JP2007198256A - エキゾーストマニホールド - Google Patents

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Abstract

【課題】 センサの高精度なセンシングを実現しつつ、集合部の重量を増加させることなく強度を上げることができると同時に、排気浄化触媒の温度上昇を早めて浄化性能を向上できるエキゾーストマニホールドの提供。
【解決手段】 複数のブランチ管２〜５がヘッドフランジ１から略Ｌ字状に曲がる形状に形成され、前記各ブランチ管２〜５の排気ガス上流側端部がヘッドフランジ１を介してエンジン側に接続される一方、排気ガス下流側端部が集合部６に接続され、集合部６に排気ガスの状態を検出するための酸素センサ１０が設けられたエキゾーストマニホールドＡにおいて、集合部６の略Ｌ字状に曲がるブランチ管２〜５の曲がり面に対して略直交する側に縮径させた縮径部６ｄを形成すると共に、この縮径部６ｄに酸素センサ１０を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エキゾーストマニホールドに関し、特に、エキゾーストマニホールドの集合部に排気ガスの状態を検出するためのセンサが設けられたエキゾーストマニホールドに関する。
従来、エキゾーストマニホールドは、図８に示すように、複数のブランチ管０２がヘッドフランジ０１から略Ｌ字状に曲がる形状に形成される他、その排気ガス上流側端部がヘッドフランジ０１を介してエンジンＥに接続され、その排気ガス下流側端部が集合部０６に接続されている。
また、集合部０６の中途部には、その全周に亘って縮径された縮径部０６ｄが形成されると共に、この縮径部０６ｄに排気ガスの状態を検出するためのセンサ０１０が設けられており、この結果、センサ０１０のセンシング部０１０ｃを排気ガスの流れの中心に配置して高精度なセンシングを可能にしている（特許文献１、２参照）。
特開２００３−８３０６１号公報 特開平１０−２６０３７号公報
しかしながら、従来の発明にあっては、エキゾーストマニホールドの各ブランチ管０２がヘッドフランジ０１から略Ｌ字状に曲がる形状に形成されている上、その排気ガス上流側端部がヘッドフランジ０１を介してエンジンＥ側に固定され、その排気ガス下流側端部が集合部０６、触媒コンバータ０７等を介して車体側に固定されているため、エンジンＥの振動や各ブランチ管０２の熱膨張・収縮に起因する応力がエキゾーストマニホールド全体を略Ｌ字状に屈折させるように作用し、この結果、集合部０６の縮径部０６ｄの強度を上げるため集合部の肉厚を増やす必要があった。これにより、重量の増加と熱容量の増加により排気ガス浄化触媒の温度上昇が遅くなる問題があった。
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、センサの高精度なセンシングを実現しつつ、集合部の重量を増加させることなく強度を上げることができると同時に、排気浄化触媒の温度上昇を早めて浄化性能を向上できるエキゾーストマニホールドを提供することである。
本発明の請求項１記載の発明では、複数のブランチ管がヘッドフランジから略Ｌ字状に曲がる形状に形成され、前記各ブランチ管の排気ガス上流側端部がヘッドフランジを介してエンジン側に接続される一方、排気ガス下流側端部が集合部に接続され、前記集合部に排気ガスの状態を検出するためのセンサが設けられたエキゾーストマニホールドにおいて、前記集合部の略Ｌ字状に曲がるブランチ管の曲がり面に対して略直交する側に縮径させた縮径部を形成すると共に、この縮径部に前記センサを設けたことを特徴とする。
請求項１記載の発明にあっては、複数のブランチ管がヘッドフランジから略Ｌ字状に曲がる形状に形成され、前記各ブランチ管の排気ガス上流側端部がヘッドフランジを介してエンジン側に接続される一方、排気ガス下流側端部が集合部に接続され、前記集合部に排気ガスの状態を検出するためのセンサが設けられたエキゾーストマニホールドにおいて、前記集合部の略Ｌ字状に曲がるブランチ管の曲がり面に対して略直交する側に縮径させた縮径部を形成すると共に、この縮径部に前記センサを設けたため、センサの高精度なセンシングを実現しつつ、集合部の重量を増加させることなく強度を上げることができると同時に、排気浄化触媒の温度上昇を早めて浄化性能を向上できる。
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１のエキゾーストマニホールドを示す正面図、図２は同右側面図、図３は本実施例１の集合部の正面図、図４は同背面図、図５は同右側面図、図６は同左側面図、図７は同平面図である。
先ず、全体構成について説明する。
図１、２に示すように、本実施例１のエキゾーストマニホールドＡでは、ヘッドフランジ１と、４本のブランチ管２〜５と、集合部６と、触媒コンバータ７と、酸素センサ１０が備えられている。
ブランチ管２〜５は、図外のエンジンのシリンダヘッドに締結される板状のヘッドフランジ１から下方へ略Ｌ字状に曲がる形状に形成されている。
ブランチ管２〜５の各排気ガス上流側端部は、ヘッドフランジ１のそれぞれ対応する挿入孔１ａに接続される一方、各排気ガス下流側端部は１／４円形断面に加工されて全体の外形が円形となるように重ねられた状態で集合部６の排気ガス上流側端部６ｃに接続されている。
また、集合部６の排気ガス下流側端部６ｆは、触媒担体８を収容した触媒コンバータ７の排気ガス上流側端部に接続されている。
さらに、触媒コンバータ７の排気ガス下流側端部には、図外の後方側排気管に接続するためのフランジ部９が設けられている。
そして、図３〜７に示すように、集合部６は、図外のプレス成形機にて形成された分割体6a,6bを最中状に重ね合わせてその両縁部同士を溶接X1,X2にて接合することにより一体的に形成されて略筒状に形成される他、その排気ガス上流側端部６ｃはブランチ管２〜５の排気ガス下流側端部を挿入可能な大きさの径に開口され、その中途部には略Ｌ字状に曲がるブランチ管２〜５の曲がり面に対して略直交する側に縮径させた縮径部６ｄが形成されている。
また、上記縮径部６ｄの一方側には、酸素センサ１０を設けるための開口部６ｅが形成されている。
さらに、集合部６の排気ガス下流側端部６ｆは、触媒コンバータ７の排気ガス上流側端部を挿入可能な大きさの径まで拡管された状態で開口されている。
即ち、本実施例１の集合部６の外形は、ブランチ管２〜５の曲がり面に対して略直交する側において、排気ガス上流側端部６ｃから排気ガス下流側端部６ｆに掛けてその中途部で縮径したインボリュート曲線状に形成され（図３、４参照）、ブランチ管２〜５の曲がり面に相当する側において、排気ガス上流側端部６ｃから排気ガス下流側端部６ｆに掛けて緩やかに接続された曲線状に形成されている（図５、６参照）。
図１、２に示すように、酸素センサ１０は、集合部６内を通過する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のに用いられるものであって、その一端側には、図外の制御装置に電気的に接続される配線１０ａが設けられる他、その中途部には集合部６の開口部６ｅに臨んで設けられた円筒状のボス部１１に当接するホルダ部１０ｂが設けられ、その他端側には集合部６の開口部６ｅに挿入された状態で排気ガスの流れの中心位置に配置されるセンシング部１０ｃが設けられている。
その他、少なくともヘッドフランジ１、ブランチ管２〜５、集合部６、触媒コンバータ７はステンレスを素材とする金属製で形成されている。
次に、作用を説明する。
このように構成されたエキゾーストマニホールドＡは、車両に搭載された際にヘッドフランジ１が図外のエンジンのシリンダヘッドに接続され、触媒コンバータのフランジ部９が車体側に固定された後方側排気管に接続される。
ここで、従来の発明にあっては、エキゾーストマニホールドの各ブランチ管は、ヘッドフランジから略Ｌ字状に曲がる形状に形成されている上、その排気ガス上流側端部がヘッドフランジを介してエンジン側に固定され、その排気ガス下流側端部が集合部、触媒コンバータ等を介して車体側に固定されているため、エンジンの振動や各ブランチ管の熱膨張・収縮に起因する応力がエキゾーストマニホールド全体を略Ｌ字状に屈折させるように作用し、この結果、集合部の強度を上げるため集合部の肉厚を増やす必要がある。これにより、重量の増加と熱容量の増加により排気ガス浄化触媒の温度上昇が遅くなる問題があった。
しかしながら、本実施例１のエキゾーストマニホールドＡにあっては、前述したように、集合部６は、ブランチ管２〜５の曲がり面に相当する側において縮径部が形成されていないため、集合部６のブランチ管２〜５の曲がり面に相当する部位に、上記応力に耐えるための必要な剛性を確保することができ、集合部６の座屈強度を、肉厚を増やさずに上げることができる。
また、ブランチ管２〜５の曲がり面に対して略直交する側に縮径部６ｄを形成して、この縮径部６ｄに酸素センサ１０を設けたため、センシング部１０ｃを排気ガスの流れの中心に配置して高精度なセンシングを実現できる。
次に、効果を説明する。
以上説明したように、本実施例１のエキゾーストマニホールドＡにあっては、複数のブランチ管２〜５がヘッドフランジ１から略Ｌ字状に曲がる形状に形成され、各ブランチ管２〜５の排気ガス上流側端部がヘッドフランジ１を介してエンジン側に接続される一方、排気ガス下流側端部が集合部６に接続され、集合部６に排気ガスの状態を検出するための酸素センサ１０が設けられたエキゾーストマニホールドＡにおいて、集合部６の略Ｌ字状に曲がるブランチ管２〜５の曲がり面に対して略直交する側に縮径させた縮径部６ｄを形成すると共に、この縮径部６ｄに酸素センサ１０を設けたため、酸素センサ１０の高精度なセンシングを実現しつつ、集合部６の重量を増加させることなく強度を上げることができると同時に、触媒コンバータ７の触媒担体８（排気浄化触媒）の温度上昇を早めて浄化性能を向上できる。
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、本実施例１では、縮径部６ｄの一方側に酸素センサ１０を設けたが、他方側に設けても良い。
また、センサは酸素センサに限らず、排気ガスの状態を検出するのに用いられるセンサであれば良く、例えば温度センサを適用しても良い。
また、集合部６は分割体6a,6bを最中状に重ね合わせて製造する構造について説明したが、一本のパイプからプレス加工やスピニング加工等にて製造することも可能である。
本発明の実施例１のエキゾーストマニホールドを示す正面図である。 本発明の実施例１のエキゾーストマニホールドを示す右側面図である。 本実施例１の集合部の正面図である。 本実施例１の集合部の背面である。 本実施例１の集合部の右側面図である。 本実施例１の集合部の左側面図である。 本実施例１の集合部の平面図である。 従来のエキゾーストマニホールドの右側面図であり、問題点を説明する図である。
符号の説明
Ａ エキゾーストマニホールド
１ ヘッドフランジ
１ａ 挿入孔
２、３、４、５ ブランチ管
６ 集合部
６ａ、６ｂ 分割体
６ｃ 排気ガス上流側端部
６ｄ 縮径部
６ｅ 開口部
６ｆ 排気ガス下流側端部
７ 触媒コンバータ
８ 触媒担体
９ フランジ部
１０ 酸素センサ
１０ａ 配線
１０ｂ ホルダ部
１０ｃ センシング部
１１ ボス部

Claims (1)

  1. 複数のブランチ管がヘッドフランジから略Ｌ字状に曲がる形状に形成され、
    前記各ブランチ管の排気ガス上流側端部がヘッドフランジを介してエンジン側に接続される一方、排気ガス下流側端部が集合部に接続され、
    前記集合部に排気ガスの状態を検出するためのセンサが設けられたエキゾーストマニホールドにおいて、
    前記集合部の略Ｌ字状に曲がるブランチ管の曲がり面に対して略直交する側に縮径させた縮径部を形成すると共に、この縮径部に前記センサを設けたことを特徴とするエキゾーストマニホールド。
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