JP2013104378A - Exhaust manifold - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、エンジンの排気側とマフラーとの間に配置されるエキゾーストマニホールドに関する。 The present invention relates to an exhaust manifold disposed between an exhaust side of an engine and a muffler.
特許文献1は、二重管構造のエキゾーストマニホールドにおける内管の平坦部の加振に起因する外管からの放射音の発生を抑制することのできるエキゾーストマニホールドを提供するものである。特許文献1に開示されエキゾーストマニホールドは、二枚のステンレス鋼板材を型取りし、合わせ面を溶接することにより外管を形成し、内管及び外管をフランジに固定し、内管での平坦部の内方に、円弧状をなす遮蔽板をフランジから延出し、この遮蔽板により排気ガスの圧力波が直接内管の平坦部を加振しないようにするものである。
特許文献2は、排気ガスの衝突で発生する圧力波で異音が発生するのを効果的に抑制することができ、しかもコスト高にならずかつ下流の排ガス浄化触媒を速やかに温度上昇させることのできる排気マニホールドを提供するものである。この特許文献2に開示される排気マニホールドは、二枚の板金成形品を一体接合して構成され、シリンダヘッドの排気ポート配置面に対する取付フランジと排気ガスが流出する出口フランジを有するもので、前記排気ポートに対向する部分と出口フランジを含む部分を、その他の部分に対して連続的若しくは断続的に区分けする線状の境界領域を設定し、境界領域を薄抜く部や板ばね部にて構成したものである。 Patent Document 2 can effectively suppress the generation of noise due to a pressure wave generated by an exhaust gas collision, and can increase the temperature of a downstream exhaust gas purification catalyst quickly without increasing the cost. An exhaust manifold that can be used is provided. The exhaust manifold disclosed in Patent Document 2 is configured by integrally joining two sheet metal molded products, and has an attachment flange with respect to the exhaust port arrangement surface of the cylinder head and an outlet flange through which exhaust gas flows. A linear boundary area that divides the part facing the exhaust port and the part including the outlet flange continuously or intermittently with respect to the other parts is set, and the boundary area is configured with a thinned part and a leaf spring part It is a thing.
現在のインテークマニホールドは、ターボであってもそれほど圧力が高くないので、流体力学や層流などの流れの力学に基づいて設計されている。排気管も同様に流れ力学に基づいて設計されているが、排気ガスは非常に高温、高圧なため流れの力学では対応しきれず、充填効率が低下するという問題点がある。また、排気管は、基本的に温度、圧力の変化を中心に設計すると、エンジンはそのままでも高効率を得ることができる。 The current intake manifold is designed based on fluid dynamics and flow dynamics such as laminar flow because the pressure is not so high even with a turbo. The exhaust pipe is similarly designed based on the flow dynamics, but the exhaust gas is very hot and high in pressure, so the flow dynamics cannot cope with it, and there is a problem that the filling efficiency is lowered. Moreover, if the exhaust pipe is basically designed around changes in temperature and pressure, high efficiency can be obtained even if the engine is used as it is.
また、多気筒エンジンでは排気管を集合させてから触媒に入るが、排気管のパルスが隣接する排気管を逆流し、シリンダー内圧を高くしてしまい、ノッキングを誘発してしまうという問題が生じる。また、このパルスは、特許文献1及び2に記載されているように、高周波異音の原因となる。さらに、ある種の自動車では、排気管の集合部分をエンジンから遠くして逆流パルスのタイミングを変えてシリンダー内圧上昇を抑えるようにしているが、特定の回転速度しか有効ではなく、逆流パルスが届けばシリンダー内にパルスが入り込むことには変わりがなく、排気ガスが冷えて触媒の機能に支障がでるので、それを制御するために複雑な制御が必要となるという不具合が生じる。
In a multi-cylinder engine, the exhaust pipes are assembled before entering the catalyst. However, there is a problem that the exhaust pipe pulses flow backward in the adjacent exhaust pipes, increasing the cylinder internal pressure and inducing knocking. Further, as described in
さらに、従来のマフラーにおいて、排気管内径が排気ポート径と同じであるため、排気ガスは高い圧力を保ったままサイレンサーに入り膨張することで低圧に変化するものであるが、排気ポート出口付近の排気ガスの圧力が高圧のままであるため、シリンダー内に残った排気ガスが排出されにくくなり、新気(混合気)が十分に充填されず効率が落ちるという不具合があった。また、シリンダー内の圧力が高いと充填効率が下がるだけではなくノッキングを起こしやすくなるため、点火時期を遅らせたり、圧縮比を下げなければならなくなり、低効率になってしまうという不具合が生じる。このため、高性能エンジンでは、排気ポート、排気管、サイレンサーの内径を広げ、全体の圧力を下げることでシリンダー内の圧力を下げ、充填効率を高めているが、これでは高回転時のみ有効であり、低回転時は逆に抜けが良すぎるために、トルクの低下を招いてしまうという不具合を生じる。 Furthermore, in the conventional muffler, the exhaust pipe inner diameter is the same as the exhaust port diameter, so the exhaust gas enters the silencer while maintaining a high pressure and expands to a low pressure. Since the pressure of the exhaust gas remains high, the exhaust gas remaining in the cylinder is difficult to be discharged, and there is a problem that the efficiency is lowered because new air (air mixture) is not sufficiently filled. Further, when the pressure in the cylinder is high, not only the charging efficiency is lowered, but also knocking is likely to occur, so that the ignition timing must be delayed or the compression ratio must be lowered, resulting in a low efficiency. For this reason, in high-performance engines, the exhaust port, exhaust pipe, and silencer are expanded in inner diameter, and the overall pressure is lowered to lower the pressure in the cylinder and increase the charging efficiency. However, this is effective only at high speeds. On the other hand, when the engine is running at a low speed, the slipping out is too good, resulting in a problem that the torque is reduced.
このため、本願発明は、簡単な構造で、低回転時から高回転時までシリンダーの充填効率を向上させることができると共に、逆流パルスのシリンダー内圧への影響を抑制することのできるエキゾーストマニホールドを提供することにある。 Therefore, the present invention provides an exhaust manifold that can improve the filling efficiency of the cylinder from a low rotation speed to a high rotation speed with a simple structure, and can suppress the influence of the backflow pulse on the cylinder internal pressure. There is to do.
したがって、本願発明は、エンジンの排気ポートとマフラーとの間に配置されるエキゾーストマニホールドにおいて、前記排気ポートの開口面積よりも大きい開口面積を有して排気方向に延出する入口部と、前記マフラーと接続され、前記排気ポートの開口面積と略等しい開口面積を有する出口部と、前記入口部と前記出口部を接続し、前記入口部の開口面積から前記出口部の開口面積まで漸次断面積が縮小する中間部とによって構成されることを特徴とするものである。 Accordingly, the present invention relates to an exhaust manifold disposed between an exhaust port of an engine and a muffler, an inlet portion having an opening area larger than an opening area of the exhaust port and extending in an exhaust direction, and the muffler And an outlet portion having an opening area substantially equal to the opening area of the exhaust port, the inlet portion and the outlet portion are connected, and a gradual cross-sectional area extends from the opening area of the inlet portion to the opening area of the outlet portion. It is characterized by comprising an intermediate part to be reduced.
また、前記入口部と前記排気ポートの間には、段差が形成されるものである。 Further, a step is formed between the inlet portion and the exhaust port.
さらに前記入口部は、楕円若しくは長円形状であることが望ましい。さらにまた、前記入口部は、前記排気ポート周縁に形成された保持延出部に外嵌されることが望ましい。 Furthermore, it is desirable that the inlet portion has an elliptical or oval shape. Furthermore, it is preferable that the inlet portion is fitted on a holding extension portion formed on a peripheral edge of the exhaust port.
本願発明によれば、エキゾーストマニホールドの入口側の開口面積を排気ポートの開口面積よりも大きくしたことによって、エキゾーストマニホールドの入口部に圧力を下げることができるため、排気ポート内の高圧の排気ガスを無理なく引き出すことができるために、エンジンのシリンダー内の圧力を効率的に下げることが可能となり、高回転時の充填効率を上げることができるものである。 According to the present invention, since the opening area on the inlet side of the exhaust manifold is made larger than the opening area of the exhaust port, the pressure can be lowered to the inlet portion of the exhaust manifold. Since it can be pulled out without difficulty, the pressure in the cylinder of the engine can be lowered efficiently, and the charging efficiency at high rotation can be increased.
また、排気ポートとエキゾーストマニホールドの間に段差が形成されるため、この段差によって、マフラー側から逆流する逆流パルスをエキゾーストマニホールド内に反射させることができるため、シリンダー内に入り込む逆流パルスを大幅に低減することができるものである。 In addition, since a step is formed between the exhaust port and the exhaust manifold, this step can reflect the backflow pulse that flows back from the muffler side into the exhaust manifold, greatly reducing the backflow pulse that enters the cylinder. Is something that can be done.
以下、この発明の実施例について図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本願発明に係るエキゾーストマニホールド1は、図1に示すように、エンジン2の排気ポート20と、マフラー3の間に配置されるもので、前記排気ポート20と連通する入口部Aと、中間部Bと、前記マフラー3と連通する出口部Cとによって構成される。尚、Dはエンジン2の吸気ポート23の新気混合気である。
As shown in FIG. 1, the
前記入口部Aの端部には、エキゾーストマニホールド1をハウジング21の固定するためのフランジ部10が設けられ、ボルト11によって前記ハウジング21に固定される。また、入口部Aは、前記排気ポート20の開口面積よりも広い開口面積を有し、前記排気ポート20と入口部A間に段差22が形成される。
A
前記入口部Aは、前記排気ポート20の開口面積よりも広い開口面積を有して前記排気ポート20からの排気方向に所定の長さ延出し、拡散空間12を画成する。これに続く中間部Bは、前記入口部Aの開口面積と同様の断面積から前記排気ポート20の開口面積と略等しい断面積まで漸次断面積が縮小される形状をし、絞り空間13が画成される。出口部Cは、この縮小された断面積のまま前記マフラー3との連結部15まで延出する連結空間14を画成するものである。
The inlet portion A has an opening area larger than the opening area of the
以上の構成により、本願発明に係るエキゾーストマニホールド1において、排気ポート20から排出される排気ガスが、エキゾーストマニホールド1の入口部Aの拡散空間12に排出されて拡散し、低圧部分Hが生じる。このため、高圧部分Gに存在する排気ガスを無理なく引き出すことができるため、シリンダー内の圧力Fを下げることができるので、高回転時の充填効率を大幅に上げることができるものである。
With the above configuration, in the
また、低圧部分Hの排気ガスは、中間部Bを通過するときに絞られて中圧となり、マフラー3へ排出される(I〜J,K)。このように、中間部Bにてエキゾーストマニホールド1を絞ることで排気ガスの抜けすぎを防止することができるので、低中速域のトルクを向上させることができるものである。
Further, the exhaust gas in the low pressure portion H is throttled to an intermediate pressure when passing through the intermediate portion B, and is discharged to the muffler 3 (I to J, K). As described above, the
さらに、前記入口部Aと排気ポート20との間の段差22は、たとえば図2に示すように、マフラー側から反射して戻ってくる排気ガスの逆流パルスBPは、中間部Bを通過して拡散空間12に至る時に拡散して弱まると共に、拡散空間12を通過して広がった逆流パルスの周縁部分が前記段差22に衝突して反射するために、排気ポート20に侵入する逆流パルスを大幅に低減することができるものである。このように、本願発明のエキゾーストマニホールド1によれば、全領域(低回転時から高回転時において)で逆流パルスを低減できるために、高圧縮化が可能となり、ノッキングを抑制でき、高効率を達成することができるものである。
Further, the
上述して実施例1において、前記入口部Aの断面形状は略円形である。これに対して図3で示す本願発明の実施例2に係るエキゾーストマニホールド1’は、エキゾーストマニホールド1の入口部Aの形状が長円形状若しくは楕円形状であることが望ましい。これは、フランジ部10にある固定ボルト11を避けることが可能となる形状である。この形状とすることによって、現状のほとんどのエンジンに採用することが可能となるものである。このように、断面形状が円形であることが望ましいが、排気ポート20の開口面積よりも大きい開口面積を有し、且つ段差22を有する構造であれば同様の効果を奏するものである。
As described above, in
図4に示す実施例3は、エンジンの排気ポート周縁に形成されるフランジ部10’の外周側面に外嵌するように、本願発明のエキゾーストマニホールド1”を装着するようにしても良いものである。この場合、フランジ部10’に保持部16を装着方向に延出させるように設け、この保持部16に前記エキゾーストマニホールド1”の入口部Aを外嵌させ、スプリングなどで固定するようにしても良いものである。
In the third embodiment shown in FIG. 4, the
尚、図3に示される実施例2及び図4に示される実施例3ついて、同一の部分及び同一の効果を奏する部分には同一の番号を付してその説明を省略する。 In addition, about Example 2 shown by FIG. 3 and Example 3 shown by FIG. 4, the same number is attached | subjected to the part which has the same part and the same effect, and the description is abbreviate | omitted.
1,1’,1” エキゾーストマニホールド
2 エンジン
3 マフラー
10,10’ フランジ部
11 ボルト
12 拡散空間
13 絞り空間
14 連結空間
15 連結部
20 排気ポート
21 ハウジング
22 段差
23 吸気ポート
A 入口部
B 中間部
C 出口部
1, 1 ', 1 "Exhaust Manifold 2
Claims (4)
前記排気ポートの開口面積よりも大きい開口面積を有して排気方向に延出する入口部と、
前記マフラーと接続され、前記排気ポートの開口面積と略等しい開口面積を有する出口部と、
前記入口部と前記出口部を接続し、前記入口部の開口面積から前記出口部の開口面積まで漸次断面積が縮小する中間部とによって構成されることを特徴とするエキゾーストマニホールド。 In the exhaust manifold placed between the exhaust port of the engine and the muffler,
An inlet portion having an opening area larger than the opening area of the exhaust port and extending in the exhaust direction;
An outlet connected to the muffler and having an opening area substantially equal to the opening area of the exhaust port;
An exhaust manifold comprising: an intermediate portion that connects the inlet portion and the outlet portion, and that gradually decreases in cross-sectional area from the opening area of the inlet portion to the opening area of the outlet portion.
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Citations (3)
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JPH11350953A (en) * | 1998-06-11 | 1999-12-21 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Exhaust duct of two-stroke cycle multiple cylinder engine |
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