JP2016089754A - 内燃機関の排気マニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】複数の仕様変更に対して安価で対応可能であり、且つ、熱歪を抑制可能な内燃機関の排気マニホールドを提供する。【解決手段】本発明の少なくとも一実施形態は、Ｌ気筒の内燃機関の排気マニホールドであって、互いに隣り合うＭ（＞Ｌ／２）気筒からの排気を集める第１のマニホールド部材と、Ｎ（＝Ｌ−Ｍ）気筒からの排気を集め、第１のマニホールド部材に連結可能に構成された第２のマニホールド部材とを備える。第２のマニホールドには、ＥＧＲ管が取付可能に構成されたＥＧＲ管取付口が設けられている。【選択図】図２

Description

本開示は、複数の気筒を有する内燃機関の排気を集合させる内燃機関の排気マニホールドに関する。

複数の気筒を有する内燃機関では、各気筒からの排気流路を一つに集める排気マニホールドが用いられる。排気マニホールドは、典型的には、各排気ポートに接続されるヘッダパイプと、これらヘッダパイプを集合させるコレクタから構成されている。排気マニホールドでは、要求されるエンジンの出力特性や排気音に応じて、各ヘッダの長さや組み合わせが設計されている。

ところで内燃機関の排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）低減や部分負荷時の燃費向上を目的として、排気の一部を吸気系に還流させる排気再循環（ＥＧＲ）システムを搭載する内燃機関が知られている。特許文献１には、このようなＥＧＲシステムを搭載した内燃機関の一例が開示されており、排気マニホールドの第１気筒の近傍にＥＧＲ管が接続された構成が記載されている。

特開２００１−２８０１２５号公報

一般的に、排気マニホールドは量産に適した鋳鉄製が普及している。鋳鉄製の排気マニホールドは、仕様毎に鋳型を用意する必要があり、鋳型の作成コストが製品の製造コストに大きな影響を与える。特に排気マニホールドのような比較的大型な部材では、その鋳型も高額になる傾向がある。

内燃機関に求められる仕様は、内燃機関が搭載される車両の種類やスペックによって様々である。このような仕様のなかには、上述したＥＧＲシステムの有無も含まれる。この場合、ＥＧＲシステムの有無によって排気マニホールドの設計を変更する必要があり、鋳鉄製の排気マニホールドの場合には鋳型の設計を見直す必要がある。ここで、特許文献１のように排気マニホールドの全体が一部材として構成されている場合、対応する鋳型全体を作り直す必要があり、製造コストが増大する要因となってしまう。

また排気マニホールドで集められる排気は非常に高温であり、排気マニホールドに生じる熱歪をいかに抑制できるかが重要とされている。しかしながら、特許文献１のように全体が一部材として構成された排気マニホールドでは熱歪の抑制に限界があるという問題がある。

本発明の少なくとも一実施形態は上記問題点に鑑みなされたものであり、複数の仕様変更に対して安価で対応可能であり、且つ、熱歪を抑制可能な内燃機関の排気マニホールドを提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る内燃機関の排気マニホールドは、Ｌ（前記Ｌは３以上の自然数）気筒を有し、排気の一部をＥＧＲ管を介して吸気系に還流させるためのＥＧＲシステムが搭載された内燃機関の排気マニホールドであって、前記Ｌ気筒のうち互いに隣り合うＭ（前記ＭはＬ／２より大きな自然数）気筒からの排気を集める第１のマニホールド部材と、前記Ｍ気筒に隣接するＮ（＝Ｌ−Ｍ）気筒からの排気を集め、前記第１のマニホールド部材に連結可能に構成された第２のマニホールド部材とを備え、前記第２のマニホールドには、前記ＥＧＲ管が取付可能に構成されたＥＧＲ管取付口が設けられている。

上記（１）の構成によれば、Ｎ（＜Ｍ）気筒の排気を集める第２のマニホールド部材は、Ｍ気筒の排気を集める第１のマニホールド部材に比べて少ない気筒に対応するため、部材サイズが小さくなる。このように比較的サイズが小さい第２のマニホールド部材に、ＥＧＲ管が取付可能に構成されたＥＧＲ管取付口が設けられる。これにより、仮にＥＧＲシステムを備えない内燃機関に仕様を変更する場合には、比較的サイズが小さい第２のマニホールド部材を交換することによって対応可能である。すなわち、サイズの大きな第１のマニホールド部材の使用を継続しつつ、サイズの小さな第２のマニホールド部材を交換すれば足りる。そのため、排気マニホールドを鋳造で製造する場合、第１のマニホールド部材に対応する鋳型を継続的に使用しつつ、第２のマニホールド部材に対応する鋳型のみを使用変更すれば足りるため、製造コストを効果的に削減できる。また排気マニホールドを２つのマニホールド部材を連結することにより構成することにより、部材間の相対的移動によって熱歪を効果的に吸収することが可能となる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記第１のマニホールド部材及び前記第２のマニホールド部材は、前記第１のマニホールド部材の第１の接続端が、前記第１の接続端より小径に形成された前記第２のマニホールド部材の第２の接続端に圧入されることにより連結可能に構成されている。

上記（２）の構成によれば、排気マニホールドを構成する２つのマニホールド部材同士を圧入により連結することで、第１のマニホールド部材及び第２のマニホールド部材間の相対的移動を許容して熱歪を吸収しつつも、気密性を確保できる。特に、２つのマニホールド部材の各接続端の径を互いに異ならしめることによって、圧入という部品点数の増加を伴わない連結構造により部材間を接続できる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記第２の接続端の外表面は、前記第１の接続端の内表面に当接可能に構成された凸状の曲面である。

上記（３）の構成によれば、第２の接続端の外表面を凸状の曲面に形成することによって、排気マニホールドを構成する２つのマニホールド部材間の脱着をスムーズにでき、組立性を向上できる。また熱が加えられた際にも、２つのマニホールド部材間の気密性を確保しながら相対的に移動可能となるので、熱歪を効果的に抑制できる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記第１のマニホールド部材及び前記第２のマニホールド部材は、前記第１のマニホールドの第１の接続端及び前記第２のマニホールド部材の前記第２の接続端間にシールスペーサが圧入されることにより連結可能に構成されている。

上記（４）の構成によれば、排気マニホールドを構成する２つのマニホールド部材は、シールスペーサを介して連結される。この場合、（３）の場合に比べてシールスペーサが追加部材として必要になるが、各部材の設計自由度を向上できる。これにより、例えば各部材の加工精度を下げることで製造コストの削減を図ることができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか一構成において、前記第２のマニホールド部材は、前記ＥＧＲ管取付口から外部に向かって延在し、先端に前記ＥＧＲ管と結合可能なフランジ部が設けられたＥＧＲ連通管を更に備える。

上記（５）の構成によれば、第２のマニホールド部材が先端にフランジ部を有するＥＧＲ連通管を備えることによって、第２のマニホールド部材へのＥＧＲ管の取り付け自由度を向上できる。例えば、ＥＧＲ連通管はＥＧＲ取付口から外部に向かって延在することにより、高温のマニホールド本体から離れた位置でＥＧＲ管を結合可能となるので、ＥＧＲ管への熱影響を低減できる。特に、ＥＧＲ管を結合するためのフランジ部を先端に設けることによって、マニホールド本体に結合構造を組み込んだ場合に比べて熱歪が生じにくくなる。これにより、ヒビのような欠陥が生じにくく、信頼性に優れた排気マニホールドを実現することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（５）のいずれか一構成において、前記Ｎ気筒は、前記Ｌ気筒のうち少なくとも車両進行方向に対して前記内燃機関の最後方側の気筒を含む。

上記（６）の構成によれば、仕様変更時に交換される第２のマニホールド部材が、車両進行方向に対して前記内燃機関の最後方側の気筒を含むように構成される。内燃機関の後側はレイアウト的に余裕が多いため、第２のマニホールド部材をこのように構成することによって、仕様変更時のレイアウト変更を柔軟に行うことができる。典型的な車両では、内燃機関の車両進行方向に対して最前方側にはファン、インタークーラ或いはラジエータなどが配置されているためにスペース上厳しくなる傾向にあるが、一方の車両進行方向に対して最後方側はスペースに余裕がある。そのため、このようなスペースにＥＧＲ管が取り回せるように、車両進行方向に対して内燃機関の最後方側の気筒を分離するとよい。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）から（６）のいずれか一構成において、前記ＥＧＲ管は前記内燃機関のシリンダヘッド及びクランクケース間を取り回されるように配置される。

上記（７）の構成によれば、ＥＧＲ管をシリンダヘッドの下方を取り回すことによって、高温となるシリンダヘッド近傍を回避でき、吸気系に還流される排気が高温になることを避けることができる。またクランクケースより上方空間を取り回すことによって、ＥＧＲ管が過度に長くなることを防ぎ、コスト低減を図ることができる。

（８）本発明の少なくとも一実施形態に係る内燃機関は、上記（１）から（７）のいずれか１の排気マニホールドを備える。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、複数の仕様変更に対して安価で対応可能であり、且つ、熱歪を抑制可能な内燃機関の排気マニホールドを提供できる。

本実施形態に係る排気マニホールドを備えるＥＧＲシステム搭載内燃機関（エンジン）の構成を概略的に示す模式図である。 図１の排気マニホールドをＥＧＲシステムと共に示す外観図である。 本実施形態に係る排気マニホールドを備えるＥＧＲシステム非搭載内燃機関（エンジン）の構成を概略的に示す模式図である。 図３の排気マニホールドを示す外観図である。 第１の排気マニホールド部材の外観図である。 第２の排気マニホールド部材の外観図である。 第３の排気マニホールド部材の外観図である。 図２の連結構造の拡大断面図である。 図１のＥＧＲシステム搭載内燃機関（エンジン）を上方から示す外観図である。 図１のＥＧＲシステム搭載内燃機関（エンジン）を後方から示す外観図である。 他の実施形態に係る排気マニホールドの連結構造を示す拡大断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は本実施形態に係る排気マニホールドを備えるＥＧＲシステム搭載エンジンの構成を概略的に示す模式図であり、図２は図１の排気マニホールドをＥＧＲシステムと共に示す外観図であり、図３は本実施形態に係る排気マニホールドを備えるＥＧＲシステム非搭載エンジンの構成を概略的に示す模式図であり、図４は図３の排気マニホールドを示す外観図であり、図５は第１の排気マニホールド部材の外観図であり、図６は第２の排気マニホールド部材の外観図であり、図７は第３の排気マニホールド部材の外観図であり、図８は図２の連結構造の拡大断面図であり、図９は図１のＥＧＲシステム搭載エンジンを上方から示す外観図であり、図１０は図１のＥＧＲシステム搭載エンジンを後方から示す外観図であり、図１１は他の実施形態に係る排気マニホールドの連結構造を示す拡大断面図である。

以下の説明では、本発明の少なくとも一実施形態に係る排気マニホールドを備える内燃機関として、ＥＧＲシステムが搭載されたＥＧＲシステム搭載エンジン１００と、ＥＧＲシステムが搭載されていないＥＧＲシステム非搭載エンジン２００とを例示する。

図１に示されるようにＥＧＲシステム搭載エンジン１００は、Ｌ（３以上の自然数）気筒を有する内燃機関である。本実施形態では特に、ＥＧＲシステム搭載エンジン１００として、直列４気筒のディーゼルエンジンが例示されている（すなわちＬ＝４である）。ここで各気筒について個別に言及する場合、図１の左側から順に、第１気筒１０ａ、第２気筒１０ｂ、第３気筒１０ｃ、第４気筒１０ｄと称することとする。また各気筒１０ａ−１０ｄに対応する構成要素については、適宜、対応する符合ａ−ｄで示すこととする。

ＥＧＲシステム非搭載エンジン１００の吸気系の始端にはエアクリーナ１１が設置されており、当該エアクリーナ１１によって浄化された吸気が吸気管１２から吸気マニホールド１４を介して、各気筒１０ａ−ｄに対応する吸気ポート１５ａ−ｄにそれぞれ導入される。吸気管１２の途中には、後述するターボチャージャ１６のコンプレッサ１８と、当該コンプレッサ１８より下流側に配置されたインタークーラ２０とが設けられる。
尚、吸気管１２にはエアフローメータ及びスロットル弁のような典型的な構成要素を更に備えてもよいが、ここでは図示を省略する。

吸気ポート１５ａ−ｄに導入された吸気は、各気筒１０に対応する燃焼室に取り込まれ、圧縮着火燃焼が行われる。圧縮着火燃焼で生じたエネルギーは、各気筒１０ａ−ｄからピストンのレシプロ運動として取り出され、クランクシャフトによって回転運動に変換された後、駆動輪に伝達される。

各気筒１０ａ−ｄで生じた排気は、各気筒１０ａ−ｄの排気ポート２２ａ−ｄから排気マニホールド２４で集められた後、当該排気マニホールド２４に連結された排気管２６から排気後処理装置２５を介して外部に排出される。排気管２６の途中には、ターボチャージャ１６の排気タービン２８が設けられている。排気タービン２８は、吸気管１２の途中に設けられた上述のコンプレッサ１８に連結されている。これにより、排気タービン２８が排気エネルギーによって回転駆動されると、当該回転が吸気系のコンプレッサ１８に伝達されることにより過給が行われる。
尚、コンプレッサ１８によって圧縮加熱された吸気は、インタークーラ２０によって冷却された後、各気筒１０ａ−ｄに供給される。

ＥＧＲシステム搭載エンジン１００はＥＧＲシステム７０を搭載している。ＥＧＲシステム７０は、排気系から排気の一部を吸気系に還流することにより、不活性ガスの導入により燃焼室内ガスの熱容量を増大させ、最高燃焼温度を下げることによってＮＯｘの発生を低減する。ＥＧＲシステム７０は、排気系に接続されたＥＧＲ管７２を備え、当該ＥＧＲ管７２の途中には、還流される高温の排気を冷却するためのＥＧＲクーラ７４と、吸気系への還流量を制御するためのＥＧＲバルブ７６とを備える。

尚、本実施形態では、ＥＧＲ管７２は、一端が排気マニホールド２４の第４気筒１０ｄに対向する位置７８に設けられたＥＧＲガス取出口４６（図２を参照）に接続されており、他端が吸気マニホールド１４に接続されるように構成されている。

ここで図２を参照して、ＥＧＲシステム搭載エンジン１００の排気マニホールド２４の構造について説明する。
排気マニホールド２４は、第１気筒１０ａ、第２気筒１０ｂ及び第３気筒１０ｃから排気を集める第１のマニホールド部材３０と、第４気筒１０ｄから排気を集める第２のマニホールド部材４０とが互いに接合されることにより構成されている。第１のマニホールド部材３０は、互いに隣り合うＭ（Ｌ／２より大きな自然数）気筒からの排気を集める。本実施形態では特に、第１のマニホールド部材３０は、第１気筒１０ａ、第２気筒１０ｂ及び第３気筒１０ｃからの排気を集める（すなわち、Ｍ＝３である。Ｌ＝４であるため、Ｍ＞Ｌ／２を満たす）。

図５に示されるように、第１のマニホールド部材３０は、気筒１０ａ−ｃに対応する排気ポート２２ａ−ｃにそれぞれ接続可能に構成された取込口３１ａ−ｃから延在するヘッダパイプ３２ａ−ｃと、これらのヘッダパイプ３２ａ−ｃを集合させると共にターボチャージャ１６が接続可能に構成された連結口３３が設けられたコレクタ３４とを備える。

尚、取込口３１ａ−ｃ及び連結口３３には、その近傍に不図示のボルトが挿通可能に構成された複数の連通孔３５が設けられており、当該複数の連通孔３５をボルトで締結することにより、部材間が固定可能に構成されている。

コレクタ３４の一端には、第２のマニホールド部材４０と接続するための第１の接続端３６が設けられており、後述する連結構造５０を介して、第２のマニホールド部材４０が有する第２の接続端４２に連結可能に構成されている。

図６に示されるように、第２のマニホールド部材４０は、第１のマニホールド部材３０によって排気が集められるＭ気筒に隣接するＮ（＝Ｌ−Ｍ）気筒からの排気を集める。本実施形態では、上述したように第１のマニホールド部材３０は第１気筒１０ａ、第２気筒１０ｂ及び第３気筒１０ｃからの排気を集めるため、第２のマニホールド部材４０はこれらの気筒１０ａ−ｃに隣接する第４気筒からの排気を集める（すなわち、Ｎ＝１である。上述したようにＬ＝４、Ｍ＝３であるため、Ｎ＝Ｌ−Ｍを満たす）。

第２のマニホールド部材４０は、第４気筒１０ｄに対応する排気ポート２２ｄに接続可能に構成された取込口４１から延在するヘッダパイプ４３と、当該ヘッダパイプ４３に接続されたコレクタ４５とを備えている。コレクタ４５の一端には、第１のマニホールド部材３０に設けられた第１の接続端３６と共に連結構造５０を構成する第２の接続端４２が設けられている。また、コレクタ４５のうち第４気筒１０ｄの排気ポート２２ｄに対向する位置には、ＥＧＲシステム７０に還流される排気を取り出すためのＥＧＲガス取出口４６が設けられている。

尚、取込口４１は、第１のマニホールド部材３０の取込口３１と同様に、その近傍に不図示のボルトが挿通可能に構成された複数の連通孔３５が設けられており、当該複数の連通孔３５をボルトで締結することにより、部材間が固定可能に構成されている。

本実施形態に係る第２のマニホールド部材４０は、ＥＧＲ管取付口４６から外部に向かって延在し、先端にＥＧＲ管７２と結合可能なフランジ部４７が設けられたＥＧＲ連通管４８を更に備える。このように第２のマニホールド部材４０が先端にフランジ部４７を有するＥＧＲ連通管４８を備えることによって、第２のマニホールド部材４０へのＥＧＲ管７２の取り付け自由度を向上できる。

例えば、ＥＧＲ連通管４８はＥＧＲ取付口４６から外部に向かって延在することにより、高温のマニホールド本体から離れた位置でＥＧＲ管７２を結合可能となるので、ＥＧＲ管７２への熱影響を低減できる。特に、ＥＧＲ管７２を結合するためのフランジ部４７を先端に設けることによって、マニホールド本体に結合構造を組み込んだ場合に比べて熱歪が生じにくくなる。これにより、ヒビのような欠陥が生じにくく、信頼性に優れた排気マニホールドを実現することができる。

好ましくは、仕様変更時に交換される第２のマニホールド部材４０は、図９に示されるように、車両進行方向に対して当該エンジンの最後方側の気筒を含むように構成される。エンジンの後側はレイアウト的に余裕が多いため、第２のマニホールド部材４０をこのように構成することによって、仕様変更時のレイアウト変更を柔軟に行うことができる。典型的なエンジンでは、車両進行方向に対してエンジンの最前方側にはファン、インタークーラ或いはラジエータなどが配置されているためにスペース上厳しくなる傾向にあるが、一方の車両進行方向に対してエンジンの最後方側はスペースに余裕がある。そのため、このようなスペースにＥＧＲ管７２が取り回せるように、車両進行方向に対してエンジンの最後方側の気筒を分離するとよい。

好ましくは、図１０に示されるように、ＥＧＲ管７２はＥＧＲシステム搭載エンジン１００のシリンダヘッド７３及びクランクケース７５間を取り回されるように配置される。このように、ＥＧＲ管７２をシリンダヘッド７３の下方を取り回すことによって、高温となるシリンダヘッド７３近傍を回避でき、吸気系に還流される排気が高温になることを避けることができる。またクランクケース７５より上方空間を取り回すことによって、ＥＧＲ管７２が過度に長くなることを防ぎ、コスト低減を図ることができる。

続いて、ＥＧＲシステム非搭載エンジン２００の構成について説明する。図３に示されるように、ＥＧＲシステム非搭載エンジン２００は、上述のＥＧＲシステム搭載エンジン１００と基本的構成を共通しており、ＥＧＲシステム７０を備えないこと、及び、これに伴い排気マニホールドの形状が変更されている点において異なっている。

ＥＧＲシステム非搭載エンジン２００の排気マニホールド２７は、上述のＥＧＲシステム搭載エンジン１００と共通の第１のマニホールド部材３０と、第４気筒１０ｄに対応する排気ポート２２ｄから排気を集める第３のマニホールド部材６０とが互いに接合されることにより構成されている。すなわち、ＥＧＲシステム非搭載エンジン２００では、第２のマニホールド部材４０に代えて、第３のマニホールド部材６０が用いられる。

第３のマニホールド部材６０は、第２のマニホールド部材４０と同様に、第１のマニホールド部材３０によって排気が集められるＭ気筒に隣接するＮ（＝Ｌ−Ｍ）気筒からの排気を集める。本実施形態では、上述したように第１のマニホールド部材３０は第１気筒１０ａ、第２気筒１０ｂ及び第３気筒１０ｃからの排気を集めるため、第３のマニホールド部材６０はこれらの気筒１０ａ−ｃに隣接する第４気筒からの排気を集める（すなわち、Ｎ＝１である。上述したようにＬ＝４、Ｍ＝３であるため、Ｎ＝Ｌ−Ｍを満たす）。

図７に示されるように、第３のマニホールド部材６０は、上述の第２のマニホールド部材４０に比べて、コレクタ４５のうち第４気筒１０ｄの排気ポート２２ｄに対向する位置にＥＧＲシステム７０に還流される排気を取り出すためのＥＧＲガス取出口４６が設けられていない点において異なる。すなわち、ＥＧＲシステム７０への接続構成を有さない第２のマニホールド部材４０に実質的に等価である。

以上説明したように、ＥＧＲシステム搭載エンジン１００に使用される第２のマニホールド部材４０は、第１のマニホールド部材３０に比べて少ない気筒に対応するため、部材サイズが小さい。このように比較的サイズが小さい第２のマニホールド部材４０にＥＧＲシステム７０の取付構造を設けられている。そのため、ＥＧＲシステム非搭載エンジン２００に仕様を変更する場合には、比較的サイズが小さい第２のマニホールド部材４０を第３のマニホールド部材６０に交換することによって対応可能である。すなわち、仕様変更を行う場合、サイズの大きな第１のマニホールド部材３０の使用を継続しつつ、サイズの小さな第２のマニホールド部材４０を第３のマニホールド部材６０に交換すれば足りる。そのため、排気マニホールドを鋳造で製造する場合、鋳造に用いられる鋳型についても仕様変更を最小限に留めることができ、製造コストを効果的に削減できる。また排気マニホールドを２つのマニホールド部材を連結することにより構成することにより、部材間の相対的移動によって熱歪を効果的に吸収できる。

尚、第２のマニホールド部材４０は、Ｌ気筒のうち少なくとも最後側の気筒を含むことが好ましい。内燃機関の最後側はレイアウト的に余裕が多いため、第２のマニホールド部材４０をこのように構成することによって、仕様変更時のレイアウト変更を柔軟に行うことができる。

尚、本実施形態では第２のマニホールド部材４０及び第３のマニホールド部材６０を単一の気筒（第４気筒１０ｄ）から排気を集める部材として例示したが、上記条件を満たす限りにおいて、第１のマニホールド部材３０と同様に複数の気筒からの排気を集める部材として構成可能してもよい。

続いて第１のマニホールド部材３０が有する第１の接続端３６と、第２のマニホールド部材４０又は第３のマニホールド部材６０が有する第２の接続端４２とを一体的に連結可能に構成された連結構造５０について説明する。

図８に示されるように、第１の接続端３６は第２の接続端４２に比べて大径に形成されている。連結構造５０は、比較的大径の第１の接続端３６に、比較的小径の第２の接続端４２が圧入されることにより、第１のマニホールド部材３０と、第２のマニホールド部材４０又は第３のマニホールド部材６０とを連結する。

このように排気マニホールドを構成する２つのマニホールド部材同士を圧入により連結することで、２つのマニホールド部材間の気密性を確保しながら、熱歪を吸収可能に構成することができる。特に、２つのマニホールド部材の互いに異ならしめることによって、部品点数の増加を伴わず、当該効果を享受することができる。

ここで第２の接続端４２の外表面４２ａは凸状の曲面として形成されており、その極大点において第１の接続端３６の内表面に当接するように構成されている。これにより、排気マニホールドを構成する２つのマニホールド部材間の脱着をスムーズにでき、組立性を向上できる。また熱が加えられた際にも、２つのマニホールド部材間の気密性を確保しながら相対的に移動可能となるので、熱歪を効果的に抑制できる。

更に好ましくは、第２の接続端４２の極大点における外径が、第１の端部３６の内径に比べて同等若しくはわずかに大きく設定しておくとよい。これにより、第１の接続端３６が第２の接続端４２に圧入された際に、部材間の気密性を良好に確保することができる。

また図１１には連結構造５０の他の実施形態が示されている。この実施形態では、第１の接続端３６及び第２の接続端４２は略同等の形状を有しており（少なくとも内径が略同等であり）、これら第１の接続端３６及び第２の接続端４２間に、略円筒形状を有するシールスペーサ８０が圧入されている。シールスペーサ８０の外表面のうち第１のマニホールド部材３０側には、第１の接続端３６の内表面に当接する凸状の曲面が形成されており、第１の接続端３６に対してシールスペーサ８０が圧入されている。

このように図１１の実施形態では、排気マニホールドを構成する２つのマニホールド部材間はシールスペーサ８０を介して連結される。この場合、図８の場合に比べてシールスペーサ８０が追加部材として必要になるものの、各部材の設計自由度を向上できる。これに伴い、各部材の加工精度が少なくて済むので、製造コストの削減にも貢献できる。

またシールスペーサ８０の外表面のうち第２のマニホールド部材４０又は第３のマニホールド部材６０側には、第２の接続端４２の内表面に当接する凸状の曲面が形成されており、第２の接続端４２に対してシールスペーサ８０が圧入されている。

本開示は、複数の気筒を有する内燃機関の排気を集合させる内燃機関の排気マニホールドに利用可能である。

１０ 気筒
１１ エアクリーナ
１２ 吸気管
１４ 吸気マニホールド
１５ 吸気ポート
１６ ターボチャージャ
１８ コンプレッサ
２０ インタークーラ
２２ 排気ポート
２４ 排気マニホールド
２５ 排気後処理装置
２６ 排気管
２８ 排気タービン
３０ 第１のマニホールド部材
３１ 取込口
３２ ヘッダパイプ
３３ 連結口
３４ コレクタ
３５ 連通孔
３６ 第１の接続端
４０ 第２のマニホールド部材
４１ 取込口
４２ 第２の接続端
４６ ＥＧＲ管取付口
５０ 連結構造
６０ 第３のマニホールド部材
７０ ＥＧＲシステム
７２ ＥＧＲ管
７３ シリンダヘッド
７４ ＥＧＲクーラ
７５ クランクケース
７６ ＥＧＲバルブ
８０ シールスペーサ
１００ ＥＧＲシステム非搭載内燃機関（エンジン）
２００ ＥＧＲシステム搭載内燃機関（エンジン）

Claims (8)

1. Ｌ（前記Ｌは３以上の自然数）気筒を有し、排気の一部をＥＧＲ管を介して吸気系に還流させるためのＥＧＲシステムが搭載された内燃機関の排気マニホールドであって、
   前記Ｌ気筒のうち互いに隣り合うＭ（前記ＭはＬ／２より大きな自然数）気筒からの排気を集める第１のマニホールド部材と、
   前記Ｍ気筒に隣接するＮ（＝Ｌ−Ｍ）気筒からの排気を集め、前記第１のマニホールド部材に連結可能に構成された第２のマニホールド部材と
   を備え、
   前記第２のマニホールドには、前記ＥＧＲ管が取付可能に構成されたＥＧＲ管取付口が設けられていることを特徴とする内燃機関の排気マニホールド。
2. 前記第１のマニホールド部材及び前記第２のマニホールド部材は、前記第１のマニホールド部材の第１の接続端が、前記第１の接続端より小径に形成された前記第２のマニホールド部材の第２の接続端に圧入されることにより連結可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気マニホールド。
3. 前記第２の接続端の外表面は、前記第１の接続端の内表面に当接可能に構成された凸状の曲面であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気マニホールド。
4. 前記第１のマニホールド部材及び前記第２のマニホールド部材は、前記第１のマニホールドの第１の接続端及び前記第２のマニホールド部材の前記第２の接続端間にシールスペーサが圧入されることにより連結可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気マニホールド。
5. 前記第２のマニホールド部材は、前記ＥＧＲ管取付口から外部に向かって延在し、先端に前記ＥＧＲ管と結合可能なフランジ部が設けられたＥＧＲ連通管を更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気マニホールド。
6. 前記Ｎ気筒は、前記Ｌ気筒のうち少なくとも車両進行方向に対して前記内燃機関の最後方側の気筒を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気マニホールド。
7. 前記ＥＧＲ管は前記内燃機関のシリンダヘッド及びクランクケース間を取り回されるように配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関の排気マニホールド。
8. 請求項１及び７のいずれか１項に記載の排気マニホールドを備える内燃機関。
   

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