JP2003269160A - 排気マニホールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明では、簡単な構成で集合管から発生す
る異音を防止することができる排気マニホールドを提供
することを課題とする。 【解決手段】 排気マニホールドＭは、複数の排気パイ
プ１〜４と、これらの排気パイプ１〜４を集合させる集
合管５とを有する。集合管５には、排気ガスの脈動によ
り振動する壁部５３，５４に凹部５３ａ，５４ａが形成
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気ガ
スを外部に排出するための排気マニホールドに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの排気ガスを外部に排出
するための排気マニホールドは、エンジンの排気ポート
に連通して接続される複数の排気パイプと、これらの排
気パイプからそれぞれ排出される排気ガスを一つにまと
める集合管とを主に有している。この集合管は、各排気
パイプから排出される各排気ガスの排気干渉を防止する
ために上流側の径が大きく形成され、下流側に向かうに
つれて徐々に縮径する略円筒状に形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の集合
管では、上流側の大きい径となる部分の剛性が低いた
め、点火順序が連続しない各気筒から排出される各排気
ガスの作用、いわゆる排気ガスの脈動により、集合管の
大きい径となる部分が振動して異音を発生するおそれが
あった。そのため、従来では集合管の外側に防音用のカ
バー部材等を別個に設ける必要があり、コストが高くな
っていた。

【０００４】また、従来の各排気パイプは、略円筒状の
集合管内に集合されるため、その下流端部を略扇状の断
面形状にする必要があった。このように下流端部が略扇
状に形成された排気パイプでは、排気効率を上げるため
に下流端部の断面積を大きくすると元の円筒状の部分の
周長よりも下流端部の周長が極めて長くなり加工性が悪
くなっていた。そして、このように加工性が悪いと、排
気パイプの成形時においてその下流端部に亀裂や破れが
発生するおそれがあった。一方、この加工性を重視して
下流端部の断面積を小さくすれば、排気効率が悪くなっ
ていた。

【０００５】そこで、本発明の課題は、簡単な構成で集
合管から発生する異音を抑制することができる排気マニ
ホールドを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明のうちの請求項１に記載の発明は、複数の排気パイプ
と、これらの排気パイプを集合させる集合管とを有する
排気マニホールドであって、前記集合管には、排気ガス
の脈動により振動する壁部に凹部が形成されることを特
徴とする。

【０００７】請求項１に記載の発明によれば、集合管の
壁部に凹部を形成することにより、その壁部の剛性が高
くなる。そのため、この凹部が形成された壁部での振動
が抑えられ、集合管から発生する異音を抑制することが
できる。このように、壁部に凹部を形成するだけの簡単
な構成で集合管からの異音を抑制できるので、別個に防
音用のカバー部材等を設ける必要がなく、コストを低く
することができる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、複数の排気パイ
プと、これらの排気パイプを集合させる集合管と、この
集合管内を分割するように、その壁部に接合される仕切
壁部とを有する排気マニホールドであって、前記仕切壁
部と対向する壁部に凹部が形成されることを特徴とす
る。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、たとえば
４本の排気パイプから排出される排気ガスが仕切壁部で
分割された集合管内の２つの流路を通り、その後１つに
まとめて排出される、いわゆる４−２−１の排気方式に
おいては、集合管内を２つに分割する仕切壁部の接合部
で集合管の壁部の振動が抑えられる。また、この仕切壁
部と対向する壁部に凹部を形成することにより、その壁
部の剛性が高くなり振動が抑えられる。そのため、仕切
壁部と凹部とにより集合管の壁部での振動が抑えられ、
集合管から発生する異音を抑制することができる。この
ように、集合管内を分割する仕切壁部を振動抑制用に利
用するとともに、この仕切壁部と対向する壁部に凹部を
形成するだけの簡単な構成で集合管からの異音を抑制で
きるので、コストを低くすることができる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の発明の構成において、前記複数のパイ
プの下流端部は、それぞれ元の断面形状の円と略同様と
なる曲面部を残しつつ、少なくとも前記下流端部が互い
に接合される部分が元の断面形状の円の接線上に位置す
る平面部として形成されることでその断面積が拡大して
いることを特徴とする。

【００１１】ここで、「下流端部が互いに接合される」と
は、下流端部同士を直接接合することを意味するほか、
下流端部の間に仕切壁部や補強板を介して接合すること
をも意味するものである。

【００１２】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
または請求項２に記載の発明による効果に加え、各排気
パイプの下流端部の断面積が拡大しているので、排気効
率を良くすることができる。また、平面部が元の断面形
状の円の接線上に位置するので、極端に伸縮成形する部
分がなく、その加工性を向上させることができる。さら
に、少なくとも下流端部が互いに接合される部分が元の
断面形状の円の接線上に位置する平面部として形成され
るので、組立時において各排気パイプの平面部同士を合
わせるだけで容易に組立作業を行うことができる。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の排気マニホールドであって、前記複数のパイプの下流
端部は、それぞれ元の断面形状の円と略同様となる曲面
部を残しつつ、元の断面形状の円の接線上に位置し、か
つ互いに直交する平面部が少なくとも３つ設けられるこ
とでその断面積が拡大するとともに、前記平面部のうち
前記集合管に接する平面部とこの平面部に直交する平面
部とで形成される角部に、これを面取りするように形成
される溶接用の面取部を設け、前記仕切壁部は、前記面
取部に隣接するように配設されるとともに、その両端縁
が前記集合管の外面まで延びていることを特徴とする。

【００１４】請求項４に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明による効果に加え、集合管に接する平面部
とこの平面部に直交する平面部とで形成される角部に溶
接用の面取部が設けられることにより、この面取部と集
合管との間に空間が形成される。したがって、各排気パ
イプと仕切壁部を溶接する際に溶接肉盛部が大きくなっ
ても、面取部で形成される空間にその溶接肉盛部が収ま
るので、溶接作業が多少ばらついても溶接後の不要肉盛
部の除去作業が不要となる。また、集合管の組付作業の
際には、仕切壁部の両端縁が集合管の外面まで延びてい
るので、この仕切壁部が半割れの集合管を組み付けるた
めの位置決めとなり、その組付作業を容易にすることが
できる。さらに、仕切壁部の両端縁と半割れの集合管の
外面を一体に溶接できるので、その溶接部の強度を高め
ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】〔第１の実施形態〕以下、図面を
参照して、本発明に係る排気マニホールドの詳細につい
て説明する。この実施形態は、４−２−１の排気方式に
おける排気マニホールドに本発明を適用したものであ
る。

【００１６】図１に示すように、排気マニホールドＭ
は、直列４気筒エンジンにおけるシリンダヘッドＨの各
排気ポートに連通して接続される４本の略円筒状の排気
パイプ１〜４と、これらの排気パイプ１〜４の下流端部
１１，２１，３１，４１を集合させる集合管５とを主に
有している。以下の説明においては、この４本の排気パ
イプ１〜４を排気マニホールドＭ側からシリンダヘッド
Ｈ側を見て左側から順に第１〜第４の排気パイプ１〜４
と呼ぶこととする。

【００１７】第１〜第４の排気パイプ１〜４は、その上
流端部１２，２２，３２，４２がシリンダヘッドＨの各
排気ポートの位置に配設された状態でフランジ６に一体
に接合されている。そして、このフランジ６をシリンダ
ヘッドＨにボルトＢ，・・・で取り付けることにより、第
１〜第４の排気パイプ１〜４が各排気ポートに連通して
接続されるようになっている。

【００１８】第１〜第４の排気パイプ１〜４の下流端部
１１，２１，３１，４１は、図２に示すように、その断
面積が他の円筒状の部分よりも大きくなるように形成さ
れている。すなわち、下流端部１１は、元の断面形状と
略同様となる曲面部１１ａを残しつつ、平面部１１ｂ、
平面部１１ｃおよび平面部１１ｄが元の断面形状である
円の接線上に位置するように形成されることで、断面積
が他の円筒状の部分よりも大きくなっている。すなわ
ち、この下流端部１１は元の断面形状に平面部１１ｂ〜
１１ｄで形成される角部を形成するだけの構造なので、
その周長が元の円筒部分の周長に比べて極端に長くなら
ず、かつ、その断面積が元の断面積よりも大きくなって
いる。また、この下流端部１１と同様に、下流端部２
１，３１，４１もそれぞれ曲面部２１ａ，３１ａ，４１
ａ、平面部２１ｂ，３１ｂ，４１ｂ、平面部２１ｃ，３
１ｃ，４１ｃおよび平面部２１ｄ，３１ｄ，４１ｄが形
成され、その断面積が他の円筒状の部分よりも大きくな
っている。

【００１９】集合管５は、図３に示すように、その断面
積が上流側から下流側に向かうにつれて小さくなるよう
に形成され、その内部が仕切壁部７により２つの流路Ａ
１，Ａ２に分割されている。この集合管５では、その仕
切壁部７が接合される壁部５１，５２が略平面状に形成
されるとともに、この仕切壁部７と対向する壁部５３，
５４の所定位置にそれぞれ凹部５３ａ，５４ａが形成さ
れている。そのため、この集合管５では、仕切壁部７が
接合されることで壁部５１，５２の剛性が高くなるとと
もに、凹部５３ａ，５４ａが形成されることで壁部５
３，５４の剛性が高くなっている。

【００２０】なお、特許請求の範囲にいう「排気ガスの
脈動により振動する壁部」とは、通常、排気パイプ１〜
４の排出口近傍の壁部、すなわち本実施形態における壁
部５１〜５４の上側部分（断面形状が大きい部分）に相
当するものである。しかし、本実施形態では、壁部５
１，５２の振動は仕切壁部７により抑えられているの
で、仕切壁部７が接合されない壁部５３，５４のみが前
記「排気ガスの脈動により振動する壁部」に相当する。

【００２１】そして、流路Ａ１内に第１，第４の排気パ
イプ１，４の下流端部１１，４１が配設され、流路Ａ２
内に第２，第３の排気パイプ２，３の下流端部２１，３
１が配設されてそれぞれ集合管５に密着するように接合
されている。また、第１，第２の排気パイプ１，２と第
３，第４の排気パイプ３，４との間には、これらの下流
端部１１，２１，３１，４１を補強するための補強板８
が接合されている。

【００２２】次に、この排気マニホールドＭの作用につ
いて、図１および図３を参照して説明する。図１に示す
ように、エンジンの始動によりシリンダヘッドＨの各排
気ポートから排気ガスが排出されると、各排気ガスは４
本の排気パイプ１〜４を通って集合管５内に流れ込む。
このとき、図３に示すように、各排気ガスの脈動により
集合管５の壁部５１〜５４が振動しようとしても、壁部
５１〜５４は仕切壁部７や凹部５３ａ，５４ａにより剛
性が高くなっているので、その振動が抑制される。

【００２３】以上によれば、第１の実施形態において次
のような効果を得ることができる。仕切壁部７と凹部５
３ａ，５４ａとにより集合管７の壁部５１〜５４での振
動が抑制されるので、集合管５から発生する異音を抑制
することができる。さらに、集合管５内を分割する仕切
壁部７を振動抑制用に利用するとともに、壁部５３，５
４に凹部５３ａ，５４ａを形成するだけの簡単な構成で
集合管５からの異音を抑制できるので、コストを低くす
ることができる。

【００２４】第１の排気パイプ１に代表するように、下
流端部１１は元の断面形状に平面部１１ｂ〜１１ｄで形
成される角部を形成するだけの構造なので、その周長が
元の円筒部分の周長に比べて極端に長くならず、かつ、
その断面積が元の断面積よりも大きくなる。すなわち、
下流端部１１の断面形状を元の断面形状に角部を形成さ
せた形状にすることで、加工性の向上と排気効率の向上
をともに実現できる。

【００２５】〔第２の実施形態〕以下に、本発明に係る
排気マニホールドにおける第２の実施形態について説明
する。この実施形態は、第１の実施形態に係る排気マニ
ホールドＭの仕切壁部７を取り除いて４−１の排気方式
にしたものなので、第１の実施形態と同様の構成要素に
ついては同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２６】図４に示すように、集合管５’には、第１
の実施形態と同様に壁部５３，５４に凹部５３ａ，５４
ａが形成されるだけでなく、壁部５１，５２にも凹部５
１ａ，５２ａが形成される。これにより、壁部５１〜５
４の剛性が高まるので、排気ガスの脈動による振動が抑
えられる。そして、この集合管５’に第１〜第４の排気
パイプ１’〜４’が密着するように接合される。なお、
この排気パイプ１’〜４’の下流端部１１’，２１’，
３１’，４１’は、これらが互いに接合される面以外の
部分が元の断面形状と略同様となる曲面部となること
で、前記凹部５１ａ〜５４ａに密着して接合されてい
る。

【００２７】以上の構成によれば、第２の実施形態にお
いて次のような効果を得ることができる。集合管５’の
壁部５１〜５４に凹部５１ａ〜５４ａを形成するだけの
簡単な構成で、その壁部５１〜５４での振動が抑えら
れ、集合管５’から発生する異音を抑制することができ
る。また、排気パイプ１’〜４’の下流端部１１’，２
１’，３１’，４１’は、これらが互いに接合される面
以外の部分が元の断面形状と略同様となる曲面部になっ
ているので、前記第１の実施形態の下流端部１１，２
１，３１，４１よりも元の円筒部分との周長の差が少な
くなり、加工性の更なる向上を実現できる。

【００２８】以上、本発明は、前記実施形態に限定され
ることなく、様々な形態で実施される。本実施形態で
は、４−２−１または４−１の排気方式における排気マ
ニホールドＭに本発明を適用したが、本発明はこれに限
定されず様々な排気方式の排気マニホールドに適用する
ことができる。本実施形態では、排気パイプ１〜４を補
強するための補強板８を設ける構造としたが、補強板８
を設けずに第１，２の排気パイプ１，２の下流端部１
１，２１と第３，４の排気パイプ３，４の下流端部３
１，４１とを直接接合させてもよい。

【００２９】本実施形態では、第１〜第４の排気パイプ
１〜４が集合管５に密着するように接合される構造、す
なわち集合管に形成される凹部が隣接する２つの排気パ
イプに密着するように接合される構造としたが、本発明
はこれに限定されるものではない。たとえば、凹部を排
気パイプの接合部よりも下流側に形成するようにしても
よい。ただし、本実施形態のように凹部が隣接する２つ
の排気パイプに密着するように接合される構造では、排
気パイプにより凹部が補強されることで、その壁部の剛
性をより高めることができるので、このような構造にす
るのが望ましい。本実施形態では、排気パイプと集合管
とが分割された構造としたが、本発明はこれに限定され
ず、排気パイプと集合管とが一体に形成された構造にも
本発明を適用することができる。

【００３０】また、図５に示すように、下流端部１１，
２１，３１，４１の外側の角部に、肉盛溶接用の面取部
１１ｅ，２１ｅ，３１ｅ，４１ｅを設けてもよい。この
ように、面取部１１ｅ，２１ｅ，３１ｅ，４１ｅを設け
ることにより、溶接に用いる溶接棒等の挿入が容易にな
り、溶接作業を簡単にすることができる。さらに、これ
ら面取部１１ｅ，２１ｅまたは面取部３１ｅ，４１ｅで
形成される溝内に肉盛溶接することで平面部１１ｂ，２
１ｂまたは平面部３１ｂ，４１ｂからの肉盛部の突出が
防止され、下流端部１１，２１，３１，４１の集合体を
確実に集合管５に取り付けることができる。なお、この
面取部としては、図５に示すように平面状のものでなく
てもよく、たとえば角部に形成する断面Ｒの径を大きく
することで面取部を形成してもよい。

【００３１】また、図５に示す構造を、図６に示すよう
な仕切壁部７の両端縁を集合管５の外面まで延ばした構
造にしてもよい。なお、この図６は、図５の一部を変更
して拡大した図であり、反対側である排気パイプ１，２
の構造は対象であるため、その説明は省略する。このよ
うな構造では、まず、仕切壁部７に排気パイプ３，４の
平面部３１ｃ，４１ｃを合わせた後、面取部３１ｅ，４
１ｅに肉盛溶接（Ｗ１，Ｗ１）することで排気パイプ
３，４が仕切壁部７を介して接合される。この仕切壁部
７は、半割れの集合管５が組み付けられた後における集
合管５の外面まで両端縁が伸びているため、集合管５が
組み付けられる前においては排気パイプ３，４の平面部
３１ｂ，４１ｂから突出することになる。このように突
出した仕切壁部７は、半割れの集合管５を組み合わせる
際の位置決めとして利用される。そして、仕切壁部７に
半割れの集合管５を両側から組み合わせた後、この三者
を一体に肉盛溶接（Ｗ２）する。その後は、図１に示す
ように集合管５の上部と排気パイプ１〜４を溶接（Ｗ
３）する。

【００３２】このように図６に示す構造によれば、面取
部３１ｅ，４１ｅと集合管５との間に空間が形成される
ので、各排気パイプ３，４と仕切壁部７を溶接する際に
溶接肉盛部（Ｗ１）が大きくなっても、面取部３１ｅ，
４１ｅで形成される空間にその溶接肉盛部（Ｗ１）が収
まるので、溶接作業が多少ばらついても溶接後の不要肉
盛部の除去作業が不要となる。また、集合管５の組付作
業の際には、仕切壁部７の両端縁が集合管５の外面まで
延びているので、この仕切壁部７が半割れの集合管５を
組み付けるための位置決めとなり、その組付作業を容易
にすることができる。さらに、仕切壁部７の両端縁と半
割れの集合管５の外面を一体に溶接できるので、その溶
接部の強度を高めることができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、集合管
の壁部に凹部を形成するだけの簡単な構成で、その壁部
での振動が抑えられ、集合管から発生する異音を抑制す
ることができる。

【００３４】請求項２に記載の発明によれば、集合管内
を分割する仕切壁部を振動抑制用に利用するとともに、
この仕切壁部と対向する壁部に凹部を形成するだけの簡
単な構成で集合管からの異音を抑制することができる。

【００３５】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
または請求項２に記載の発明による効果に加え、排気効
率の向上、加工性の向上および組立作業の容易化に寄与
することができる。

【００３６】請求項４に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明による効果に加え、溶接作業の容易化、組
付作業の容易化および溶接部強度の強化に寄与すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る排気マニホール
ドを示す正面図である。

【図２】図１の排気マニホールドにおける排気パイプの
下流端部を示す断面図である。

【図３】図１の排気マニホールドを示す分解斜視図であ
る。

【図４】第２の実施形態に係る排気マニホールドの集合
管を示す斜視図である。

【図５】本発明の他の実施形態に係る排気パイプの下流
端部を示す断面図である。

【図６】本発明の他の実施形態に係る排気パイプの下流
端部の要部を示す要部拡大断面図である。

【符号の説明】

Ｍ 排気マニホールド １〜４ 排気パイプ ５，５’ 集合管 ７ 仕切壁部 ５１〜５４ 壁部 ５１ａ〜５４ａ 凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 直之 広島県広島市安佐北区安佐町久地2029−５ 株式会社ユーメックス技術研究所内 (72)発明者 富永 和也 広島県広島市安佐北区安佐町久地2029−５ 株式会社ユーメックス技術研究所内 (72)発明者 和鹿 公則 広島県広島市安佐北区安佐町久地2029−５ 株式会社ユーメックス技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G004 AA01 BA09 DA02 GA02 GA06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の排気パイプと、 これらの排気パイプを集合させる集合管とを有する排気
   マニホールドであって、 前記集合管には、排気ガスの脈動により振動する壁部に
   凹部が形成されることを特徴とする排気マニホールド。
2. 【請求項２】 複数の排気パイプと、 これらの排気パイプを集合させる集合管と、 この集合管内を分割するように、その壁部に接合される
   仕切壁部とを有する排気マニホールドであって、 前記仕切壁部と対向する壁部に凹部が形成されることを
   特徴とする排気マニホールド。
3. 【請求項３】 前記複数のパイプの下流端部は、 それぞれ元の断面形状の円と略同様となる曲面部を残し
   つつ、 少なくとも前記下流端部が互いに接合される部分が元の
   断面形状の円の接線上に位置する平面部として形成され
   ることでその断面積が拡大していることを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載の排気マニホールド。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の排気マニホールドであ
   って、 前記複数のパイプの下流端部は、それぞれ元の断面形状
   の円と略同様となる曲面部を残しつつ、元の断面形状の
   円の接線上に位置し、かつ互いに直交する平面部が少な
   くとも３つ設けられることでその断面積が拡大するとと
   もに、 前記平面部のうち前記集合管に接する平面部とこの平面
   部に直交する平面部とで形成される角部に、これを面取
   りするように形成される溶接用の面取部を設け、 前記仕切壁部は、前記面取部に隣接するように配設され
   るとともに、その両端縁が前記集合管の外面まで延びて
   いることを特徴とする排気マニホールド。