JP2015140711A - エキゾーストマニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの排気系における圧力損失の増大を抑制することができるエキゾーストマニホールドを提供する。
【解決手段】エキゾーストマニホールド１では、直列四気筒のエンジン２の気筒＃１〜＃４に接続される枝管１ａ〜１ｄが集合部５に繋がり、同集合部５にはセンサ６が挿入される。枝管１ａ〜１ｄは、枝管１ａ，１ｂからなる第１組、及び、その第１組の枝管１ａ，１ｂとは別の枝管１ｃ，１ｄとからなる第２組に分けられる。そして、枝管１ａ，１ｂは、センサ６の挿入方向について並列に且つ隣接するように設けられる。また、枝管１ｃ，１ｄは、センサ６の挿入方向に延びる直線Ｌを中心とした第１組の枝管１ｂ，１ｃに対する対称位置にて、センサ６の挿入方向について並列に且つ隣接するように設けられる。枝管１ａ，１ｄ同士の間隔は、枝管１ｂ，１ｃ同士の間隔よりも広くされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エキゾーストマニホールドに関する。

特許文献１に示されるエキゾーストマニホールドでは、直列四気筒エンジンの各気筒に対応した四つの枝管が集合部に繋がっている。そして、集合部には、その外壁から同集合部内を流れる排気の流れ方向と交差する方向に空燃比センサ等のセンサが挿入される。エキゾーストマニホールドでは、四つの枝管からそれぞれ集合部に流れる排気を上記センサに均等に当てることが好ましい。こうしたことを実現するため、各枝管を互いに隣接した状態で集合部に接続し、且つ、各枝管の軸線に対し等距離となる位置（以下、中央位置という）に到達するように上記センサを集合部に挿入することが考えられる。

特開２００２−２３５５４０公報

しかし、上記エキゾーストマニホールドにおいて、集合部に挿入されるセンサを上記中央位置まで到達させることは、集合部の外壁における上記センサが挿入される部分を同集合部の内側に向けて没入させることによって実現されているため、その外壁の没入がエンジンの排気系における圧力損失を増大させる原因になる。

本発明の目的は、エンジンの排気系における圧力損失の増大を抑制することが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。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するエキゾーストマニホールドでは、直列四気筒エンジンの各気筒に対応した四つの枝管が集合部に繋がる。そして、集合部には、その外壁から同集合部内を流れる排気の流れ方向と交差する方向にセンサが挿入される。エキゾーストマニホールドの上記四つの枝管は、二つの枝管からなる第１組と、その第１組の枝管とは別の二つの枝管からなる第２組とに分けられる。そして、第１組の二つの枝管は、上記センサの挿入方向について並列に且つ隣接するように設けられる。また、第２組の二つの枝管は、上記センサの挿入方向に延びる直線を中心とした第１組の二つの枝管に対する対称位置にて、上記センサの挿入方向について並列に且つ隣接するように設けられる。

上記第１組及び上記第２組におけるセンサの挿入方向の手前側の枝管同士の間隔は、上記第１組及び上記第２組におけるセンサの挿入方向の奥側の枝管同士の間隔よりも広くされる。これにより、上記第１組及び上記第２組におけるセンサの挿入方向の手前側の枝管と、上記第１組及び上記第２組におけるセンサの挿入方向の奥側の枝管とを隣接させたとき、上記手前側の枝管及び上記奥側の枝管の全体についての上記センサの挿入方向の幅を小さくすることができる。このため、エキゾーストマニホールドの四つの枝管からそれぞれ集合部に流れる排気を上記センサに均等に当てるべく、各枝管の軸線に対し等距離となる位置（以下、中央位置という）に達するように集合部の外壁における上記センサが挿入される部分を同集合部の内側に向けて没入させる際、その没入量を小さく抑えることができる。

従って、集合部に挿入される上記センサを上述した中央位置に到達させるため、集合部の外壁における上記センサが挿入される部分を同集合部の内側に向けて没入させるときに、その没入量を小さく抑えることができるようになる。そして、集合部の外壁における上記センサが挿入される部分の同集合部の内側に向けた没入を小さく抑えることができるため、その没入によるエンジンの排気系での圧力損失の増大を抑制することができる。

エキゾーストマニホールドを示す平面図。 エキゾーストマニホールドを概略的に示す斜視図。 エキゾーストマニホールドを概略的に示す平面図。 エキゾーストマニホールドを概略的に示す斜視図。 エキゾーストマニホールドを概略的に示す平面図。

以下、エキゾーストマニホールドの一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、エキゾーストマニホールド１は、直列四気筒のエンジン２の気筒＃１に接続される枝管１ａ、気筒＃２に接続される枝管１ｂ、気筒＃３に接続される枝管１ｃ、及び、気筒＃４に接続される枝管１ｄを備えている。これら枝管１ａ、枝管１ｂ、枝管１ｃ、及び枝管１ｄは、エンジン２からの排気の流れ方向の下流で、エキゾーストマニホールド１の集合部５に繋がっている。集合部５には空燃比センサ等のセンサ６を取り付けるための孔４が形成されている。この孔４にセンサ６を挿入することにより、同センサ６がエキゾーストマニホールド１の集合部５に取り付けられる。更に、集合部５の排気の流れ方向の下流端（図中右端）には、エンジン２からの排気を浄化するための触媒コンバータ３が接続されている。

エキゾーストマニホールド１の枝管１ａ〜１ｄは、二つの枝管１ａ，１ｂからなる第１組と、その第１組の枝管１ａ，１ｂとは別の二つの枝管１ｃ，１ｄとからなる第２組と、に分けられる。そして、第１組の二つの枝管１ａ，１ｂ、より詳しくは枝管１ａ，１ｂの集合部５との接続部分は、センサ６の挿入方向について並列に且つ隣接するように設けられている。また、第２組の二つの枝管１ｃ，１ｄ、より詳しくは枝管１ｃ，１ｄの集合部５との接続部分は、センサ６の挿入方向に延びる直線Ｌを中心とした第１組の二つの枝管１ｂ，１ｃ（枝管１ｂ，１ｃの集合部５との接続部分）に対する対称位置にて、センサ６の挿入方向について並列に且つ隣接するように設けられている。

第１組及び第２組におけるセンサ６の挿入方向の手前側の枝管１ａ，１ｄ（詳しくは枝管１ａ，１ｄの集合部５との接続部分）同士の間隔は、第１組及び第２組におけるセンサ６の挿入方向の奥側の枝管１ｂ，１ｃ（詳しくは枝管１ｂ，１ｃの集合部５との接続部分）同士の間隔よりも広くされている。更に、上述した枝管１ａ，１ｄの集合部５との接続部分同士の間隔、及び、枝管１ｂ，１ｃの集合部５との接続部分同士の間隔は、いずれもエキゾーストマニホールド１における排気の流れ方向の上流側（図中左側）に向かうほど広くなっている。

次に、エキゾーストマニホールド１の作用について説明する。
仮に、図２及び図３に示すように、枝管１ａ，１ｄ同士の間隔Ａ１と枝管１ｂ，１ｃ同士の間隔Ａ２とを等しくしたとすると、上記枝管１ａ，１ｄと上記枝管１ｂ，１ｃとを隣接させたとき、上記枝管１ａ，１ｄ及び上記枝管１ｂ，１ｃの全体についての上記センサ６の挿入方向の幅が例えば図２に示すように「Ｄ１」という値になる。この場合、集合部５に挿入されたセンサ６に関係して次のような問題が生じる。すなわち、上記センサ６には四つの枝管１ａ〜１ｄからそれぞれ集合部５に流れる排気を均等に当てることが好ましく、それを実現するためには上記センサ６が各枝管１ａ〜１ｄの軸線に対し等距離となる位置である中央位置（位置ＣＰ）に達するように集合部５に挿入される必要がある。

ただし、集合部５に挿入される上記センサ６を上述した中央位置（位置ＣＰ）まで到達させようとすると、集合部５の外壁５ａにおける上記センサ６が挿入される部分（孔４周りの部分）を同集合部５の内側に向けて例えば図２に示す没入量Ｓ１だけ没入させなければならなくなる。このように集合部５の外壁５ａにおける孔４周りの部分を没入量Ｓ１だけ没入させる場合、その没入の分がエンジン２の排気系における圧力損失を増大させる原因になる。

図４及び図５は、上述した問題に対処するためのエキゾーストマニホールド１の構造を概略的に示している。上述したように第１組及び第２組におけるセンサ６の挿入方向の手前側の枝管１ａ，１ｄ同士の間隔Ａ３は、第１組及び第２組におけるセンサ６の挿入方向の奥側の枝管１ｂ，１ｃ同士の間隔Ａ４よりも広くされる。これにより、上記枝管１ａ，１ｄと上記枝管１ｂ，１ｃとを隣接させたとき、上記枝管１ａ，１ｂ及び上記枝管１ｃ，１ｄの全体についての上記センサ６の挿入方向の幅Ｄ２を上記幅Ｄ１（図２）よりも小さくすることができる。

このため、集合部５の孔４に挿入されるセンサ６を上記中央位置（位置ＣＰ）まで到達させるべく、集合部５の外壁５ａにおける孔４周りの部分を同集合部５の内側に向けて没入させる際、その没入量Ｓ２を上記没入量Ｓ１（図２）よりも小さく抑えることができる。従って、集合部５の外壁５ａにおける孔４周りの部分の同集合部５の内側に向けた没入量Ｓ２を小さく抑えることにより、その没入によるエンジン２の排気系での圧力損失の増大を抑制することができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）エキゾーストマニホールド１の集合部５の孔４に挿入されるセンサ６を上記中央位置（位置ＣＰ）まで到達させるべく、集合部５の外壁５ａにおける孔４周りの部分を同集合部５の内側に向けて没入させる際、その没入に起因してエンジン２の排気系における圧力損失が増大することを抑制できる。

（２）第１組の枝管１ａ，１ｂにおける集合部５に対する接続部分と、第２組の枝管１ｃ，１ｄにおける集合部５に対する接続部分とは、排気の流れ方向の上流側に向かうほど拡開してＶ字状をなし、且つ、センサ６の挿入方向奥側から手前側に向かうほど拡開してＶ字状をなしている。こうしたエキゾーストマニホールド１の枝管構造により、枝管１ａ〜１ｄの配管自由度を向上させることができるため、枝管１ａ〜１ｄ同士の干渉を避けつつ、各枝管１ａ〜１ｄの長さを気筒間での排気干渉を抑制可能な値に設定することができるようになる。

（３）エキゾーストマニホールド１の上記枝管構造により、エンジン２の気筒間での枝管１ａ〜１ｄを通じた動圧の伝播が生じにくくなる。
（４）仮に没入量Ｓ２を大きくしなければならないとすると、それに伴って集合部５の表面積が大きくなって排気から集合部５を介しての大気への放熱が生じやすくなり、それがエンジン２の始動時における触媒コンバータ３の暖機性能に悪影響を及ぼすおそれがある。しかし、没入量Ｓ２を小さく抑えることができるため、集合部５の表面積の増大を抑制することができる。従って、集合部５の表面積の増大に伴うエンジン２の始動時における触媒コンバータ３の暖機遅れを抑制することができる。

（５）エキゾーストマニホールド１の上記枝管構造により、枝管１ａ〜１ｄから集合部５を介して触媒コンバータ３に排気が流れる際、その排気の流れが触媒コンバータ３に対し局所的に当たりにくくなるため、触媒コンバータ３が有する排気浄化性能を効果的に用いることができる。

（６）エキゾーストマニホールド１の上記枝管構造により、センサ６の取り付け自由度（孔４の形成自由度）を高くすることができる。
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。

・エキゾーストマニホールド１の枝管１ａ〜１ｄを集合部５で集合させる構造については、例えば「４−１構造」や「４−２−１構造」を採用することが可能である。なお、上記「４−１構造」とは、枝管１ａ〜１ｄを集合部５で一つに集合させる構造のことである。また、上記「４−２−１構造」とは、枝管１ａと枝管１ｄとを一つの集合枝管に集合させるとともに枝管１ｂと枝管１ｃとを一つの集合枝管に集合させ、その後に両集合枝管同士を集合部５で集合させる構造のことである。

ちなみに、上記「４−２−１構造」を採用すれば、上記「４−１構造」を採用した場合と比較して、エキゾーストマニホールド１内の排気が集合部５に至るまでの間における排気の流通面積の急拡大を抑制できる。このため、排気の流通面積の急拡大に起因するエンジン２の排気系での圧力損失を抑制することができる。また、上記「４−２−１構造」では、集合部５に流入した排気が広がりやすくなるため、その排気を集合部５の下流にある触媒コンバータ３に対し広い範囲で当てることができる。従って、触媒コンバータ３が有する排気浄化性能を、より一層効果的に用いることができる。

・エキゾーストマニホールド１の集合部５に取り付けられるセンサ６としては、空燃比センサに限らず、酸素センサ、ＮＯｘセンサ、排気温センサ等の他のセンサを採用することも可能である。

１…エキゾーストマニホールド、１ａ〜１ｄ…枝管、２…エンジン、３…触媒コンバータ、４…孔、５…集合部、５ａ…外壁、６…センサ。

Claims (1)

1. 直列四気筒エンジンの各気筒に対応した四つの枝管が集合部に繋がり、前記集合部にその外壁から同集合部内を流れる排気の流れ方向と交差する方向にセンサが挿入されるエキゾーストマニホールドにおいて、
   前記四つの枝管は、二つの枝管からなる第１組と、その第１組の枝管とは別の二つの枝管からなる第２組とに分けられ、
   前記第１組の二つの枝管は、前記センサの挿入方向について並列に且つ隣接するように設けられており、
   前記第２組の二つの枝管は、前記センサの挿入方向に延びる直線を中心とした前記第１組の二つの枝管に対する対称位置にて、前記センサの挿入方向について並列に且つ隣接するように設けられており、
   前記第１組及び前記第２組における前記センサの挿入方向の手前側の枝管同士の間隔は、前記第１組及び前記第２組における前記センサの挿入方向の奥側の枝管同士の間隔よりも広くされている
   ことを特徴とするエキゾーストマニホールド。