JP3714051B2 - 触媒内蔵エキゾーストマニホールド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒が内蔵されたエキゾーストマニホールドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車（車両）に搭載されるエンジンでは、排気ガスに含まれる有害物質の浄化のために排気系統に触媒を取付けることが行なわれている。
【０００３】
近時では、冷態時の始動直後から排気ガスの浄化が行えるよう、エンジン燃焼室の出口近くにも、小形の暖機用触媒（ウォームアップ触媒）を取付けることが行なわれている。具体的には、特開平９−２８００４５号公報にも開示されているように、エンジンの排気ポートに接続されたエキゾーストマニホールドの近くに、暖機用触媒を取付ける構造が採用されている。同構造によると、排気ガス温度が下がる前に排気ガスが触媒に到達するので、触媒が早期に活性し、始動直後から排気ガスの浄化が開始される。
【０００４】
ところで、自動車のエンジンルームは、エンジンだけでなく他の機器も収められるので、できるだけコンパクトに触媒を収めることが求められる。
【０００５】
そこで、こうしたエンジンルーム内にコンパクトに収められるよう、近時、暖機用触媒とエキゾーストマニホールドとを一体にした構造が提案されている。
【０００６】
同エキゾーストマニホールドには、特開平９−１１９３１３号公報に示されるように排気通路沿いに上半部分と下半部分とに分割し、かつ分割した各縁部にフランジを形成した鋼板製の上半部および下半部とを用いて、触媒を内蔵させることが行なわれている。具体的には、フランジを拝み合わせるように上半部と下半部とを組合わせ、これら上半部と下半部との間に触媒を介在させて、拝み合わせたフランジを溶接で接合することによって、触媒内蔵のエキゾーストマニホールドを構成してある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
エキゾーストマニホールドは、通常、エンジンのシリンダヘッドに組み付けやすいよう、集合部から上流側は、排気ポートへ向かう排気ポート別に枝分かれして彎曲している。そして、枝分かれした各枝管部の間隙を作業空間として用いて、エキゾーストマニホールドをシリンダヘッドに対してボルトで結合できるようにしてある。
【０００８】
上記公報のようにエキゾーストマニホールドの全体をフランジで拝み合わせる場合、各枝管部から集合部まで排気通路沿いに分割された上半部と下半部との縁部にフランジを形成して、上半部と下半部との相互を溶接することになる。
【０００９】
このとき、触媒を収める部位は、直線状のフランジ同士が当接し合うから、エキゾーストマニホールドを組み立てる際、触媒は無理な外力が加わらずに押し潰されることなく安定して保持される。
【００１０】
ところが、彎曲した枝管部が形成された上半部と下半部は、彎曲成形した製品であるため、各部で寸法精度にばらつきが発生しやすい。特にフランジを形成すると、ばらつきを吸収し難いので、触媒を収める部分を基準として上半部と下半部を組合わせると、各枝管部の先端及び各枝管部の両側に隙間等が生じ易くなる。各枝管部の先端は、入口フランジ（シリンダブロックにボルトで結合される部品）に形成してあるポートに差し込んで溶接するために、通常、縁部同士の突き合わせて所定径の筒部にするが、枝管部に波及するフランジのばらつきが、枝管部の先端で位置ずれとなって表れるために、枝管部先端に形成される筒部の寸法精度が損われやすい。
【００１１】
このため、各枝管部の先端が、エンジンと接続する部品、すなわち入口フランジと組み合わなくなることがある。
【００１２】
また拝み合わせは、入口フランジをシリンダヘッドにボルトで結合する際、組付作業空間を狭くすることもある。
【００１３】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、触媒の安定した保持と各枝管部先端における寸法精度の保持との両立を図って、製造を容易とした触媒内蔵エキゾーストマニホールドを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の触媒内蔵エキゾーストマニホールドは、排気通路に沿って分割された上半部と下半部のうち、触媒が介在される部分を、拝み合わせたフランジを溶接することによって接合し、残りは、少なくとも枝管部の先端近傍を重ね合わせ溶接することによって接合するようにした。
【００１５】
この接合構造だと、触媒を内部に介在させて上半部と下半部とを組み合せると、拝み合うフランジにより、触媒は、外部から無用な外力が加わることなく所定に安定保持される。
【００１６】
また各枝管部の部位では、先端近傍で、互いに縁部が重なり合いながら上半部と下半部とが組合うので、上半部と下半部の製品上のばらつき、すなわち彎曲した枝管部のばらつきは、重なり合う部分での相対変位により吸収され、枝管部先端には、入口フランジと所定に組合う、高い寸法精度を有する筒部が形成されるようになる。
【００１７】
これにより、触媒保持性に優れ、製造誤差の少ない、製造が容易な触媒内蔵エキゾーストマニホールドが得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図４に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００１９】
図１（ａ）は触媒内蔵エキゾーストマニホールドの側面図を示し、同図（ｂ）は正面図を示していて、図中１はマニホールド本体を示す。
【００２０】
マニホールド本体１は、シリンダブロックＡの排気ポート毎に複数、例えば４つに分かれて並行に配列された筒状の枝管部２ａ〜２ｄに、順に筒状の集合部３、筒状の触媒収容部４、筒状の出口管部５を一体に連ねた構造となっている。
【００２１】
枝管部２ａ〜２ｄは、シリンダブロックＡの排気ポート（図示しない）から下方に向かうように先端近傍で彎曲していて、これに残る集合部３、触媒収容部４、出口管部５が下方向へ直線状に続いている。各枝管部２ａ〜２ｄの先端には、フランジ部材、例えば入口フランジ６が装着してあり、排気ポート（図示しない）が開口するシリンダブロックＡの側面と締結可能にしてある。また出口管部５の先端には、フランジ部材、すなわち出口フランジ７が装着してあり、排気管（図示しない）と締結可能にしてある。
【００２２】
このマニホールド本体１には、二分割構造が採用してある。詳しくは、マニホールド本体１は、内部に形成される排気通路１ａに沿って、ほぼ断面半円形状の上半部１０ａと同じく下半部１０ｂとに分割してある。なお、両半部１０ａ，１０ｂは、いずれも鋼板製、すなわちプレス加工した金属板から形成されている。これら上半部１０ａと下半部１０ｂとの縁部が互いに溶接で接合してある。そして、両半部１０ａ，１０ｂを組み付けるときに、両半部１０ａ，１０ｂ間に小形の暖気用触媒８（以下、単に触媒という）を介在させることによって、触媒収容部４内に触媒８を内蔵させている。なお、８ａは触媒８と一緒に触媒収容部４内に収められる触媒保持材を示す。
【００２３】
この上半部１０ａと下半部１０ｂの接合構造には、本願発明の要部となる工夫が施してある。同工夫は、上半部１０ａと下半部１０ｂとが組み上がると、強度的に弱い触媒８を安定して収め、また同時にばらつきの多い彎曲した各枝管部２ａ〜２ｄの先端で、入口フランジ６のポート６ａ（シリンダブロックの排気ポートと連通するポート）とマッチする筒部１１が形成される構造としたものである。
【００２４】
同構造にはマニホールド本体１の各部に応じて、接合構造を使い分ける構造が用いられている。
【００２５】
すなわち、触媒８の安定保持が求められる触媒収容部４間の接合には、互いに拝み合うフランジ１２を用いて溶接する構造が用いられ、枝管部２の先端での寸法精度が求められる枝管部２ａ〜２ｄ間の接合には、少なくとも該枝管部２の先端近傍を重ね合わせて溶接する構造が用いられている。
【００２６】
具体的には、分割した触媒収容部４間では、図１（ａ），（ｂ）および図２に示されるように例えば集合部３の縁部から、触媒収容部４の縁部、さらには出口管部５端の縁部までの両縁部分に渡り、一対のフランジ１２ａ，１２ｂを形成した構造が用いてある。各フランジ１２ａ，１２ｂは、いずれも上半部１０ａと下半部１０ｂとの境界面に沿って外方へ張り出ていて、図４に示されるように両半部１０ａ，１０ｂを組合わせると、図２に示されるようにフランジ同士が拝み合う。この拝み合うフランジ１２ａ，１２ｂにより、出口管５に先端に縁部同士を互いに突き合わせてなる筒部１４が形成されるようにしてある。
【００２７】
残る分割した各枝管部２間には、図３に示されるように例えば上半部１０ａの各縁部に、下半部１０ｂとの境界面から直交する方向へ直線的に張り出る直状片１３ａを形成し、下半部１０ｂの各縁部に、上半部１０ａの直上片１３ａの外側と重なり合うように組み合う、上半部１０ａとの境界面から直交する方向へ張り出る段付きの直上片１３ｂを形成した構造が用いてある。これにより、分割した枝管部２ａ〜２ｄは、図１（ａ），（ｂ）に示されるように互いに径方向の縁部（直上片１３ａ，１３ｂ）同士が径方向で重なり合いながら組合うようにしてある。この重ね合わせにより、図４に示されるように上半部１０ａと下半部１０ｂとを組合わせると、枝管部２ａ〜２ｄの成形上のばらつきが吸収される構造としてある。この吸収により、各枝管部２ａ，２ｄの先端で、縁部同士が互いに突き合う所定径の筒部１１が形成されるようにしている。
【００２８】
こうした拝み合うフランジ１２ａ，１２ｂの相互、重なり合う直上片１３ａ，１３ｂの相互が溶接により接合され、図１に示されるように内部に触媒８が安定して保持され、各枝管部２ａ〜２ｄの先端が入口フランジ６と高い寸法精度で組み合うエキゾーストマニホールドを構成している。
【００２９】
すなわち、触媒内蔵のエキゾーストマニホールドを組み立てるときは、図４（ａ）に示されるように触媒収容部４の部位に触媒８（触媒保持材８ａ付き）を介在させて、上半部１０ａと下半部１０ｂとを互いに境界面が向き合うように合わせる。
【００３０】
すると、触媒８が介在される部分を基準として、図４に示されるように上半部１０ａと下半部１０ｂの各部が重なり合う。すなわち、集合部３、触媒収容部４および出口管部５の周りでは、上半部１０ａのフランジ１２ａと下半部１２ｂのフランジ１２ｂが拝み合うように当接し合う（図２）。残る枝管部２ａ〜２ｄの周りでは、上半部１０ａの直状片１３ａと下半部１０ｂの直状片１３ｂとが摺動しながら重なり合う（図３）。
【００３１】
このとき、触媒収容部４は、図２に示されるように拝み合うフランジ１２ａ，１２ｂにより、触媒８を外部から押されないよう規制されるから、内部に収まる触媒８は所定の姿勢で安定して保持される。
【００３２】
また彎曲している各枝管部２ａ〜２ｄは、図３に示されるように互いに縁部が径方向に重なり合うように組合うので、上半部１０ａと下半部１０ｂの製品上のばらつき、すなわち彎曲した枝管部２ａ〜２ｄがもたらす製品ばらつきは、互いに重なり合う部分での相対変位により吸収される。これで、図４に示されるように各枝管部２ａ〜２ｄの先端には、入口フランジ６の各ポート６ａと組合う、所定の寸法精度をもつ、縁部同士（境界面同士）を突き合わせた筒部１１が形成される。
【００３３】
このばらつき吸収は、枝管部２ａ〜２ｄの各先端で所定径の筒部１１を形成するためなので、少なくも各枝管部２ａ〜２ｄの先端近傍には重ね合わせた構造を用いて、他の部分は異なる構造にしても構わない（枝管部の先端近傍だけでばらつきを吸収する構造）。もちろん、分割した枝管部２ａ〜２ｄの両縁部のうち、一方の縁部同士を拝みフランジとして、もう一方の縁部同士を重ね合わせ構造を採用して、ばらつきを吸収する構造としても構わない。
【００３４】
この後、拝み合うフランジ１２ａ，１２ｂの相互、重なり合う直状片１３ａ，１３ｂの相互を溶接し、入口フランジ６の各ポート６ａに枝管部２ａ〜２ｄの各先端の筒部１１を差し込んで溶接し、出口フランジ７のポート７ａに出口管部５の先端に形成される筒部１４を差し込んで溶接すると、図１に示されるような触媒８を内蔵した一体構造のエキゾーストマニホールドが形成される。なお、図１中の拡大図はフランジ接合と重ね合わせ接合とが変化する部分を示している。
【００３５】
したがって、触媒８の安定した保持と、各枝管部２ａ〜２ｄの先端における寸法精度の保持との両立を図ることができ、触媒保持性に優れ、製造誤差の少ない触媒内蔵エキゾーストマニホールドを容易に製造することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、触媒は、拝み合うフランジにより、外部から無用な外力が加わることのないよう所定に安定保持され、各枝管部の先端では、同先端近傍で行なわれる重ね合わせにより、枝管部のばらつきが吸収されて、入口フランジと組合う所定寸法精度の筒部が形成されるようになるので、触媒保持性に優れ、製造誤差の少ない触媒内蔵エキゾーストマニホールドを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る触媒内蔵エキゾーストマニホールドを示す一部断面した側面図。
（ｂ）は、同じく正面図。
【図２】図１中のＸ−Ｘ線に沿う断面図。
【図３】図１中のＹ−Ｙ線に沿う断面図。
【図４】触媒内蔵エキゾーストマニホールドの組み立てを説明するための図。
【符号の説明】
１…マニホールド本体
２ａ〜２ｄ…枝管部
３…集合部
６…入口フランジ
８…触媒
１０ａ…上半部
１０ｂ…下半部
１２ａ，１２ｂ…フランジ
１３ａ，１３ｂ…直状片。

Claims (1)

1. 複数の枝管部およびこれら枝管部と一体に連なる共通の集合部とが排気通路に沿って分割された上半部と下半部とを有し、これら上半部と下半部との縁部を、両半部間に触媒を介在させて、互いに接合してなる触媒内蔵エキゾーストマニホールドにおいて、
   前記上半部と下半部とが接合される縁部のうち、前記触媒が介在される部分は、拝み合わせたフランジを溶接することによって接合され、残りは、少なくとも前記枝管部の先端近傍を重ね合わせ溶接することによって接合されることを特徴とする触媒内蔵エキゾーストマニホールド。

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