JP3875343B2

JP3875343B2 - 内燃機関の排気装置

Info

Publication number: JP3875343B2
Application number: JP05605897A
Authority: JP
Inventors: 一弘古橋
Original assignee: Yutaka Giken Co Ltd
Current assignee: Yutaka Giken Co Ltd
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1997-03-11
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2017-03-11
Also published as: JPH10252458A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関本体に連なる排気マニホールドを排ガス流通方向に沿う上流端に有する排気系に、前記排気マニホールドに締結される第１締結部と、前記排ガス流通方向に沿って第１締結部よりも下流側で排気系に締結される第２締結部とを有してプレス成形されるカバーが、少なくとも排気マニホールドを覆って取付けられる内燃機関の排気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気マニホールドの周囲に在る部品に該排気マニホールドからの放熱による熱害が及ぶことを防止するために、排気マニホールドをカバーで覆うようにしたものが、たとえば実開平３−３５２１９号公報等で既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、排気マニホールドと、該排気マニホールドを覆うカバーとの間には熱伸び差が生じるものであり、排気マニホールドの複数箇所にカバーが締結された構造では、前記熱伸び差に起因して各締結部に過大な荷重が作用し、耐久性の低下を招くことになる。そこで、上記実開平３−３５２１９号公報で開示されたものでは、排気マニホールドの１箇所にカバーを締結するとともに、前記熱伸び差による相対移動を可能とする構造で排気マニホールドの他の箇所でカバーを保持するようにしている。しかるに、そのような構造では、相対移動を可能とするための保持部材が必要となって部品点数の増大や構造の複雑化を招くことになり、また相対移動を可能とする保持部分でがたつき音が発生するおそれがある。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、部品点数の増大および構造の複雑化を回避した上で、排気マニホールドおよびカバーの熱伸び差に起因した耐久性低下を防止し、しかも異音の発生をも防止することができる内燃機関の排気装置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、請求項１記載の発明は、機関本体に連なる排気マニホールドを排ガス流通方向に沿う上流端に有する排気系に、前記排気マニホールドに締結される第１締結部と、前記排ガス流通方向に沿って第１締結部よりも下流側で前記排気系に締結される第２締結部とを有してプレス成形されるカバーが、少なくとも排気マニホールドを覆って取付けられる内燃機関の排気装置において、ビード部が、該ビード部の両端を前記カバーの周縁まで延ばして該カバーに設けられるとともに、第１および第２締結部間に配置される前記ビード部が、該ビード部の両端を前記カバーの両側縁まで延ばしてカバーに設けられることを特徴とする。
【０００６】
このような構成によれば、排気マニホールドおよびカバー間に熱伸び差が生じたときに、その熱伸び差をビード部が撓むことによって吸収することができ、熱伸び差の影響を排除するための専用部品を用いることを不要とし、部品点数の増大を回避した簡単な構造で各締結部に過大な荷重が作用することを防止して耐久性を向上することが可能となり、しかもカバーは排気マニホールドとの相対移動を阻止して排気系に締結されるものであるので、がたつき音の発生もないとともに、排ガス流通方向に沿う上流側の第１締結部と、排ガス流通方向に沿う下流側の第２締結部との間に配置される前記ビード部が、該ビード部の両端を前記カバーの両側縁まで延ばしてカバーに設けられることにより、排ガス流通方向に沿う方向で大きくなる熱伸び差をビード部で効果的に吸収することができる。
【０００７】
さらに請求項２記載の発明は、機関本体に連なる排気マニホールドを排ガス流通方向に沿う上流端に有する排気系に、前記排気マニホールドに締結される第１締結部と、前記排ガス流通方向に沿って第１締結部よりも下流側で排気系に締結される第２締結部とを有してプレス成形されるカバーが、少なくとも排気マニホールドを覆って取付けられる内燃機関の排気装置において、前記カバーに複数の開口部が設けられ、該開口部は、前記排気マニホールドを機関本体に締結するボルトを回転操作するための工具が挿入可能な大きさに形成されることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、排気マニホールドおよびカバー間に熱伸び差が生じたときに、その熱伸び差を、排気マニホールドを機関本体に締結するボルトを回転操作するための工具が挿入可能な大きさの開口部が変形することによって吸収することができ、熱伸び差の影響を排除するための専用部品を用いることを不要とし、部品点数の増大を回避した簡単な構造で各締結部に過大な荷重が作用することを防止して耐久性を向上することが可能となり、しかもカバーは排気マニホールドとの相対移動を阻止して排気系に締結されるものであるので、がたつき音の発生もない。さらに各開口部は、排気マニホールドの機関本体への取付けおよび取り外し時に、ボルトを操作するための工具を挿入可能なものであるから、各開口部は、熱伸び差を吸収する機能を発揮するだけでなく、カバーを排気マニホールドから取外すことなく、排気マニホールドの機関本体への取付けおよび取り外し作業を行なうことを可能とする。
【０００９】
【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実施例に基づいて説明する。
【００１０】
図１ないし図３は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は排気系の正面図、図２は図１の２矢視側面図、図３は排気マニホールドの正面図である。
【００１１】
図１ないし図３を参照して、たとえば４気筒である内燃機関の機関本体１１には、該機関本体１１に連なる排気マニホールド１２₁を排ガス流通方向１３に沿う上流端に備える排気系１４₁が接続されており、この排気系１４₁には、排気マニホールド１２₁の表面側（機関本体１１とは反対側）を覆うカバー１５₁が取付けられる。
【００１２】
排気マニホールド１２₁は、機関本体１１に締結されるフランジ１６と、該フランジ１６に一端が共通に連なる複数たとえば４本の枝管１７₁，１７₂，１７₃，１７₄と、それらの枝管１７₁〜１７₄を一対ずつ共通に接続させる一対の集合管１８₁，１８₂と、両共通管１８₁，１８₂が共通に連なるフランジ１９とで構成されるものである。
【００１３】
各枝管１７₁〜１７₄は、機関本体１１に並設されている第１〜第４気筒に対応するものであり、第１〜第４気筒に対応した位置でフランジ１６に各枝管１７₁〜１７₄の一端が連結される。またフランジ１６を機関本体１１に締結するためのボルト挿通孔２０…，２１…がフランジ１６に設けられており、ボルト挿通孔２０…は各枝管１７₁〜１７₄にそれぞれ対応した４箇所でフランジ１６の上部に配置され、ボルト挿通孔２１…は、各枝管１７₁〜１７₄の配列方向に沿う両側方の２箇所ならびに各枝管１７₁〜１７₄相互間の３箇所でフランジ１６の下部に配置される。
【００１４】
集合管１８₁，１８₂は相互に並んでフランジ１９に連結されるものであり、一方の集合管１８₁には枝管１７₂，１７₃が共通に連結され、他方の集合管１８₂には枝管１７₁，１７₄が共通に連結される。
【００１５】
またフランジ１６において、枝管１７₁，１７₂間に対応する部分の上部、ならびに枝管１７₃，１７₄間に対応する部分の上部には、ねじ孔２２，２２が設けられる。さらに集合管１８₁，１８₂には、それらの集合管１８₁，１８₂から外側方に張出す支持板２３，２３が連設されており、それらの支持板２３，２３には挿通孔２４，２４が設けられ、それらの挿通孔２４，２４に対応するウェルドナット２５，２５が支持板２３，２３の裏面に固着される。
【００１６】
カバー１５₁は、鋼板等によりプレス成形されるものであり、排ガス流通方向１３に沿う上流端および両側端から外側方に張出すフランジ部２６を有して、排気マニホールド１２1 のほぼ全外表面を覆うように形成される。
【００１７】
カバー１５₁には、排気系１４₁における排ガス流通方向１３に沿う上流端でフランジ部２６の一部をフランジ１６側に張出すようにして形成される一対の第１締結部２７₁，２７₁が排気マニホールド１２₁におけるフランジ１６の両ねじ孔２２，２２に対応して設けられるとともに、前記排ガス流通方向１３に沿って両第１締結部２７₁，２７₁よりも下流側でフランジ部２６の一部を外側方に張出すようにして形成される一対の第２締結部２８₁，２８₁が排気マニホールド１２₁の両支持板２３，２３に対応して設けられる。
【００１８】
而して第１締結部２７₁，２７₁は、ねじ孔２２，２２に螺合されるボルト２９，２９により排気マニホールド１２₁のフランジ１６に締結され、第２締結部２８₁，２８₁は、ウェルドナット２５，２５に螺合されるボルト３０，３０により排気マニホールド１２₁の支持板２３，２３に締結される。
【００１９】
本発明に従えば、カバー１５₁には、たとえば２つのビード部３１，３１が、設けられるものであり、それらのビード部３１，３１は、第１および第２締結部２７₁，２７₁；２８₁，２８₁間で相互に隣接して配置されるものであり、カバー１５₁の両側縁すなわちカバー１５₁の両側のフランジ部２６までビード部３１，３１の両端を延ばすように形成される。
【００２０】
なお、カバー１５₁には、前記ビード部３１，３１以外にもカバー１５₁の剛性を高めるためのビード部が複数設けられているが、それらのビード部の両端はカバー１５₁の周縁部すなわちフランジ部２６まで及ぶことはない。また排ガス流通方向１３に沿う上流端部でカバー１５₁には、Ｏ₂センサ等を挿入するための挿入筒部３２が、排気マニホールド１２₁におけるフランジ１６の略中央部に対応して一体に設けられる。
【００２１】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、排気マニホールド１２₁と、カバー１５₁との間には熱伸び差が生じるものであり、それらの熱伸び差を吸収しないと、カバー１５₁の第１締結部２７₁，２７₁および第２締結部２８₁，２８₁を排気マニホールド１２₁に締結せしめた構造では、各締結部２７₁，２７₁，２８₁，２８₁に過大な荷重が作用し、耐久性の低下を招くことになる。しかるに、カバー１５₁には、相互に隣接した２つのビード部３１，３１が、それらのビード部３１，３１の両端をカバー１５₁の周縁まで延ばして設けられており、前記熱伸び差が生じたときに両ビード部３１，３１が撓んで熱伸び差を吸収することができる。したがって、各締結部２７₁，２７₁，２８₁，２８₁に過大な荷重が作用することを防止して耐久性を向上することが可能となるものである。しかも両ビード部３１，３１は、排ガス流通方向１３に沿う上流側の第１締結部２７₁，２７₁と、排ガス流通方向１３に沿う下流側の第２締結部２８₁，２８₁との間に配置されるものであり、排ガス流通方向１３に沿う方向で大きくなる熱伸び差を両ビード部３１，３１で効果的に吸収することができる。
【００２２】
このようにしてカバー１５₁にビード部３１，３１が設けられるだけの簡単な構造で熱伸び差に起因した耐久性の低下を防止することが可能となり、熱伸び差を吸収するための専用部品を用いることが不要であるので、部品点数の増大を回避することができる。しかもカバー１５₁は排気マニホールド１２₁との相対移動を阻止して該排気マニホールド１２₁に締結されるものであるので、従来生じていたがたつき音の発生もない。
【００２３】
図４は本発明の第２実施例を示すものであり、排気マニホールド１２₁を覆うカバー１５₂には、排ガス流通方向１３に沿う上流側の第１締結部２７₁，２７₁と、排ガス流通方向１３に沿う下流側の第２締結部２８₁，２８₁との間に配置される２つのビード部３１，３１の他に、一対ずつ２組のビード部３３，３３；３３，３３が、前記ビード部３１，３１と直交するようにして設けられており、それらのビード部３３，３３…は、その両端が排ガス流通方向１３に沿う上流端および下流端でカバー１５₂の側縁まで延ばすように形成される。
【００２４】
この第２実施例によれば、排ガス流通方向１３に沿う方向での熱伸び差をビード部３１，３１で効果的に吸収することが可能となるだけでなく、カバー１５₂の幅方向での熱伸び差をビード部３３，３３…で吸収するようにして、各締結部２７₁，２７₁，２８₁，２８₁に過大な荷重が作用することを防止して耐久性をより一層向上することが可能となる。
【００２５】
図５ないし図７は本発明の第３実施例を示すものであり、図５は排気系の正面図、図６は図５の６矢視側面図、図７は図６の７矢視背面図である。
【００２６】
機関本体１１には、該機関本体１１に連なる排気マニホールド１２₂を排ガス流通方向１３に沿う上流端に備える排気系１４₂が接続されており、この排気系１４₂には、排気マニホールド１２₂の表面側（機関本体１１とは反対側）を覆うカバー１５₃と、排気マニホールド１２₂の裏面側（機関本体１１側）を覆うカバー３５とが取付けられる。
【００２７】
排気マニホールド１２₂は、機関本体１１に締結されるフランジ１６′と、該フランジ１６′に一端が共通に連なる複数たとえば４本の枝管１７₁〜１７₄と、それらの枝管１７₁〜１７₄を一対ずつ共通に接続させる一対の集合管１８₁，１８₂と、両共通管１８₁，１８₂が共通に連なるフランジ１９とで構成されるものであり、フランジ１６′には、上記第１および第２実施例で設けられていたねじ孔２２，２２が設けられることはなく、ボルト挿通孔２０…，２１…が設けられるだけである。また枝管１７₁，１７₂には、それらの枝管１７₁，１７₂から外側方に張出す支持板３６，３６が連設され、集合管１８₁，１８₂には上記第１および第２実施例と同様に支持板２３，２３が連設される。
【００２８】
鋼板等によりプレス成形されるカバー１５₃には、一対の第１締結部２７₂，２７₂が排気マニホールド１２₂における支持板３６，３６に対応して設けられるとともに、排ガス流通方向１３に沿って両第１締結部２７₂，２７₂よりも下流側でフランジ部２６の一部を外側方に張出すようにして形成される一対の第２締結部２８₁，２８₁が排気マニホールド１２₂における両支持板２３，２３に対応して設けられる。
【００２９】
また鋼板等によりプレス成形されるカバー３５には、一対の第１締結部３７，３７が排気マニホールド１２₂における支持板３６，３６に対応して設けられるとともに、排ガス流通方向１３に沿って両第１締結部３７，３７よりも下流側に配置される一対の第２締結部３８，３８が排気マニホールド１２₂における両支持板２３，２３に対応して設けられる。
【００３０】
而してカバー１５₃の第１締結部２７₂，２７₂と、カバー３５の第１締結部３７，３７とは、それらの締結部２７₂，２７₂；３７，３７間に支持板３６，３６を挟むようにしてボルト２９…およびナット３９…により支持板３６，３６に締結され、カバー１５₃の第２締結部２８₁，２８₁と、カバー３５の第２締結部３８，３８とは、それらの締結部２８₁，２８₁；３８，３８間に支持板２３，２３を挟むようにしてボルト３０…およびナット４０…により支持板２３，２３に締結される。
【００３１】
しかもカバー１５₃には、第１および第２締結部２７₂，２７₂；２８₁，２８₁間で相互に隣接して配置されるビード部３１，３１が設けられ、カバー３５には、それらのビード部３１，３１に対応して第１および第２締結部３７，３７；３８，３８間で相互に隣接して配置される２つのビード部４１，４１が設けられ、ビード部４１，４１は、ビード部３１，３１と同様に、カバー３５の両側縁までそれらのビード部４１，４１の両端が延びるように形成されている。
【００３２】
さらに、カバー１５₃には複数たとえば３つの開口部４２，４２，４２が設けられる。しかも各開口部４２…は、排気マニホールド１２₂における枝管１７₁，１７₂間、枝管１７₂，１７₃間および枝管１７₃，１７₄間に配置されるようにしてフランジ１６′に設けられている３つのボルト挿通孔２２，２２，２２にそれぞれ対応してカバー１５₃に設けられるものであり、各ボルト挿通孔２２…に挿通されるボルト（図示せず）を回転操作するための工具を挿入可能な大きさに形成されている。
【００３３】
この第３実施例によれば、排気マニホールド１２₂の表面側および裏面側をそれぞれ覆うカバー１５₃，３５にそれぞれ設けられているビード部３１，３１；４１，４１により、排気マニホールド１２₂とカバー１５₃，３５との間での熱伸び差を吸収することができ、両カバー１５₃，３５の耐久性を向上することができる。
【００３４】
また排気マニホールド１２₂およびカバー１５₃間に熱伸び差が生じたときに、その熱伸び差を各開口部４２…の変形によって吸収することが可能であり、これによりカバー１５₃の耐久性をより一層向上することが可能となる。しかも各開口部４２…は、排気マニホールド１２₂の機関本体１１への取付けおよび取り外し時に、ボルトを操作するための工具を挿入可能なものである。したがって、各開口部４２…は、熱伸び差を吸収する機能を発揮するだけでなく、カバー１５₃を排気マニホールド１２₂から取外すことなく、排気マニホールド１２₂の機関本体１１への取付けおよび取り外し作業を行なうことを可能とするものである。
【００３５】
図８および図９は本発明の第４実施例を示すものであり、図８は排気系の正面図、図９は図８の９矢視側面図である。
【００３６】
機関本体１１には、該機関本体１１に連なる排気マニホールド１２₃と、排気マニホールド１２₃が連結される触媒コンバータ４３とを備える排気系１４₃が接続されており、この排気系１４₃には、排気マニホールド１２₃の表面側のほぼ全体と、触媒コンバータ４３の一部とを覆うカバー１５₄が取付けられる。
【００３７】
排ガス流通方向１３に沿って排気マニホールド１２₃の上流端に設けられるフランジ１６には、カバー１５₄に設けられている２つの第１締結部１７₁，１７₁がボルト２９，２９により締結される。また触媒コンバータ４３の両側部には支持板４４…が外側方に張出すように連設されており、排ガス流通方向１３に沿って第１締結部１７₁，１７₁よりも下流側でカバー１５₄に設けられた２つの第２締結部２８₂，２８₂がボルト３０，３０で支持板４４…に締結される。
【００３８】
またカバー１５₄には、第１および第２締結部２７₁，２７₁；２８₂，２８₂間で相互に隣接して配置される３つのビード部３１，３１，３１が、それらのビード部３１…の両端をカバー１５₄の両側縁まで延ばすようにして設けられる。さらにカバー１５₄には、排気マニホールド１２₃の機関本体１１への取付けおよび取り外し作業時にボルトを操作することを可能とした一対の開口部４２，４２が設けられるとともに、排気マニホールド１２₃の機関本体１１への取付けおよび取り外し作業時にボルトを操作する機能に加えて、Ｏ₂センサ（図示せず）の挿入をも可能とした開口部４２′が前記両開口部４２，４２間に配置されるようにして設けられる。
【００３９】
この第４実施例のように、カバー１５₄の第２締結部２８₂，２８₂が、排気系１４₃において排気マニホールド１２₃よりも下流側、たとえば触媒コンバータ４３に締結される場合でも、上記第３実施例と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
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。
【００４１】
たとえば、カバーにビード部が設けられることなく複数の開口部のみが設けられるようにしてもよく、その場合でも、排気マニホールドおよびカバー間に生じる熱伸び差を各開口部の変形によって吸収することができるので、ビード部によって得られる効果と同等の効果を得ることが可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、排気マニホールドおよびカバー間に生じる熱伸び差をビード部の撓みにより吸収することが可能であり、特に、排ガス流通方向に沿う上流側の第１締結部と、排ガス流通方向に沿う下流側の第２締結部との間に配置されるビード部が、排ガス流通方向に沿う方向で大きくなる熱伸び差をビード部で効果的に吸収して、耐久性をより一層向上することができる。また請求項２記載の発明によれば、前記熱伸び差を、排気マニホールドを機関本体に締結するボルトを回転操作するための工具が挿入可能な大きさの開口部が変形することで吸収することが可能であり、熱伸び差の影響を排除するための専用部品を用いることを不要とし、部品点数の増大を回避した簡単な構造で耐久性を向上することができ、がたつき音が発生することもない。しかも各開口部は、排気マニホールドの機関本体への取付けおよび取り外し時に、ボルトを操作するための工具を挿入可能なものであるから、各開口部は、熱伸び差を吸収する機能を発揮するだけでなく、カバーを排気マニホールドから取外すことなく、排気マニホールドの機関本体への取付けおよび取り外し作業を行なうことを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の排気系の正面図である。
【図２】図１の２矢視側面図である。
【図３】排気マニホールドの正面図である。
【図４】第２実施例の排気系の正面図である。
【図５】第３実施例の排気系の正面図である。
【図６】図５の６矢視側面図である。
【図７】図６の７矢視背面図である。
【図８】第４実施例の排気系の正面図である。
【図９】図８の９矢視側面図である。
【符号の説明】
１１・・・機関本体
１２₁，１２₂，１２₃・・・排気マニホールド
１３・・・排ガス流通方向
１４₁，１４₂，１４₃・・・排気系
１５₁，１５₂，１５₃，１５₄，３５・・・カバー
２７₁，２７₂，３７・・・第１締結部
２８₁，２８₂，３８・・・第２締結部
３１，３３，４１・・・ビード部
４２，４２′・・・開口部

Claims

機関本体（１１）に連なる排気マニホールド（１２₁，１２₂，１２₃）を排ガス流通方向（１３）に沿う上流端に有する排気系（１４₁，１４₂，１４₃）に、前記排気マニホールド（１２₁〜１２₃）に締結される第１締結部（２７₁，２７₂，３７）と、前記排ガス流通方向（１３）に沿って第１締結部（２７₁，２７₂，３７）よりも下流側で前記排気系（１４₁〜１４₃）に締結される第２締結部（２８₁，２８₂，３８）とを有してプレス成形されるカバー（１５₁，１５₂，１５₃，１５₄，３５）が、少なくとも排気マニホールド（１２₁〜１２₃）を覆って取付けられる内燃機関の排気装置において、ビード部（３１，３３，４１）が、該ビード部（３１，３３，４１）の両端を前記カバー（１５₁〜１５₄，３５）の周縁まで延ばして該カバー（１５₁〜１５₄，３５）に設けられるとともに、第１および第２締結部（２７ ₁ ，２７ ₂ ，３７；２８ ₁ ，２８ ₂ ，３８）間に配置される前記ビード部（３１，４１）が、該ビード部（３１，４１）の両端を前記カバー（１５ ₁ 〜１５ ₄ ，３５）の両側縁まで延ばしてカバー（１５ ₁ 〜１５ ₄ ，３５）に設けられることを特徴とする内燃機関の排気装置。
機関本体（１１）に連なる排気マニホールド（１２₂，１２₃）を排ガス流通方向（１３）に沿う上流端に有する排気系（１４₂，１４₃）に、前記排気マニホールド（１２₂，１２₃）に締結される第１締結部（２７₁，２７₂）と、前記排ガス流通方向（１３）に沿って第１締結部（２７₁，２７₂）よりも下流側で排気系（１４₂，１４₃）に締結される第２締結部（２８₁，２８₂）とを有してプレス成形されるカバー（１５₃，１５₄）が、少なくとも排気マニホールド（１２₂，１２₃）を覆って取付けられる内燃機関の排気装置において、前記カバー（１５₃，１５₄）に複数の開口部（４２，４２′）が設けられ、該開口部（４２，４２′）は、前記排気マニホールド（１２ ₂ ，１２ ₃ ）を機関本体１１に締結するボルトを回転操作するための工具が挿入可能な大きさに形成されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。