JP3318214B2

JP3318214B2 - 多気筒内燃機関の排気マニホールド

Info

Publication number: JP3318214B2
Application number: JP23917096A
Authority: JP
Inventors: 英夫海保; 浩一藤森; 宏橋本; 卓小松田; 和夫石井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 2002-08-26
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JPH1089062A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に搭載さ
れる多気筒内燃機関において、排気ガス保温性の高い排
気マニホールドに関するものである。

【０００２】

【従来技術】鋳造排気マニホールドでは、肉厚が厚くて
重量が大きいため、内燃機関、ひいてはこれを搭載して
いる車体の軽量化の阻害原因となり、熱容量の増大によ
り、始動時に排気ガスが冷却されて、排気ガス浄化用触
媒の初期機能が低下する不具合がある。

【０００３】このような不具合を解消するために、実公
平４−１２９２号公報記載の排気マニホールドがある。

【０００４】その公報記載の排気マニホールドにおいて
は、排気ポートの開口端に取付けられたフランジの各取
付け孔に円筒状ガイドパイプの上流端がそれぞれ取付け
られ、その複数本の円筒状ガイドパイプの外周を覆うマ
ニホールドケースの下流端が、排気管取付けフランジの
孔に取付けられている。

【０００５】

【解決しようとする課題】前記公報の排気マニホールド
では、前記円筒状ガイドパイプの上流端はフランジの取
付け孔に嵌込まれて固定されているものの、その円筒状
ガイドパイプの下流端はマニホールドケースに対して空
間を持って配置されているだけであるため、前記マニホ
ールドケース内を前記円筒状ガイドパイプの長手方向だ
けでなく、これと直交する方向にも自由に移動でき、そ
の結果、内燃機関の振動や、マニホールドケース内の周
期的な排気圧力変動等により、前記円筒状ガイドパイプ
が振動し、また重力や加速力等の外力により、前記円筒
状ガイドパイプが前記マニホールドケースに接触して、
前記円筒状ガイドパイプに発生する振動や騒音が前記マ
ニホールドケースを介し大気中に放散されて防振性や遮
音性が低減する難点がある。しかも前記円筒状ガイドパ
イプが前記マニホールドケースに接触し、排気ガス中の
熱が前記円筒状ガイドパイプからマニホールドケースを
経由して大気中に放熱され、排気ガス温度が低下する難
点がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、こ
のような難点を克服した多気筒内燃機関の排気マニホー
ルドの改良に係り、請求項１記載の発明は、内燃機関の
各気筒の排気ポートに排気マニホールドの薄肉分岐パイ
プ上流端が連なり、その分岐パイプの下流部が集合して
板金製集合部に連なる多気筒内燃機関の排気マニホール
ドにおいて、前記分岐パイプおよび前記集合部の外周に
空間を持って板金製ケースが装着され、前記分岐パイプ
および前記ケースの上流側端部は上流側フランジに溶接
され、前記集合部および前記ケースの下流側端部は下流
側フランジに溶接され、前記分岐パイプの下流部は前記
集合部の分岐上流開口端部内に該分岐パイプの長手方向
に沿い相対的に摺動可能に嵌合されるとともに、前記集
合部の分岐上流開口端部には、該集合部の分岐上流開口
端より下流側に位置して内方突出部が形成されて、前記
分岐パイプ下流端部外周面と前記集合部分岐上流開口端
部の内方突出部内面とでスライド部が構成され、前記ス
ライド部は、前記ケースに形成された内方突出部に外方
より押えられて直接保持されることを特徴とするもので
ある。

【０００７】本発明は、前記したように構成されている
ので、内燃機関の各気筒から排気ポートを流出した排気
ガスは、それぞれ前記分岐パイプ内を通過した後、前記
集合部内に流入して、他の分岐パイプを通過した排気ガ
スと合流し、排気管へ排出されるため、排気ガスの流れ
に乱れを起こすことなく円滑に流れることができ、機関
出力や効率が高水準に維持される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図６に図示され
た本発明の一実施形態について説明する。排気マニホー
ルド１は、図示されない乗用車に搭載される直列４気筒
４ストローク内燃機関に用いられる排気マニホールドで
あって、該排気マニホールド１はスチール製上流側フラ
ンジ２と、スチール製下流側フランジ３と、４本の分岐
パイプたるステンレス製エキマニパイプ４と、板金製集
合部たるステンレス製エキマニチャンバー５と、該エキ
マニパイプ４およびエキマニチャンバー５を覆うケース
たるステンレス製エキマニケース６とよりなっており、
図１に図示されるように、前記上流側フランジ２には、
前記内燃機関の図示されないシリンダヘッドの排気ポー
トの下流開口にそれぞれ連なる４個の孔10と、該シリン
ダヘッドにネジ止めされるボルトを通すためのボルト孔
11とが形成され、前記下流側フランジ３には、図示され
ない排気管に連なる孔12と、該排気管の上流端のフラン
ジを貫通するオネジ13がネジ止めされたネジ孔14と、図
示されないシリンダブロックにブラケッケトを介して接
続するためのボルト孔15とが形成されている。

【０００９】また前記エキマニチャンバー５は、２枚の
プレス成型された表側チャンバー半体18および裏側チャ
ンバー半体19を最中状に合せ、その上流端20を相互に溶
接でもって一体に結合されたもので、該エキマニチャン
バー５の各分岐上流開口端部21にエキマニパイプ４の下
流端17がそれぞれ相対的に摺動可能に嵌込まれている。

【００１０】さらにエキマニケース６も、２枚のプレス
成型された表側ケース半体24および裏側ケース半体25が
やはり最中状に合され、図１の太線で図示されるよう
に、その当接外周部全周に亘り溶接でもって一体に結合
され、その分岐上流端部26はそれぞれエキマニパイプ４
の上流端16の外周に密接して上流側フランジ２の連通孔
10に嵌込まれ、図４、図５の太線で図示されるように、
溶接でもって、上流側フランジ２の孔10と、エキマニパ
イプ４の上流端16とエキマニケース６の分岐上流端部26
とが相互に一体に結合され、集合下流端部27はエキマニ
チャンバー５の集合下流開口端部22の外周面に密接して
下流側フランジ３の孔12に嵌込まれ、溶接でもって、下
流側フランジ３の連通孔12と、エキマニチャンバー５の
集合下流開口端部22とエキマニケース６の集合下流端部
27とが相互に一体に結合され、エキマニパイプ４とエキ
マニチャンバー５との嵌込み部の外側には、エキマニケ
ース６の表側ケース半体24および裏側ケース半体25の内
方へ湾曲された外方湾曲部28、内方湾曲部29でもって押
されている。

【００１１】さらにまたエキマニチャンバー５の表側チ
ャンバー半体18には、集合下流部に位置して、センサ取
付け孔23が形成されるととに、エキマニケース６の表側
ケース半体24にも、これに対応した位置にてセンサ取付
け孔30が形成されており、これらセンサ取付け孔23、30
を貫通してエキマニチャンバー５内に図示されないＯ ₂
センサの検出部が突出されるようになっている。

【００１２】しかも、図示されない内燃機関の１、２、
３、４番気筒の排気ポートにそれぞれ連なる１、２、
３、４番の孔10₁、10₂、10₃、10₄に１、２、３、４
番のエキマニパイプ４₁、４₂、４₃、４₄が接続され
るが、図１から明らかなように、１、４番の孔10₁、10
₄は、下流側フランジ３の孔12に対して離れた位置に配
置される結果、１、４番のエキマニパイプ４₁、４₄の
下流端17₁、17₄は、図１の正面図で、２、３番のエキ
マニパイプ４₂、４₃の下流端17₂、17₃に比べて、下
流側フランジ３の孔12より離れた位置にてエキマニチャ
ンバー５内に開口されている。

【００１３】また、グラスウールの如き耐熱性に富んだ
吸音材32がエキマニケース６の外周面に当てがわれその
外面がエキマニカバー33、34で覆われ、両者がボルトナ
ット35で一体的に結合されている。

【００１４】図１ないし図６に図示の実施形態は、前記
したように構成されているので、図示されない内燃機関
が運転を開始すると、各気筒の燃焼室で発生した高温排
気ガスが図示されない排気ポートから上流側フランジ２
の連通孔10、エキマニパイプ４、エキマニチャンバー５
および下流側フランジ３の連通孔12を介して図示されな
い排気管に排出される。

【００１５】この内燃機関始動時においては、排気マニ
ホールド１は低温状態で、排気ガスの熱を吸収して、排
気ガスが冷却される傾向にあるが、エキマニパイプ４、
エキマニチャンバー５およびエキマニケース６はいずれ
も薄板金製であって、熱容量が小さく、かつ、エキマニ
パイプ４、エキマニチャンバー５に対してエキマニケー
ス６が空間を有する２重構造となって断熱性に富んでい
るため、排気ガスがそれ程低温に冷却されず、図示され
ない排気管中の排気ガス浄化用触媒が直ちに活性化する
ことができ、始動時の排気ガス浄化用触媒の初期機能が
低下することが避けられる。

【００１６】また排気マニホールド１のエキマニケース
６内の排気通路が、その通路方向に沿って２分割された
エキマニパイプ４およびエキマニチャンバー５で構成さ
れ、かつエキマニパイプ４の下流端17がエキマニチャン
バー５の上流開口端部21にスライド可能に嵌込まれてい
るため、エキマニパイプ４およびエキマニチャンバー５
が、エキマニケース６に比べて高温に加熱された結果、
エキマニパイプ４およびエキマニチャンバー５の熱膨張
量が、エキマニケース６の熱膨張量に比べて大きくて
も、その熱膨張の差は、エキマニパイプ４とエキマニチ
ャンバー５との相対的スライドでもって吸収され、エキ
マニパイプ４、エキマニチャンバー５およびエキマニケ
ース６に大きな熱応力が発生することが未然に防止され
る。

【００１７】さらに、エキマニパイプ４の下流端17がエ
キマニチャンバー５の上流開口端部21にスライド可能に
嵌込まれていても、この嵌込み部には、エキマニケース
６の表側ケース半体24および裏側ケース半体25の外方彎
曲部28、内方彎曲部29でもって内方へ押えられているた
め、図示されない内燃機関で発生した振動が排気マニホ
ールド１に伝達されても、エキマニパイプ４の下流端17
とエキマニチャンバー５の上流端21との嵌込み部の振動
は確実に抑制される。

【００１８】さらにまた、図示されない内燃機関の４個
の気筒では、１、３、４、２番気筒の順序で等間隔に燃
焼を起し、かつ、１、４番のエキマニパイプ４₁、４₄
の開口端17₁、17₄と２、３番のエキマニパイプ４₂、
４₃の開口端17₂、17₃とが位置をずらして配置されて
いるため、排気干渉を起こすことがなく、排気の動的効
果が充分に発揮されて、吸入効率が間接的に増大し、機
関出力および効率が向上しうる。

【００１９】しかもエキマニパイプ４の下流端17がエキ
マニチャンバー５の上流開口端部21にスライド可能に嵌
込まれて、この嵌込み部が気密でなくても、エキマニパ
イプ４およびエキマニチャンバー５の外周面がエキマニ
ケース６でもって気密に密閉されているため、排気の漏
洩は未然に阻止されうる。

【００２０】またエキマニパイプ４の各々下流端17は、
下流に向って空間が縮小されているエキマニチャンバー
５内の中央付近まで突出し、かつ集合下流端部に向けて
開口されているため、排気ガスが整流されて大きな乱れ
を起こさずに円滑に排気マニホールド１内を排気ガスが
流れることができ、排気抵抗の低下で吸入効率の向上も
可能となる。

【００２１】さらにエキマニパイプ４およびエキマニチ
ャンバー５とエキマニケース６との間に空気断熱層が形
成されるとともに、さらに高温で、かつ音が大きく発生
するエキマニパイプ４とエキマニチャンバー５との嵌込
み部の外部を吸音材32と、エキマニカバー33、34で覆わ
れているため、排気マニホールド1 の断熱性と保温性が
確保され、かつ吸音効果も高い。

【００２２】さらにまた排気ガス通路を形成するエキマ
ニパイプ４およびエキマニチャンバー５は、上流端16、
集合下流開口端部22および彎曲部28、29以外では、エキ
マニケース６から完全に離れ、エキマニパイプ４および
エキマニチャンバー５とエキマニケース６との間で空気
断熱層が形成されているため、エキマニパイプ４および
エキマニチャンバー５からエキマニケース６への熱伝達
が抑制され、内燃機関始動直後における排気ガス温度低
下が避けられ、エキマニケース６から外部への輻射熱が
抑制され、その結果、エンジンルーム内の雰囲気温度が
低温に保持される。

【００２３】しかも各エキマニパイプ４_1,４_2,４_3,４₄
はエキマニチャンバー５に対しそれぞれ自由にスライド
可能となるので、熱収縮による熱応力発生が抑制される
とともに振動による応力発生も防止され、エキマニパイ
プ４とエキマニチャンバー５の耐久性が向上する。

【００２４】また各気筒からの排気ガスが集合する最も
高温でかつ音が大きく発生するエキマニチャンバー５の
外周に吸音材32とエキマニカバー33、34を覆ったため、
エンジンルーム内の騒音レベルが大幅に低下する。

【００２５】また図７ないし図８に図示するように、排
気マニホールド36におけるエキマニチャンバー５の分岐
上流部37を外方へ隆出させて、該分岐上流部37とエキマ
ニパイプ４の下流端17とにスチール製メッシュ38を介装
するとともに、該分岐上流部37とエキマニケース６とに
もスチール製メッシュ39を介装してもよくこのように構
成することにより、断熱性を保持させつつ、エキマニパ
イプ４、エキマニチャンバー５の嵌込み部のスライドを
より一層円滑に行わせることができる。

【００２６】さらにメッシュ38、39を取付ける際には、
スポット溶接を行い、またはエキマニケース６や、エキ
マニパイプ４や、エキマニチャンバー５に、メッシュ3
8、39を収納できる凹部を形成すると、メッシュ38、39
を確実に固定して脱落を防止できる。

【００２７】さらにまた図９ないし図１０に図示される
ように、エキマニチャンバー５の分岐上流開口端部21の
外周に補強短管40を一体に嵌込んで溶接してもよく、該
エキマニチャンバー５の分岐上流開口端部21の強度を増
大させることができるとともに、その耐久性を向上させ
ることができる。

【００２８】

【発明の効果】このように本出願請求項１記載の発明で
は、分岐パイプと集合部とがスライド部により分岐パイ
プ長手方向に沿い相対摺動可能に嵌合されているため、
高温の排気ガスに直接触れて前記分岐パイプと前記集合
部が高温に加熱され、これら分岐パイプおよび集合部が
排気ガスの流れ方向に沿って著しく伸縮しても、この伸
縮が前記スライド部による前記分岐パイプと前記集合部
との相対摺動でもって吸収され、この分岐パイプ、集合
部およびケースにおける熱応力の発生が抑制され、排気
マニホールドの耐久性が向上する。

【００２９】また本出願請求項１記載の発明において
は、前記分岐パイプは薄肉で、かつ前記集合部が板金製
であるため、両者の熱容量が小さく、しかもこの分岐パ
イプおよび集合部が空間を持って前記ケースでもって覆
われているため、断熱性が高く、内燃機関始動直後であ
っても、前記分岐パイプおよび前記集合部は急速に高温
に加熱される結果、排気ガスは高温に保持されて、排気
ガス浄化用触媒が直ちに活性化され、排気ガスが始動直
後でも充分に浄化されうる。しかも排気マニホールドの
断熱性が優れているため、この排気マニホールドから放
射される輻射熱が減少し、エンジンルーム内の雰囲気温
度が低温に保持される。さらに、前記集合部の分岐上流
開口端部に形成された内方突出部内面と前記分岐パイプ
下流端部外周面とのスライド部に排気ガスの熱で高温に
なり、排気ガス中の炭素等で粘着部が形成されても、前
記分岐パイプおよび集合部の熱収縮熱膨張による相対的
な摺動で前記粘着部の形成が抑制される。さらにまた、
前記分岐パイプおよび集合部を介してそれぞれ端部のフ
ランジへ熱伝達がなされるため、その外周に板金製ケー
スやカバーが配置され、しかもその間にメッシュ等の介
在物が存在して前記スライド部が高温となるところを、
前記熱伝達とフランジからの大気放熱でもって、前記ス
ライド部は冷却される。

【００３０】さらに本出願請求項１記載の発明では、前
記分岐パイプと前記集合部とがスライド部により分岐パ
イプ長手方向に沿い摺動可能に嵌合されるとともに、前
記スライド部は前記ケースに形成された内方突出部によ
って外方より押えられて直接保持されているため、内燃
機関で発生する振動や内燃機関を搭載している車輌の振
動を前記排気マニホールドが受けても、前記スライド部
は安定して静止した状態で保持され、振動によるスライ
ド部の応力発生が抑制され、前記スライド部および前記
分岐パイプの耐久性が向上する。しかも、前記集合部の
分岐上流開口端部には、該集合部の上流開口端より下流
側に位置して内方突出部が形成されて、前記分岐パイプ
下流端部外周面と前記集合部分岐上流開口端部の内方突
出部内面とでスライド部が形成されているため、該スラ
イド部において前記分岐パイプ下流端部と前記集合部分
岐上流開口端部とは、前記分岐パイプの長手方向に対し
て直交する方向へは相対的に移動することなく保持さ
れ、該スライド部は該直交方向に対して安定して支持さ
れる。

【００３１】また本発明を請求項２記載のように構成す
ることにより、前記分岐パイプの下流端部近傍および前
記集合部の分岐上流開口端部近傍の断熱性と遮音性が向
上する。

【００３２】さらに本発明を請求項３記載のように構成
することにより、スライド部が前記分岐パイプと集合部
との間および前記集合部とケースとの間に各々配置され
たメッシュにより保持されたため、断熱性が高水準に維
持され、また熱膨張または熱収縮に対しより一層円滑な
移動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多気筒内燃機関の排気マニホール
ドの一実施形態の正面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１の側面図である。

【図４】図１のIV−IV線に沿って載断した縦断側面図で
ある。

【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿って載断した縦断側面図で
ある。

【図６】図１のVI−VI線に沿って載断した縦断側面図で
ある。

【図７】さらに他の実施形態の要部拡大縦断側面図であ
る。

【図８】図７のVIII−VIII線に添って載断した横断面図
である。

【図９】さらに他の実施形態でエキマニケースを除去し
た状態の要部拡大正面図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿って載断した要部縦断側
面図である。

【符号の説明】

１…排気マニホールド、２…上流側フランジ、３…下流
側フランジ、４…エキマニパイプ、５…エキマニチャン
バー、６…エキマニケース、10…孔、11…ボルト孔、12
…孔、13…オネジ、14…ネジ孔、15…ボルト孔、16…上
流端、17…下流端、18…表側チャンバー半体、19…裏側
チャンバー半体、20…上流端、21…分岐上流開口端部、
22…集合下流開口端部、23…センサ取付け孔、24…表側
ケース半体、25…裏側ケース半体、26…分岐上流端部、
27…集合下流端部、28…外方彎曲部、29…内方彎曲部、
30…センサ取付け孔、32…吸音材、33…エキマニカバ
ー、34…エキマニカバー、35…ボルトナット、36…排気
マニホールド、37…分岐上流部、38…メッシュ、39…メ
ッシュ、40…補強短管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小松田卓埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者石井和夫埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (56)参考文献特開平８−121158（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−67918（ＪＰ，Ｕ) 実開昭59−30512（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 7/10 F01N 7/08 F01N 7/14 F01N 7/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の各気筒の排気ポートに排気マ
ニホールドの薄肉分岐パイプ上流端が連なり、その分岐
パイプの下流部が集合して板金製集合部に連なる多気筒
内燃機関の排気マニホールドにおいて、前記分岐パイプおよび前記集合部の外周に空間を持って
板金製ケースが装着され、前記分岐パイプおよび前記ケースの上流側端部は上流側
フランジに溶接され、前記集合部および前記ケースの下流側端部は下流側フラ
ンジに溶接され、前記分岐パイプの下流部は前記集合部の分岐上流開口端
部内に該分岐パイプの長手方向に沿い相対的に摺動可能
に嵌合されるとともに、前記集合部の分岐上流開口端部
には、該集合部の分岐上流開口端より下流側に位置して
内方突出部が形成されて、前記分岐パイプ下流端部外周
面と前記集合部分岐上流開口端部の内方突出部内面とで
スライド部が構成され、前記スライド部は、前記ケースに形成された内方突出部
に外方より押えられて直接保持されることを特徴とする
多気筒内燃機関の排気マニホールド。
【請求項２】前記分岐パイプの下流端部と前記集合部
の分岐上流開口端部とがカバーで覆われたことを特徴と
する請求項１記載の多気筒内燃機関の排気マニホール
ド。
【請求項３】前記スライド部は、前記分岐パイプと前
記集合部との間および前記集合部とケースとの間に各々
配置されたメッシュにより保持されることを特徴とする
前記請求項１記載の多気筒内燃機関の排気マニホール
ド。