JP2007154660A

JP2007154660A - エギゾーストマニホルド

Info

Publication number: JP2007154660A
Application number: JP2005346439A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Yoshida; 隆行吉田; Fuyuki Ito; 冬樹伊東
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-21
Also published as: EP1793101A3; DE602006015588D1; ATE475004T1; EP1793101A2; US20070119158A1; CN1982664B; EP1793101B1; US7497079B2; CN1982664A

Abstract

【課題】生産性の向上と、更なる軽量化が可能なエギゾーストマニホルドを得る。
【解決手段】それぞれ板材からプレス成形した上側外殻部材３０と下側外殻部材３２とを重ね合わせて第１から第４枝管部２４〜２７と集合管部２８とを形成した外殻部材４を備える。第１から第４枝管部２４〜２７は排気順序が第１、第３、第４、第２の、各第１から第４排気ポートＰ１〜Ｐ４に接続される。また、第１、第２枝管部２４，２５から集合管部２８に流入する排気ガス、及び第３、第４枝管部２６，２７から集合管部２８に流入する排気ガスを仕切る仕切板３４を、下側外殻部材３２に取り付け、かつ、仕切板３４は、第２排気ポートＰ２及び第３排気ポートＰ３に接続された一対の第２、第３枝管部２５，２６を合流させて、集合管部２８内に開口する排気流路３６を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、多気筒内燃機関の各排気ポートからの排気を集合して排気管に送るエギゾーストマニホルドに関する。

従来より、軽量化を図ると共に、排気の温度低下を抑制して触媒の早期活性化を図ったエギゾーストマニホルドとして種々のものが提案されている。例えば、特許文献１にあるように、表半体、仕切体、裏半体の３枚の板金製部材を重ね合わせて、表半体と仕切体との間に、第２排気ポートと第３排気ポートに連通した第２排気管と第３排気管を形成し、仕切体と裏半体との間に、第１排気ポートと第４排気ポートに連通した第１排気管と第４排気管とを形成したエギゾーストマニホルドが提案されている。

また、特許文献２にあるように、第１から第４排気ポートからの排気順序が第１、第３、第４、第２である４気筒内燃機関の第１排気ポートに接続された第１枝管部、第２及び第３排気ポートに接続された第２枝管部、第４排気ポートに接続された第３枝管部と、第１から第３枝管部を集合させた集合管部とを備えたアウタケースを設ける。第２、第３排気ポートに連通した仕切管を第２枝管部内から集合管部内に達するまで設け、仕切管は集合管部内で開口されたエギゾーストマニホルドが提案されている。
特開平１０−８９０６４号公報特開２０００−２４８９３０号公報

しかしながら、こうした従来の前者のものでは、表半体、仕切体、裏半体がそれぞれ、エギゾーストマニホルドの外殻を形成するので、それぞれ十分な板厚が必要であり、更なる軽量化が困難であると共に、仕切体の形状が複雑となり、表半体と仕切体とを溶接した後、これを裏返して裏半体と仕切体とを溶接するので、生産性が低いという問題があった。

また、後者のものでは、アウタケースにより、各枝管部と集合管部とを形成するが、このアウタケースのプレス成形が困難であると共に、仕切管のプレス成形も困難で、生産性が低いと共に、外殻を形成するアウタケース内に更に筒状の仕切体を配置しているので、重量増加の原因になるという問題があった。

本発明の課題は、生産性の向上と、更なる軽量化が可能なエギゾーストマニホルドを提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
多気筒内燃機関の各排気ポートにそれぞれ接続された枝管部を集合管部に集合させ、各排気ポートからの排気ガスを前記集合管部を介して排気管に送るエギゾーストマニホルドにおいて、
それぞれ板材からプレス成形した上側外殻部材と下側外殻部材とを重ね合わせて前記枝管部と前記集合管部とを形成し、
排気順序が連続した隣合う前記排気ポートに接続された前記枝管部から前記集合管部に流入する排気ガスを仕切る仕切板を、前記上側外殻部材又は前記下側外殻部材の一方又は両方に取り付けたことを特徴とするエギゾーストマニホルドがそれである。

前記仕切板は、排気順序が連続しない隣合う前記排気ポートに接続された一対の前記枝管部を合流させて、前記集合管部内に開口する排気流路を形成してもよい。また、前記仕切板の長さは排気干渉を防ぐ長さであることが好ましい。前記仕切板の板厚は、前記上側外殻部材又は前記下側外殻部材の板厚よりも薄くするとよい。

また、４気筒内燃機関の第１から第４排気ポートにそれぞれ接続された枝管部を集合管部に集合させ、第１から第４排気ポートからの排気ガスを前記集合管部を介して排気管に送るエギゾーストマニホルドにおいて、
前記第１から第４排気ポートからの排気順序が第１、第３、第４、第２で、
それぞれ板材からプレス成形した上側外殻部材と下側外殻部材とを重ね合わせて前記枝管部と前記集合管部とを形成し、
前記第１排気ポートと前記第２排気ポートとにそれぞれ接続された前記枝管部から前記集合管部に流入する排気ガス、及び前記第３排気ポートと前記第４排気ポートとにそれぞれ接続された前記枝管部から前記集合管部に流入する排気ガスを仕切る仕切板を、前記上側外殻部材又は前記下側外殻部材の一方又は両方に取り付け、かつ、前記仕切板は、前記第２排気ポート及び前記第３排気ポートに接続された一対の前記枝管部を合流させて、前記集合管部内に開口する排気流路を形成することを特徴とするエギゾーストマニホルドがそれである。

本発明のエギゾーストマニホルドは、プレス成形した上側外殻部材と下側外殻部材との一方に、仕切板を取り付けて、上側外殻部材と下側外殻部材とを重ね合わせて形成できるので、生産性が向上すると共に、仕切板の更なる軽量化が可能であるという効果を奏する。

また、仕切板が、排気順序が連続しない隣合う排気ポートに接続された一対の枝管部を合流させて、集合管部内に開口する排気流路を形成することにより、仕切板を簡単な形状にできる。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１はエギゾーストマニホルドで、本実施形態では４気筒の内燃機関１００に用いられるものである。内燃機関１００は、第１から第４気筒＃１〜＃４に連通した第１から第４排気ポートＰ１〜Ｐ４を備えている。本実施形態では、第１気筒＃１、第３気筒＃３、第４気筒＃４、第２気筒＃２の順に点火される。

エギゾーストマニホルド１は、大フランジ２、外殻部材４、小フランジ６を備えている。大フランジ２には、図２に示すように、第１から第４排気ポートＰ１〜Ｐ４に対応した４個の貫通孔１０〜１３が穿設されており、また、大フランジ２を内燃機関１００に図示しないボルトにより取り付けるための複数の取付穴１４〜１８が形成されている。４個の貫通孔１０〜１３の周囲には、外殻部材４側に突出した環状突部２０〜２３が形成されている。

外殻部材４は、第１から第４枝管部２４〜２７と、第１から第４枝管部２４〜２７が集合された集合管部２８とを備えている。外殻部材４は、上側外殻部材３０と下側外殻部材３２とを重ね合わせて形成されている。

上側外殻部材３０と下側外殻部材３２とは、板材をプレス成形することにより形成されており、上側外殻部材３０は上側に膨らまされ、下側外殻部材３２は下側に窪まされて、第１から第４枝管部２４〜２７、集合管部２８が形成されている。上側外殻部材３０と下側外殻部材３２とは、それぞれ一方向に押し出して形成でき、板材のプレス成形により、それぞれ容易に成形できる形状であるので、生産性がよいと共に、低コストで製造できる。

大フランジ２と小フランジ６とが取り付けられる箇所を除いて、上側外殻部材３０と下側外殻部材３２との周囲にはフランジ部３０ａ，３２ａが形成されており、上側外殻部材３０と下側外殻部材３２とのフランジ部３０ａ，３２ａが重ね合わされて、フランジ部３０ａ，３２ａを溶接により固定できるように形成されている。

第１から第４枝管部２４〜２７は、上側外殻部材３０と下側外殻部材３２とを重ね合わせることにより、略筒状に形成されており、第１から第４枝管部２４〜２７を大フランジ２の環状突部２０〜２３に装着できるように形成されている。

集合管部２８は、上側外殻部材３０と下側外殻部材３２とを重ね合わせることにより、その内部が大きな空間に形成され、第１から第４枝管部２４〜２７の内部は集合管部２８の内部に連通されて、集合管部２８に集合するように形成されている。

第１枝管部２４と第２枝管部２５との間、第２枝管部２５と第３枝管部２６との間、第３枝管部２６と第４枝管部２４〜２７の間は、それぞれ切り欠かれており、第１から第４枝管部２４〜２７の長さは短く形成されている。集合管部２８は、小フランジ６に向かって徐々に断面積が縮小するように形成されて、小フランジ６側が開口されて、小フランジ６が取り付けられている。

外殻部材４の内部には、仕切板３４が配置されており、仕切板３４は板材をプレス成形して形成されている。仕切板３４は第２枝管部２５及び第３枝管部２６から集合管部２８内に達するまで設けられており、仕切板３４は、本実施形態では、下側外殻部材３２に取り付けられる。仕切板３４の板厚は、上側外殻部材３０や下側外殻部材３２の板厚よりも薄くてよい。

仕切板３４は、第２枝管部２５及び第３枝管部２６内にも配置されると共に、その断面形状は上側に膨らまされた山型の略半円状に形成されている。そして、集合管部２８内では、仕切板３４は、図３に示すように、第２枝管部２５及び第３枝管部２６内に配置される２つの山型が集合されて１つの山型として形成されている。仕切板３４と上側外殻部材３０との間には、隙間があってもよく、また、仕切板３４と上側外殻部材３０とが密着するようにしてもよい。仕切板３４には、下側外殻部材３２の内側表面に接触するフランジ部３４ａが形成されている。

図３、図４に示すように、仕切板３４は、下側外殻部材３２に取り付けられることにより、仕切板３４と下側外殻部材３２との間に、第２排気ポートＰ２及び第３排気ポートＰ３を集合管部２８と連通する排気流路３６を形成する。排気流路３６の端は集合管部２８内に開口されている。仕切板３４は、板材のプレス成形により、容易に成形できる形状であるので、生産性がよいと共に、低コストで製造できる。

本実施形態では、第１気筒＃１、第３気筒＃３、第４気筒＃４、第２気筒＃２の順に点火されるので、第３排気ポートＰ３と第４排気ポートＰ４からの排気が連続し、第１排気ポートＰ１と第２排気ポートＰ２からの排気が連続する。また、第２排気ポートＰ２と第３排気ポートＰ３からの排気は連続しない。

第１排気ポートＰ１と第２排気ポートＰ２からの排気が干渉しないように、第１枝管部２４と第２枝管部２５との間を仕切り、また、第３排気ポートＰ３と第４排気ポートＰ４からの排気が干渉しないように、第３枝管部２６と第４枝管部２７との間を仕切るように、仕切板３４を配置している。

仕切板３４による排気流路３６の端までの長さが、第１排気ポートＰ１と第２排気ポートＰ２からの排気が干渉しないように、また、第３排気ポートＰ３と第４排気ポートＰ４からの排気が干渉しないように形成されている。

本実施形態では、仕切板３４のフランジ部３４ａが下側外殻部材３２に溶接により固定された後、上側外殻部材３０のフランジ部３０ａと下側外殻部材３２のフランジ部３２ａとが重ね合わされて、溶接により固定される。

下側外殻部材３２に仕切板３４を重ねて、レーザ溶接等により溶接し、次に、下側外殻部材３２に上側外殻部材３０を重ね合わせて、レーザ溶接等により溶接できるので、同じ方向から溶接作業ができ、裏返したりする必要がないので、生産性がよい。

そして、第１〜第４枝管部２４〜２７に、大フランジ２の環状突部２０〜２３が挿入されて、第１〜第４枝管部２４〜２７の周囲が溶接されて、大フランジ２に外殻部材４が固定される。また、外殻部材４の集合管部２８に小フランジ６が溶接により固定される。小フランジ６には、下流側の排気管３８がフランジ結合される。

次に、前述した本実施形態のエギゾーストマニホルドの作動について説明する。
第１気筒＃１での燃焼による排気ガスは、第１排気ポートＰ１から貫通孔１０を通って第１枝管部２４に流入する。そして、集合管部２８を通り、排気管３８に送られる。次に、第３気筒＃３での燃焼による排気ガスは、第３排気ポートＰ３から貫通孔１２を通って仕切板３４により仕切られた排気流路３６に流入する。そして、排気流路３６内を通って集合管部２８に流入し、集合管部２８から排気管３８に送られる。

続いて、第４気筒＃４での燃焼による排気ガスは、第４排気ポートＰ４から貫通孔１３を通って第４枝管部２７に流入する。そして、集合管部２８を通り、排気管３８に送られる。その際、第３気筒＃３と第４気筒＃４とでは燃焼が連続し、第３排気ポートＰ３と第４排気ポートＰ４とでは排気順序が連続すると共に、両排気ポートＰ３，Ｐ４は隣合っている。しかし、仕切板３４により、第３排気ポートＰ３からの排気ガスが、第４排気ポートＰ４側に流入するのが抑制され、排気干渉が防止される。

次に、第２気筒＃２での燃焼による排気ガスは、第２排気ポートＰ２から貫通孔１１を通って仕切板３４により仕切られた排気流路３６に流入する。そして、排気流路３６内を通って集合管部２８に流入し、集合管部２８から排気管３８に送られる。前述した動作が繰り返されて、第１気筒＃１での燃焼により、排気ガスは第１枝管部２４に流入する。

その際、第２排気ポートＰ２と第１排気ポートＰ１とでは、排気順序が連続し、両排気ポートＰ１，Ｐ２同士は隣合っている。しかし、仕切板３４により、第２排気ポートＰ２からの排気ガスが、第１排気ポートＰ１側に流入するのが抑制され、排気干渉が防止される。排気干渉の防止により、内燃機関１００の出力トルクの低下を招くことがない。

一方、内燃機関１００の始動時には、外殻部材４及び仕切板３４の温度は低く、排気ガスの熱が外殻部材４及び仕切板３４に奪われる。しかし、仕切板３４の熱容量は小さく、排気ガスの熱により仕切板３４の温度が速やかに上昇する。また、外殻部材４内には、長さの短い仕切板３４を収納すればよく、外殻部材４の外形を小さくでき、これにより、外殻部材４の表面積も小さくなるので、外殻部材４を介して外部に放射される熱も少ない。

従って、エギゾーストマニホルド１を通る排気ガスの温度は、短時間で回復し、排気ガスの温度低下が抑制され、排気浄化効率を向上させることができる。尚、本実施形態では、仕切板３４を下側外殻部材３２に取り付けたが、これに限らず、仕切板３４を上側外殻部材３０に取り付けて、排気流路３６を形成するようにしてもよい。また、前述した図３に示すように、仕切板３４と上側外殻部材３０との間に隙間を形成することなく、仕切板３４と上側外殻部材３０とが密着するようにして、仕切板３４と上側外殻部材３０とを溶接等により固定、あるいは、仕切板３４と下側外殻部材３２とを溶接等により固定するようにしてもよい。即ち、仕切板３４を上側外殻部材３０と下側外殻部材３４との両方に取り付けるようにしてもよい。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としてのエギゾーストマニホルドの斜視図である。本実施形態のエギゾーストマニホルドの分解斜視図である。図１のＡＡ断面図である。図１のＢＢ断面図である。

符号の説明

１…エギゾーストマニホルド２…大フランジ
４…外殻部材６…小フランジ
１０〜１３…貫通孔１４〜１８…取付穴
２０〜２３…環状突部２４…第１枝管部
２５…第２枝管部２６…第３枝管部
２７…第４枝管部２８…集合管部
３０…上側外殻部材３２…下側外殻部材
３４…仕切板３６…排気流路
３８…排気管１００…内燃機関

Claims

多気筒内燃機関の各排気ポートにそれぞれ接続された枝管部を集合管部に集合させ、各排気ポートからの排気ガスを前記集合管部を介して排気管に送るエギゾーストマニホルドにおいて、
それぞれ板材からプレス成形した上側外殻部材と下側外殻部材とを重ね合わせて前記枝管部と前記集合管部とを形成し、
排気順序が連続した隣合う前記排気ポートに接続された前記枝管部から前記集合管部に流入する排気ガスを仕切る仕切板を、前記上側外殻部材又は前記下側外殻部材の一方又は両方に取り付けたことを特徴とするエギゾーストマニホルド。
前記仕切板は、排気順序が連続しない隣合う前記排気ポートに接続された一対の前記枝管部を合流させて、前記集合管部内に開口する排気流路を形成することを特徴とする請求項１に記載のエギゾーストマニホルド。
前記仕切板の長さは排気干渉を防ぐ長さであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエギゾーストマニホルド。
前記仕切板の板厚は、前記上側外殻部材又は前記下側外殻部材の板厚よりも薄いことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエギゾーストマニホルド。
４気筒内燃機関の第１から第４排気ポートにそれぞれ接続された枝管部を集合管部に集合させ、第１から第４排気ポートからの排気ガスを前記集合管部を介して排気管に送るエギゾーストマニホルドにおいて、
前記第１から第４排気ポートからの排気順序が第１、第３、第４、第２で、
それぞれ板材からプレス成形した上側外殻部材と下側外殻部材とを重ね合わせて前記枝管部と前記集合管部とを形成し、
前記第１排気ポートと前記第２排気ポートとにそれぞれ接続された前記枝管部から前記集合管部に流入する排気ガス、及び前記第３排気ポートと前記第４排気ポートとにそれぞれ接続された前記枝管部から前記集合管部に流入する排気ガスを仕切る仕切板を、前記上側外殻部材又は前記下側外殻部材の一方又は両方に取り付け、かつ、前記仕切板は、前記第２排気ポート及び前記第３排気ポートに接続された一対の前記枝管部を合流させて、前記集合管部内に開口する排気流路を形成することを特徴とするエギゾーストマニホルド。