JP2008169773A - エキゾーストマニホールドの集合部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気抵抗を軽減できると共に、排気脈動圧を改善してエンジン出力を向上できる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】 排気ガス上流側端部６ａに２本のブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aが互いに狭角を有した状態で接続され、排気ガス下流側端部６ｃに接続管８の排気ガス上流側端部８ａが接続されるエキゾーストマニホールドの集合部構造において、集合部６の側壁11,12における排気ガス上流側端部６ａと排気ガス下流側端部６ｃとの間を外側へ略円弧状に膨出させた形状とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エキゾーストマニホールドの集合部構造に関する。

従来、排気ガス上流側端部に２本のブランチ管の排気ガス下流側端部が互いに狭角を有した状態で接続され、排気ガス下流側端部に接続管の排気ガス上流側端部が接続されるエキゾーストマニホールドの集合部構造の技術が公知になっている（特許文献１参照）。
特開２００４−２７０６５５号公報

しかしながら、従来の発明にあっては、集合部の側壁における集合部の排気ガス上流側端部と排気ガス下流側端部との間が絞られるか、或いは、直線的な形状に形成されているため、各ブランチ管の排気干渉による排気抵抗の増大や、各ブランチ管から集合部の側壁に衝突する排気ガスの反射量の増大に起因する排気脈動圧の増大によるエンジン出力の低下が懸念されるという問題点があった。

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、排気抵抗を軽減できると共に、排気脈動圧を改善してエンジン出力を向上できる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、排気ガス上流側端部に２本のブランチ管の排気ガス下流側端部が互いに狭角を有した状態で接続され、排気ガス下流側端部に接続管の排気ガス上流側端部が接続されるエキゾーストマニホールドの集合部構造において、前記集合部の側壁における排気ガス上流側端部と排気ガス下流側端部との間を外側へ略円弧状に膨出させた形状としたことを特徴とする。

請求項１記載の発明では、排気ガス上流側端部に２本のブランチ管の排気ガス下流側端部が互いに狭角を有した状態で接続され、排気ガス下流側端部に接続管の排気ガス上流側端部が接続されるエキゾーストマニホールドの集合部構造において、前記集合部の側壁における排気ガス上流側端部と排気ガス下流側端部との間を外側へ略円弧状に膨出させた形状としたため、排気抵抗を軽減できると共に、排気脈動圧を改善してエンジン出力を向上できる。

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の集合部構造を説明する全体図、図２は本実施例１の集合部周辺の側断面図、図３は本実施例１の側壁の断面拡張率を示す図、図４は本実施例１の最大膨出部の断面拡張率と圧力損失を検証した結果を示す図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、本実施例１のエキゾーストマニホールドの集合部構造では、排気ガス上流側端部がヘッドフランジ１に接続された４本のブランチ管２〜５のうち、隣り合うブランチ管2,3とブランチ管4,5とがそれぞれ排気ガス下流側へ行くにつれて集合部6,7でそれぞれ１本に集合された後、さらに集合部6,7の排気ガス下流側に接続された接続管8,9が集合部１０で１本に集合される所謂４−２−１のレイアウトが採用され、全ての構成部材が金属製となっている。

なお、ブランチ管2,3、集合部６、接続管８の固定構造と、ブランチ管4,5、集合部７、接続管９の固定構造は同様であるため、以下、ブランチ管2,3、集合部６、接続管８の固定構造について詳述する。

図２に示すように、集合部６は、全体が略Ｙ字型を成す筒状に形成されている。
集合部６の排気ガス上流側端部６ａには拡径した環状の差し込み段部６ｂが形成され、ここに、ブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aが狭角を成して挿入された状態で固定されている。
なお、本実施例１のブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aは、その内側が互いに密接した状態で図外の溶接で固定される他、その外周が全周に亘って差し込み段部６ｂに図外の溶接で固定されている。

また、集合部６の排気ガス下流側端部６ｃには、接続管８の排気ガス上流側端部８ａが挿入された状態で固定されている。
なお、本実施例１の接続管８の排気ガス上流側端部８ａは、その外周が全周に亘って集合部６の排気ガス下流側端部６ｃに図外の溶接で固定されている。

また、本実施例１では、ブランチ管2,3、集合部６、接続管８がそれぞれ板厚１ｍｍ前後、ブランチ管2,3の狭角α＝３０°前後、ブランチ管2,3の直径は５０ｍｍ前後、接続管８の直径は５５ｍｍ前後となっている。

そして、集合部６の側壁11,12における排気ガス上流側端部６ａと排気ガス下流側端部６ｃとの間が外側へ略円弧状に膨出した形状に形成されている。
具体的には、本実施例１では、集合部６の側壁11,12における排気ガス上流側端部６ａと排気ガス下流側端部６ｃとの間を結んだ直線Ｘ１を側壁とした場合の横断面積に対して最大膨出部１３で最大１４％の断面拡張率となるように側壁11,12を外側へ膨出させている。なお、ブランチ管2,3の側壁11,12は左右対称形状である。
最大膨出部１３は、両ブランチ管2,3の軸を含む面の方向に設けられている。

本実施例１の図２のＡ１−Ａ１線〜Ａ６−Ａ６線における断面拡張率の具体的数値を図３に示す。なお、Ａ１−Ａ１線〜Ａ６−Ａ６線の各間隔は１０ｍｍである。

また、集合部６の前後壁は、排気ガス上流側端部６ａと排気ガス下流側端部６ｃとの間を直線的に結んだ形状となっている。

従って、集合部６の側壁11,12における排気ガス上流側端部６ａと排気ガス下流側端部６ｃとの間を外側へ略円弧状に膨出した形状としたことにより、各ブランチ管2,3から集合部６内に流入した排気ガスの排気干渉を低減して排気抵抗を低減できると共に、各ブランチ管2,3から側壁11,12に衝突する排気ガスの反射量を少なくして直進性を促進することで排気脈動圧を改善してエンジン出力を向上できるようになっている。

ここで、最大膨出部１３の断面拡張率と排気ガスの圧力損失の関係について検証した。
検証の結果、図４に示すように、最大膨出部１３の断面拡張率を１４％とした場合に排気ガスの圧力損失、つまり、排気抵抗が最も低くなった。なお、断面拡張率をあまり増やすと側壁11,12が過度に膨出することに起因して排気抵抗が増えてしまうため、実際上の採用には断面拡張率は最大１０〜２０％の範囲で設定するのが好ましい。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本発明のエキゾーストマニホールドの集合部構造においては、排気ガス上流側端部６ａに２本のブランチ管2,3の排気ガス下流側端部2a,3aが互いに狭角を有した状態で接続され、排気ガス下流側端部６ｃに接続管８の排気ガス上流側端部８ａが接続されるエキゾーストマニホールドの集合部構造において、集合部６の側壁11,12における排気ガス上流側端部６ａと排気ガス下流側端部６ｃとの間を外側へ略円弧状に膨出させた形状としたため、排気抵抗を軽減できると共に、排気脈動圧を改善してエンジン出力を向上できる。

また、集合部６の排気ガス上流側端部６ａと排気ガス下流側端部６ｃとの間を直線的に結んだ側壁とした場合の横断面積に対して最大１０〜２０％の断面膨張率となるように外側へ略円弧状に膨出させた形状としたため、集合部６における排気抵抗と排気脈動圧を考慮した最適な形状を実現できる。

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で説明した各構成部材の詳細な部位の形状は適宜設定できる。また、断面膨張率が最大となる最大膨出部の位置は適宜設定することができる。

本発明の実施例１のエキゾーストマニホールドの集合部構造を説明する全体図である。 本実施例１の集合部周辺の側断面図である。 本実施例１の側壁の断面拡張率を示す図である。 本実施例１の最大膨出部の断面拡張率と圧力損失を検証した結果を示す図である。

符号の説明

１ ヘッドフランジ
２、３、４、５ ブランチ管
２ａ、３ａ 排気ガス下流側端部
６、７、１０ 集合部
６ａ 排気ガス上流側端部
６ｂ 差し込み段部
６ｃ 排気ガス下流側端部
８、９ 接続管
８ａ 排気ガス上流側端部
１１、１２ 側壁
１３ 最大膨出部

Claims (2)

1. 排気ガス上流側端部に２本のブランチ管の排気ガス下流側端部が互いに狭角を有した状態で接続され、排気ガス下流側端部に接続管の排気ガス上流側端部が接続されるエキゾーストマニホールドの集合部構造において、
   前記集合部の側壁における排気ガス上流側端部と排気ガス下流側端部との間を外側へ略円弧状に膨出させた形状と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、
   前記集合部の排気ガス上流側端部と排気ガス下流側端部との間を直線的に結んだ側壁とした場合の横断面積に対して最大１０〜２０％の断面膨張率となるように外側へ略円弧状に膨出させた形状と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

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