図。

【図６】図１の６−６線断面図。

【図７】図６の７−７線断面図。

【図８】本発明の第２実施例に係る排気マニホールドの
縦断正面図。

【図９】本発明の第３実施例を示す，図３に対応した一
部縦断正面図。

【符号の説明】

Ｍ・・・・・保温型排気マニホールド ５₁ 〜５₄ ・・・排気単管 ６₁ ，６₂ ，６・・・排気集合管 ７・・・・・上部フランジ ８・・・・・下部フランジ １２・・・・断熱空間 １５・・・・内側集合管 １６・・・・外側集合管 １７・・・・断熱空間 ２２・・・・リブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 7/14 Ｆ０１Ｎ 7/14 7/18 7/18 (72)発明者 山田 達己 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 橋本 宏 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 石井 和夫 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 藤森 浩一 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 加藤 誠司 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 大塩 清隆 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G004 BA04 BA05 BA06 DA02 DA12 DA14 EA05 FA04 GA06 3G091 AA02 AA28 AB01 BA03 BA04 BA39 HB02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部フランジ（７）と，この上部フラン
   ジ（７）に各上流側端部が結合される複数の排気単管
   （５₁ 〜５₄ ）と，これら排気単管（５₁ 〜５ ₄ ）の下
   流側端部に結合される排気集合管（６₁ ，６₂ ，６）
   と，この排気集合管（６₁ ，６₂ ，６）の下流側端部に
   結合される下部フランジ（８）とを備え，各管を，断熱
   空間（１２，１７）を挟んで配置される内外二重壁で構
   成した，エンジンの保温型排気マニホールドにおいて，
   排気集合管（６₁ ，６₂ ，６）を，鋼板製の内側集合管
   （１５）と，これを囲繞するように，且つ肉厚を内側集
   合管（１５）より大として成形した鉄鋳物製の外側集合
   管（１６）とから構成したことを特徴とする，エンジン
   の保温型排気マニホールド。
2. 【請求項２】 上部フランジ（７）と，この上部フラン
   ジ（７）に各上流側端部が結合される複数の排気単管
   （５₁ 〜５₄ ）と，これら排気単管（５₁ 〜５ ₄ ）の下
   流側端部に結合される排気集合管（６₁ ，６₂ ，６）
   と，この排気集合管（６₁ ，６₂ ，６）の下流側端部に
   結合される下部フランジ（８）とを備え，各管を二重壁
   で構成した，エンジンの保温型排気マニホールドにおい
   て，排気集合管（６₁ ，６₂ ）を，鋼板製の内側集合管
   （１５）と，複数枚の鋼板（１６₁ ，１６₂ ）を積層し
   て総合板厚を内側集合管（１５）より大となして，内側
   集合管（１５）を囲繞するように形成した外側集合管
   （１６）とから構成したことを特徴とする，エンジンの
   保温型排気マニホールド。
3. 【請求項３】 請求項２記載のエンジンの保温型排気マ
   ニホールドにおいて，外側集合管（１６）を構成する複
   数枚の鋼板（１６₁ ，１６₂ ）の板厚を相互に異ならせ
   たことを特徴とする，エンジンの保温型排気マニホール
   ド。
4. 【請求項４】 請求項１，２又は３記載のエンジンの保
   温型排気マニホールドにおいて，内側集合管（１５）の
   周壁に格子条の補強リブ（２２）を形成したことを特徴
   とする，エンジンの保温型排気マニホールド。