JP2005256785A - エキゾーストマニホールドの集合部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気ガスの酸素濃度を高精度に測定することが可能なエキゾーストマニホールドの集合部構造の提供。
【解決手段】 複数本のブランチ管２〜５と、前記各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａを集合させて収容する集合部６を備えたエキゾーストマニホールドの集合部構造において、前記集合部６に縮径した縮径部９を形成すると共に、該縮径部９に酸素センサ１０を装着した。
【選択図】 図１

Description

本発明はエンジンの空燃比を検出する酸素センサを装着したエキゾーストマニホールドの集合部構造に関する。

従来、エキゾーストマニホールドはエンジンのヘッドフランジに接続される複数本のブランチ管と、各ブランチ管の下流側端部を集合させて触媒コンバータに接続する集合部で構成され、通常、前記集合部にはエンジンの空燃比を検出するのに用いる酸素センサが装着されている（特許文献１参照）。
特開２００３−８３０６１号公報

しかしながら、従来のエキゾーストマニホールドの集合部構造においては、酸素センサに最も近い側にあるブランチ管の排気ガスが酸素センサに当たり易いため、排気ガスの酸素濃度を高精度に測定することが困難であった。
なお、各ブランチ管から集合部に流入する排気ガスの流速・角度は微妙に異なるため、このような傾向は集合部の中心に酸素センサを設けても生じてしまう。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、排気ガスの酸素濃度を高精度に測定することが可能なエキゾーストマニホールドの集合部構造を提供することにある。

本発明の請求項１記載の発明では、複数本のブランチ管と、前記各ブランチ管の下流側端部を集合させて収容する集合部を備えたエキゾーストマニホールドの集合部構造において、前記集合部に縮径した縮径部を形成すると共に、該縮径部に酸素センサを装着したことを特徴とする。

本発明の請求項２記載の発明では、請求項１記載のエキゾーストマニホールドの集合部構造において、前記集合部の下流側に触媒コンバータを配置し、前記集合部と触媒コンバータを縮径部から触媒コンバータの上流側端部へ曲線状に拡径するテーパ部で接続したことを特徴とする。

本発明の請求項３記載の発明では、請求項１または２記載のエキゾーストマニホールドの集合部構造において、前記集合部の上流側端部の外径をＤ１、前記縮径部の外径をＤ２、縮径比Ｋ＝Ｄ２／Ｄ１とした場合、０．５≦Ｋ≦０．７であることを特徴とする。

請求項１記載の発明にあっては、複数本のブランチ管と、前記各ブランチ管の下流側端部を集合させて収容する集合部を備えたエキゾーストマニホールドの集合部構造において、前記集合部に縮径した縮径部を形成すると共に、該縮径部に酸素センサを装着したため、全てのブランチ管から集合部に流入する排気ガスを縮径部に集めて酸素センサに確実に当てることができ、結果、酸素濃度を高精度に測定できる。

請求項２記載の発明にあっては、集合部の下流側に触媒コンバータを配置し、前記集合部と触媒コンバータを縮径部から触媒コンバータの上流側端部へ曲線状に拡径するテーパ部で接続したため、テーパ部を直線状に形成した場合に比べて触媒コンバータへの排気ガスの分布を均一化することができ、触媒コンバータの排気浄化性能の向上に貢献できる。

請求項３記載の発明にあっては、集合部の上流側端部の外径をＤ１、前記縮径部の外径をＤ２、縮径比Ｋ＝Ｄ２／Ｄ１とした場合、０．５≦Ｋ≦０．７であることとしたため、縮径部の縮径比を最適な値に設定して排気ガスのスムーズな流通を損なうことなく酸素センサで酸素濃度を高精度に測定できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例のエキゾーストマニホールドの集合部構造が採用されたエキゾーストマニホールドを示す全体正面図、図２は同右側面図、図３は図１のＳ３−Ｓ３線における断面図、図４は本実施例のブランチ管を除いた集合部周辺を示す図であり、縮径部の縮径比を説明する図、図５は図２のＳ５−Ｓ５線における断面図であり、本実施例のエキゾーストマニホールドの集合部構造の作用・効果を説明する図である。

図１、２に示すように、本実施例のエキゾーストマニホールドの集合部構造では、図外のエンジンに固定されるヘッドフランジ１と、該ヘッドフランジ１を介してエンジンの各気筒に接続される４本のブランチ管２〜５と、円筒状の集合部６と、触媒担体７を内部に収容した触媒コンバータ８と、酸素センサ１０を主要な構成としている。

図３に示すように、前記各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａは、略扇形断面形状に加工され、該扇形の側壁２ｂ〜５ｂ同士を重ね合わせて円形状に集合された状態で集合部６の上流側端部６ａに収容されている。

そして、図４、５に示すように、前記集合部６には縮径された縮径部９が形成され、該縮径部９に後述する酸素センサ１０が装着されている。
前記酸素センサ１０は、排気ガスに含まれる酸素濃度を検出してエンジンの空燃比をフィードバック制御するために用いるものであって、その先端１０ａが縮径部９の中心位置に位置するように設けられている。
また、前記各ブランチ管２〜５が集合された円形状の直径に略一致する集合部６の上流側端部６ａの外径をＤ１、縮径部９の外径をＤ２、縮径比をＫ＝Ｄ２／Ｄ１とすると０．５≦Ｋ≦０．７となるように縮径部９が形成されている。
即ち、前記縮径部９の外径Ｄ２は集合部６の上流側端部６ａの外径Ｄ１の略半分の外径に設定されており、これにより縮径部９の断面積は上流側端部６ａ断面積の略１／４となり、各ブランチ管２〜５の下流側端部２ａ〜５ａの断面積に略等しくなる。
なお、前記縮径比Ｋが０．５よりも小さい値では排気ガスの圧力損失が増大して排気ガスのスムーズな流通を妨げる虞があり、０．７よりも大きい値では各ブランチ管２〜５のうち、いずれかのブランチ管から排出される排気ガスが酸素センサ１０に当たりにくくなり、酸素センサ１０の検出精度が低下する。

前記縮径部９と触媒コンバータ８とは曲線状に拡径するテーパ部Ｒで一体的に結合されている。
なお、本実施例では前述した集合部６、縮径部９、触媒コンバータ８が金属製の円筒体をスピニング加工して拡縮させることにより一体的に形成されるが、三者は別体で構成してそれぞれ結合させても構わない。

このように構成されたエキゾーストマニホールドの集合部構造にあっては、図５に示すように、エンジンの各気筒からブランチ管２〜５を介して集合部６に流入した排気ガス（破線矢印にて図示）は縮径部９を介して触媒コンバータ８に排出される。
この際、全てのブランチ管２〜５から排出される排気ガスを縮径部９に集めて酸素センサ１０に確実に当てることができ、酸素濃度を高精度に測定できる。

また、前述したように、縮径部９の外径は最適に設定されているため、排気ガスのスムーズな流通を妨げる虞がない。

さらに、通常、酸素センサ１０は、集合部６の中心位置における排気ガスの酸素濃度を測定することが好ましいが、本実施例では縮径部９に酸素センサ１０を装着しているため、全長が短い酸素センサであってもその先端を容易に集合部６の中心位置に配置できる。

そして、前記縮径部９から触媒コンバータ８に向かう排気ガスは、テーパ部Ｒに沿って拡散しながら触媒コンバータ８内に流入するため、テーパ部Ｒが直線状に形成された場合に比べて、触媒担体７に当たる排気ガスの分布を均一化することができ、触媒コンバータ８の排気浄化性能の向上に貢献できる。

従って、本実施例のエキゾーストマニホールドの集合部構造にあっては、縮径部９に酸素センサ１０を装着したため、全てのブランチ管２〜５から排出される排気ガスを縮径部９で集めて酸素センサ１０に確実に当てることができ、結果、酸素濃度を高精度に測定できる。

また、テーパ部Ｒによって触媒担体７に当たる排気ガスの分布を均一化することができ、触媒コンバータ８の排気浄化性能の向上に貢献できる

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、ブランチ管の数はエンジンの気筒数に合わせて適宜設定できる。

本発明の実施例のエキゾーストマニホールドの集合部構造が採用されたエキゾーストマニホールドを示す全体正面図である。 本発明の実施例のエキゾーストマニホールドの集合部構造が採用されたエキゾーストマニホールドを示す全体右側面図である。 図１のＳ３−Ｓ３線における断面図である。 本実施例のブランチ管を除いた集合部周辺を示す図であり、縮径部の縮径比を説明する図である。 図２のＳ５−Ｓ５線における断面図であり、本実施例のエキゾーストマニホールドの集合部構造の作用・効果を説明する図である。

符号の説明

Ｒ テーパ部
１ ヘッドフランジ
２、３、４、５ ブランチ管
２ａ、３ａ、４ａ、５ａ 上流側端部
２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ 側壁
６ 集合部
６ａ 上流側端部
７ 触媒担体
８ 触媒コンバータ
９ 縮径部
１０ 酸素センサ
１０ａ 先端

Claims (3)

1. 複数本のブランチ管と、前記各ブランチ管の下流側端部を集合させて収容する集合部を備えたエキゾーストマニホールドの集合部構造において、
   前記集合部に縮径した縮径部を形成すると共に、該縮径部に酸素センサを装着したことを特徴とするエキゾーストマニホールドの集合部構造。
2. 請求項１記載のエキゾーストマニホールドの集合部構造において、
   前記集合部の下流側に触媒コンバータを配置し、
   前記集合部と触媒コンバータを縮径部から触媒コンバータの上流側端部へ曲線状に拡径するテーパ部で接続したことを特徴とするエキゾーストマニホールドの集合部構造。
3. 請求項１または２記載のエキゾーストマニホールドの集合部構造において、
   前記集合部の上流側端部の外径をＤ１、前記縮径部の外径をＤ２、縮径比Ｋ＝Ｄ２／Ｄ１とした場合、０．５≦Ｋ≦０．７であることを特徴とするエキゾーストマニホールドの集合部構造。

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