JP3736895B2 - 4気筒エンジンの排気マニホールド - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、各気筒に個別に対応してシリンダヘッドに並設される4つの排気ポートに一端部を個別に連通させる4本の個別排気管の他端部が、集合室を形成する集合管に共通に連結される4気筒エンジンの排気マニホールドに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、かかる排気マニホールドは、たとえば特公平7−39807号公報等により既に知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような排気マニホールドにあっては、各個別排気管から集合室に排ガスが流入する際に流通面積が急激に拡大することにより排気圧力波減衰効果が得られるものの、各個別排気管が集合室に共通に連通していることに伴なって排気干渉音が発生し、排気音の低減が不充分である。
【0004】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、排気干渉音を低減して排気音を効果的に低減させた4気筒エンジンの排気マニホールドを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、各気筒に個別に対応してシリンダヘッドに並設される4つの排気ポートに一端部を個別に連通させる4本の個別排気管の他端部が、集合室を形成する集合管に共通に連結される4気筒エンジンの排気マニホールドにおいて、前記各排気ポートの並列方向に沿う中央部で相互に隣接するとともに点火順序で第2番目および第4番目となる気筒に対応した一対の排気ポートに連なる個別排気管が、前記集合室内に突入する突入管部をそれぞれ有して略扇形の集合管に連結され、両突入管部の側壁に複数の貫通孔がそれぞれ設けられることを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【0007】
図1ないし図9は本発明の一実施例を示すものであり、図1は排気マニホールドが取付けられたエンジンの正面図、図2は図1の2矢視側面図、図3は図2の3矢視拡大図、図4は図2の4−4線拡大断面図、図5は図4の5−5線断面図、図6は第2外管半体を省略した状態での図2に対応する縦断側面図、図7はエンジン回転数が1500rpmでの周波数に対応した音圧特性図、図8はエンジン回転数が2000rpmでの周波数に対応した音圧特性図、図9はエンジン回転数に対応した音圧特性図である。
【0008】
先ず図1および図2において、4気筒エンジンEにおけるシリンダヘッド11の前面には、各気筒に個別に連なる第1〜第4排気ポート121 〜124 が並設されており、これらの排気ポート121 〜124 から排出される排ガスをたとえば共通の触媒コンバータ13あるいは共通の排気管に導く排気マニホールド14が、複数のスタッドボルト15,15…および複数のナット16,16…によりシリンダヘッド11に取付けられる。
【0009】
図3ないし図6を併せて参照して、排気マニホールド14は、内管17が該内管17の外面との間に間隙19を介在させた外管18で覆われて構成される。而して内管17は、シリンダヘッド11の各排気ポート121 〜124 に一端を個別に連ならせた個別排気管201 〜204 の他端部が、集合室22を形成する集合管21に共通に連結されて成り、各個別排気管201 〜204 は、各排気ポート121 〜124 からわずかに離れた位置で下方に屈曲するようにして略L字状に形成される。また集合管21は一対の半体を相互に溶接して略扇形に構成されるものであり、集合管21および各個別排気管201 〜204 の連結部にはシール溶接が施される。
【0010】
外管18は、内管17における各個別排気管201 〜204 の軸線にほぼ沿って分割可能な第1および第2外管半体23,24が相互に結合されて成るものである。
【0011】
第1外管半体23の一端には、各個別排気管201 〜204 の一端部を嵌合させる筒状の接続管部251 〜254 が設けられており、各接続管部251 〜254 と各個別排気管201 〜204 とが相互に溶接される。しかも外管18の一端すなわち各個別排気管201 〜204 がそれぞれ嵌合、溶接されている接続管部251 〜254 は第1フランジ26に溶接、結合されるものであり、この第1フランジ26を前述のスタッドボルト15,15…およびナット16,16…によりシリンダヘッド11に締結することにより、各個別排気管201 〜204 の一端が各排気ポート121 〜124 にそれぞれ個別に連通される。
【0012】
また外管18の他端は第2フランジ27に嵌合、溶接されており、第2フランジ27は、触媒コンバータ13あるいは排気管がその一端に備えるフランジ28に、複数のボルト29,29…およびナット30,30…によって締結される。
【0013】
外管18の他端と、内管17の他端すなわち集合管21の端部との間には、金属製の細線材を圧縮成形して成る無端状の弾性スペーサ31が介装されるものであり、該弾性スペーサ31は、内管17および外管18のいずれか一方側にスポット溶接等により固着されるとともに、それらの他方側に摺動可能に接触せしめられ、その際、弾性スペーサ31には一定の締め代が与えられる。
【0014】
ところで、内管17において、集合管21に共通に連結される4本の個別排気管201 〜204 のうち、各排気ポート121 〜124 の並列方向に沿う中央部で相互に隣接するとともに点火順序で第2番目および第4番目となる気筒に対応した一対の排気ポート123 ,122 に連なる個別排気管203 ,202 の他端側には、他の個別排気管201 ,204 の延長線上に重ならない位置まで集合室22内に突入する突入管部32,33がそれぞれ一体にかつ同軸に連設されており、それらの突入管部32,33の側壁には複数の貫通孔34,34…,35,35…がそれぞれ設けられる。
【0015】
また内管17の集合管21に対応する部分で外管18の第2外管半体24には、O2 センサ36を装着するためのセンサ取付ボス37が設けられており、センサ取付ボス37に装着されたO2 センサ36の先端部は、集合管21に設けられた挿通孔38を貫通して集合室22内に突入される。
【0016】
次にこの実施例の作用について説明すると、シリンダヘッド11の各排気ポート121 〜124 に一端が連結される内管17が、該内管17の外面との間に間隙19を介在させた外管18で覆われて成る排気マニホールド14において、内管17および外管18の一端が相互に溶接され、内管17および外管18の他端間に、内管17および外管18のいずれか一方に固着される弾性スペーサ31が介装されるので、内管17および外管18間の間隙19による断熱効果による内管17および外管18の熱伸び差が生じても、外管18の他端に対して内管17の他端が弾性スペーサ31を介してスライド可能であることにより、上記熱伸び差を吸収することができ、排気マニホールド14の耐久性向上に寄与することができる。
【0017】
しかも内管17および外管18の寸法にばらつきが生じても弾性スペーサ31の弾性変形およびスライドによってその寸法ばらつきを吸収することができ、内管17および外管18の加工精度をそれ程高めることなく内管17および外管18の他端を安定的に連結することができる。しかも弾性スペーサ31の介在により、両管17,18が直接接触することがないので、内管17および外管18相互の接触によるびびり音の発生も確実に防止することができる。
【0018】
また排気マニホールド14の内管17は、4つの排気ポート121 〜124 に一端部を個別に連通させる4本の個別排気管201 〜204 の他端部が集合管21に共通に連結されて成るものであり、各個別排気管201 〜204 から集合室22に排ガスが流入する際に流通面積が急激に拡大することにより排気圧力波減衰効果によって排気音の低減が可能となる。
【0019】
しかも点火順序で第2番目および第4番目の気筒の排気ポート123 ,122 に連なる個別排気管203 ,202 が、集合管21内の集合室22内に突入する突入管部32,33をそれぞれ有して集合管21に連結され、両突入管部32,33の側壁に複数の貫通孔34,34…,35,35…がそれぞれ設けられることにより、排気干渉音の低減が可能となる。すなわち、点火順序で第1番目の気筒の排気ポート121 に連なる個別排気管201 からの排気圧と点火順序で第2番目の排気ポート123 に連なる個別排気管203 からの排気圧との干渉、ならびに点火順序で第2番目の気筒の排気ポート123 に連なる個別排気管203 からの排気圧と点火順序で第3番目の排気ポート124 に連なる個別排気管204 からの排気圧との干渉は、圧力波が突入管部33の複数の貫通孔35,35…を通過することにより弱められるものであり、また点火順序で第3番目の気筒の排気ポート124 に連なる個別排気管204 からの排気圧と点火順序で第4番目の排気ポート122 に連なる個別排気管202 からの排気圧との干渉、ならびに点火順序で第4番目の気筒の排気ポート122 に連なる個別排気管202 からの排気圧と点火順序で第1番目の排気ポート121 に連なる個別排気管201 からの排気圧との干渉は、圧力波が突入管部32の複数の貫通孔34,34…を通過することにより弱められる。
【0020】
したがって集合室22内に排ガスが流入する際の排気圧力波減衰効果と、上述の排気干渉音の低減効果とが相まってエンジンEの排気音を効果的に減衰することができる。
【0021】
ここで、エンジン回転数が1500rpmであるときの周波数に対応した音圧特性は図7で示すようになり、またエンジン回転数が2000rpmであるときの周波数に対応した音圧特性は図8で示すようになり、エンジン回転数に対応した音圧特性は図9で示すようになる。
【0022】
これらの図7〜図9において、符号Aで示す特性線は、第2番目および第4番目の点火順序である気筒の排気ポート123 ,122 に連なる個別排気管203 ,202 に複数の貫通孔34,34…,35,35…を有した突入管部32,33が設けられた場合を示すものであり、符号Bで示す特性線は、各個別排気管201 〜204 のいずれにも突入管部が設けられない場合を示すものであり、符号Cで示す特性線は、第1番目および第4番目の点火順序である気筒の排気ポート121 ,124 に連なる個別排気管201 ,204 に複数の貫通孔を有した突入管部が連設された場合を示すものであり、さらに符号Dで示す特性線は、第1番目および第2番目の点火順序である気筒の排気ポート121 ,123 に連なる個別排気管201 ,203 に複数の貫通孔を有した突入管部が連設された場合を示すものである。
【0023】
上述の図7〜図9で明らかなように、点火順序で第2番目および第4番目の気筒の排気ポート123 ,122 に連なる個別排気管203 ,202 に、複数の貫通孔34,34…,35,35…を有して集合室22内に突入する突入管部32,33がそれぞれ設けられることにより、排気干渉音を低減してエンジンEの排気音を効果的に低減することが可能となる。
【0024】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【0025】
たとえば、本発明は、上述の実施例で説明した二重管構造の排気マニホールドに限定されるものではない。
【0026】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、各排気ポートの並列方向に沿う中央部で相互に隣接するとともに点火順序で第2番目および第4番目となる気筒に対応した一対の排気ポートに連なる個別排気管が、前記集合室内に突入する突入管部をそれぞれ有して略扇形の集合管に連結され、両突入管部の側壁に複数の貫通孔がそれぞれ設けられるので、各個別排気管から集合室への排ガス流入による排気圧力波減衰効果に加えて、突入管部の貫通孔を圧力波が通過することによる排気干渉音の低減効果を得ることができ、排気音の効果的な低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】排気マニホールドが取付けられたエンジンの正面図である。
【図2】図1の2矢視側面図である。
【図3】図2の3矢視拡大図である。
【図4】図2の4−4線拡大断面図である。
【図5】図4の5−5線断面図である。
【図6】第2外管半体を省略した状態での図2に対応する縦断側面図である。
【図7】エンジン回転数が1500rpmでの周波数に対応した音圧特性図である。
【図8】エンジン回転数が2000rpmでの周波数に対応した音圧特性図である。
【図9】エンジン回転数に対応した音圧特性図である。
【符号の説明】
11・・・シリンダヘッド
121 ,122 ,123 ,124 ・・・排気ポート
14・・・排気マニホールド
201 ,202 ,203 ,204 ・・・個別排気管
21・・・集合管
22・・・集合室
32,33・・・突入管部
34,35・・・貫通孔
E・・・4気筒エンジン
Claims (1)
- 各気筒に個別に対応してシリンダヘッド(11)に並設される4つの排気ポート(121 〜124 )に一端部を個別に連通させる4本の個別排気管(201 〜204 )の他端部が、集合室(22)を形成する集合管(21)に共通に連結される4気筒エンジンの排気マニホールドにおいて、前記各排気ポート(12 1 〜12 4 )の並列方向に沿う中央部で相互に隣接するとともに点火順序で第2番目および第4番目となる気筒に対応した一対の排気ポート(123 ,124 )に連なる個別排気管(203 ,202 )が、前記集合室(22)内に突入する突入管部(32,33)をそれぞれ有して略扇形の集合管(21)に連結され、両突入管部(32,33)の側壁に複数の貫通孔(34,35)がそれぞれ設けられることを特徴とする4気筒エンジンの排気マニホールド。
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