JP4405108B2 - エキゾーストマニホールドカバーの取付構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのシリンダヘッドにボルトで締結される取付フランジと、この取付フランジに溶接されて下流側で集合する複数の排気単管とを備えたエキゾーストマニホールドに、その複数の排気単管の周囲を覆うようにカバーを取り付けるエキゾーストマニホールドカバーの取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダヘッドに結合されたエキゾーストマニホールドの内部を流れる高温の排気ガスが周辺の部品に対して及ぼす熱害、あるいは排気の放射音を防止すべく、エキゾーストマニホールドの周囲をカバーで覆うことが行われている。燃焼室に近いエキゾーストマニホールドの上流部分、つまりシリンダヘッドに締結される部分が最も高温で、かつ排気の放射音が大きいため、従来のカバーはエキゾーストマニホールドをシリンダヘッドに締結する取付フランジを完全に覆う形状を有していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エキゾーストマニホールドをシリンダヘッドに締結する取付フランジをカバーで覆うと、取付フランジをシリンダヘッドに着脱するボルトやナットがカバーで覆われてしまうため、カバーを外さないとエキゾーストマニホールドを着脱することができなくなり、作業性が大幅に低下する問題がある。これを回避するために、カバーの縁部をエキゾーストマニホールドの取付フランジから離れた位置に配置すると、エキゾーストマニホールドの上流側から放射される熱および放射音をカバーで充分に遮蔽することができず、熱害および騒音が発生する虞がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エキゾーストマニホールドから放射される熱および騒音をカバーで効果的に遮蔽しながら、シリンダヘッドに対するエキゾーストマニホールドの着脱を容易に行えるように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に記載された発明によれば、エンジンのシリンダヘッドにボルトで締結される取付フランジと、この取付フランジに溶接されて下流側で集合する複数の排気単管とを備えていて、その複数の排気単管の下流側集合部が排気管の上流端に嵌合、溶接されてなるエキゾーストマニホールドに、その複数の排気単管の周囲を覆うようにカバーを取り付けるエキゾーストマニホールドカバーの取付構造において、
前記カバーは、前記複数の排気単管をエンジン側より覆う第１カバー半体とエンジンとは反対側より覆う第２カバー半体とに分割されると共に、その第２カバー半体が第１カバー半体に着脱可能に結合されており、前記第１カバー半体は、前記複数の排気単管の上流端外周にそれぞれ嵌合されて該上流端と前記取付フランジとの溶接部に一体に溶接される複数の環状部と、それら環状部より離間した位置に在って前記排気管の上流端外周に嵌合、溶接される第１半割円筒部とを備えており、前記第２カバー半体は、これを前記第１カバー半体に結合した状態で前記第１半割円筒部と協働して前記排気管の上流端外周を取り囲む第２半割円筒部を備えていることを特徴とするエキゾーストマニホールドカバーの取付構造が提案される。
【０００６】
上記構成によれば、エキゾーストマニホールドの取付フランジに排気単管を溶接する溶接部にカバーを一体に溶接したので、取付フランジをシリンダヘッドに締結するボルトをカバーの外側に位置させることが可能となり、カバーをエキゾーストマニホールドから外すことなく、ボルトがカバーと干渉するのを防止してエキゾーストマニホールドの着脱作業を容易に行うことができる。しかもカバーがエキゾーストマニホールドの取付フランジから延びる排気単管の口元を覆うので、排気ガスの熱が周辺の部品に与える熱害および排気の騒音を効果的に抑制することができる。
【０００７】
またカバーをエンジン側の第１カバー半体と、エンジンとは反対側の第２カバー半体とに分割し、エキゾーストマニホールドに溶接した第１カバー半体に第２カバー半体を着脱可能に固定したので、第２カバー半体が腐食したような場合に、エキゾーストマニホールドおよびカバーの全体を交換することなく、第２カバー半体だけを交換することが可能になって経済性が向上する。しかも第１カバー半体は、複数の排気単管の上流端外周にそれぞれ嵌合されて該上流端と取付フランジとの溶接部に一体に溶接される複数の環状部と、それら環状部より離間した位置に在って排気管の上流端外周に嵌合、溶接される第１半割円筒部とを備えており、第２カバー半体は、これを第１カバー半体に結合した状態で第１半割円筒部と協働して排気管の上流端外周を取り囲む第２半割円筒部を備えるので、複数の排気単管を口元から排気管上流端まで完全にカバーで覆うことができ、排気ガスの熱の放射および排気騒音の放射をより効果的に抑制することができる。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、取付フランジの外周にシリンダヘッドから離反する方向に突出する補強リブを設けたことを特徴とするエキゾーストマニホールドカバーの取付構造が提案される。
【０００９】
上記構成によれば、エキゾーストマニホールドの取付フランジの外周にシリンダヘッドから離反する方向に突出する補強リブを設けたので、取付フランジから延びる排気単管から放射される熱を補強リブで遮蔽し、周辺の部品に与える熱害を一層効果的に抑制することができる。
【００１０】
尚、実施例のスタッドボルト２６は本発明のボルトに対応する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図１０は本発明の一実施例を示すもので、図１はＶ型８気筒エンジンの正面図、図２は図１の２方向矢視図、図３は図２に対応する分解図、図４は図１の４−４線断面図、図５は図４の５−５線断面図、図６は２の６−６線断面図、図７は第１カバー半体の単品図、図８は第２カバー半体の単品図、図９は図１の９−９線断面図、図１０は４個の排気ポートから排出される排気ガスが酸素濃度の検出値に与える影響を示すグラフである。
【００１３】
図１に示すように、Ｖ型８気筒エンジンＥはクランクシャフト１１を車体前後方向に配置して自動車のエンジンルームに縦置きに搭載される。エンジンＥはＶ型のシリンダブロック１２と、このシリンダブロック１２の上面に結合された左右一対のシリンダヘッド１３，１３と、両シリンダヘッド１３，１３の上面に結合された左右一対のヘッドカバー１４，１４と、シリンダブロック１２の下面に結合されたクランクケース１５と、クランクケース１５の下面に結合されたオイルパン１６とを備える。左右のシリンダヘッド１３，１３の取付面１３ａ，１３ａに各々エキゾーストマニホールド１７，１７が結合されており、それらの周囲がカバー１８，１８で覆われる。左右のエキゾーストマニホールド１７，１７の下流には、短い排気管１９，１９を介して直下型の排気ガス浄化触媒装置２０，２０が結合される。左右のエキゾーストマニホールド１７，１７およびカバー１８，１８の外側に近接して、左右のフロントサイドフレームＦ，Ｆが前後方向に配置される。左右の排気系の構造は車体中心線に対して左右対称であるため、その代表として車体右側の排気系の構造を説明する。
【００１４】
図２〜図９に示すように、エキゾーストマニホールド１７は、シリンダヘッド１３の取付面１３ａに結合される板状の取付フランジ２１と、取付面１３ａに開口する４個の排気ポート２２ａ〜２２ｄに連通する４本の排気単管２３ａ〜２３ｄとを備える。カバー１８は、エキゾーストマニホールド１７に一体化された第１カバー半体２４と、この第１カバー半体２４に着脱自在に固定される第２カバー半体２５とを備える。
【００１５】
シリンダヘッド１３の取付面１３ａには、少なくとも２本（実施例では２本）のスタッドボルト２６，２６と、複数個（実施例では５個）のねじ孔１３ｂ…とが形成される。一方、エキゾーストマニホールド１７の取付フランジ２１の外周縁には外向き（シリンダヘッド１３から離反する方向）に突出する補強リブ２１ａが形成されるとともに、前記２本のスタットボルト２６，２６に対応する２個の切欠２１ｂ，２１ｂと、前記５個のねじ孔１３ｂ…に対応する５個の貫通孔２１ｃ…とが形成される。取付フランジ２１の下部の前後両端に設けられた２個の切欠２１ｂ，２１ｂは下向きに開口しており、その部分で補強リブ２１ａが途切れている。
【００１６】
しかして、前記２本のスタットボルト２６，２６に螺合する２個のナット２７，２７と、取付フランジ２１の貫通孔２１ｃ…を貫通して取付面１３ａのねじ孔１３ｂ…に螺合する５個のボルト２８…とにより、取付フランジ２１がシリンダヘッド１３に締結される。このとき、取付フランジ２１とシリンダヘッド１３との間にガスケット２９（図５参照）が配置される。
【００１７】
エキゾーストマニホールド１７の取付フランジ２１には、シリンダヘッド１３の排気ポート２２ａ〜２２ｄに対応する位置に、環状を成す４個の補強リブ２１ｄ…が外向きに突出するように形成される。４個の補強リブ２１ｄ…の内周に第１カバー半体２４の内端側の４個の環状部２４ａ…がそれぞれ嵌合し、更にその内周に４本の排気単管２３ａ〜２３ｄの上流端がそれぞれ嵌合し、溶接３０…（図５参照）により一体に結合される。また４本の排気単管２３ａ〜２３ｄの下流端が合流する集合部３１が排気管１９の上流端に溶接３２（図３および図９参照）されており、第１カバー半体２４の外端側に形成された半割円筒部２４ｃが前記溶接部の近傍に溶接３３される（図３参照）。第１カバー半体２４は、エキゾーストマニホールド１７の内面側、つまりエンジンＥ側の側面を覆うように配置される。
【００１８】
第２カバー半体２５はエキゾーストマニホールド１７のフロントサイドフレームＦ側の側面を覆うもので、第１カバー半体２４に３本のボルト３４，３５，３６で着脱自在に固定される。３本のボルト３４，３５，３６は第２カバー半体２５の３個の貫通孔２５ａ，２５ｂ，２５ｃを貫通し、第１カバー半体２４の貫通孔２４ｂ…を貫通して内面のウエルドナット３７，３８，３９に螺合される（図６参照）。第２カバー半体２５を第１カバー半体２４に結合した状態で、その外端部に形成された半割円筒部２５ｄは第１カバー半体２４の半割円筒部２４ｃと協働して排気管１９の上流端を取り囲む。第１カバー半体２４および第２カバー半体２５には開口２４ｄ，２５ｅが形成されており、取付フランジ２１をシリンダヘッド１３に締結する５本のボルト２８…のうちの１本が前記開口２４ｄ，２５ｅを通して着脱される。
【００１９】
図９から明らかなように、排気管１９は約６０°湾曲しており、その湾曲方向内側に排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ４０が設けられる。酸素濃度センサ４０の先端の検出部４０ａを通り、その検出部４０ａに最も近い排気管１９の中心線Ｃに平行な直線Ｌを引いたとき、直線Ｌはエキゾーストマニホールド１７の下流端の出口開口部１７ａの範囲から外れている。つまり、排気管１９は強く湾曲しており、かつ排気濃度センサ４０は排気管１９の下流寄りの位置に配置されている。図１から明らかなように、排気濃度センサ４０は排気管１９のフロント側の面、つまり車両が走行する際に走行風が最も効率良く当たる位置に設けられる。
【００２０】
車体に搭載したエンジンＥにエキゾーストマニホールド１７を取り付けるとき、フロントサイドフレームＦがシリンダヘッド１３の側方に近接して配置されているため、エキゾーストマニホールド１７をシリンダヘッド１３の取付面１３ａに直交する方向に移動させて取り付けることができない。そこで本実施例では、先ずエキゾーストマニホールド１７を後方から前方に移動させてシリンダヘッド１３およびフロントサイドフレームＦ間に挿入した後、エキゾーストマニホールド１７の取付フランジ２１がシリンダヘッド１３の取付面１３ａに沿って移動するようにエキゾーストマニホールド１７を上方から下方に移動させる（図１および図４の矢印Ａ参照）。すると、取付フランジ２１に形成した下向きに開口する２個の切欠２１ｂ，２１ｂがシリンダヘッド１３の２本のスタッドボルト２６，２６に係止され、エキゾーストマニホールド１７がシリンダヘッド１３に仮固定される。この状態で２本のスタッドボルト２６，２６にナット２７，２７を螺合するとともに、５本のボルト２８…を取付フランジ２１の貫通孔２１ｃ…を貫通させてシリンダヘッド１３のねじ孔１３ｂ…に螺合することで、エキゾーストマニホールド１７がシリンダヘッド１３の締結される。
【００２１】
このように、エキゾーストマニホールド１７をシリンダヘッド１３の取付面１３ａに直交する方向に移動させることなく、前記取付面１３ａに沿う方向に移動させることでシリンダヘッド１３に締結することができるので、フロントサイドフレームＦと干渉することなくシリンダヘッド１３にエキゾーストマニホールド１７を取り付けることができる。しかも取付フランジ２１の切欠２１ｂ，２１ｂをシリンダヘッド１３のスタッドボルト２６，２６に係止してエキゾーストマニホールド１７をシリンダヘッド１３に仮固定することができるので、それに続くナット２７，２７およびボルト２８…の螺合作業を容易に行うことができる。
【００２２】
更に、切欠２１ｂ，２１ｂが下向きに開放しているので、スタッドボルト２６，２６によるエキゾーストマニホールド１７の支持が安定するだけでなく、切欠２１ｂ，２１ｂが取付フランジ２１の両端部に形成されているのでエキゾーストマニホールド１７の支持が一層安定する。またエキゾーストマニホールド１７の取付フランジ２１に一体に溶接された第１カバー半体２４の環状部２４ａ…の外側を囲むようにスタッドボルト２６，２６およびねじ孔１３ｂ…が配置されるので、第１カバー半体２４に邪魔されることなくナット２７，２７およびボルト２８…の螺合作業を行うことができる。しかも４本の排気単管２３ａ〜２３ｄが口元から完全にカバー１８に覆われるので、排気ガスの熱の放射および排気騒音の放射を効果的に抑制することができる。
【００２３】
尚、エキゾーストマニホールド１７の取り外し作業は、上述した取り付け作業と逆の手順で行うことができ、この場合にもエキゾーストマニホールド１７がフロントサイドフレームＦと干渉するのを防止することができる。
【００２４】
またエキゾーストマニホールド１７の取付フランジ２１の外周部に設けた補強リブ２１ａがシリンダヘッド１３から離反する方向に突出しているので、高温の排気ガスが流れる排気単管２３ａ〜２３ｄから上下方向に放射される熱を前記補強リブ２１ａで遮断し、シリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３間に配置されたガスケットや、シリンダヘッド１３およびヘッドカバー１４間に配置されたガスケットの耐久性を高めることができる。更に、前記補強リブ２１ａは取付フランジ２１の切欠２１ｂ，２１ｂに連なる位置まで延びているため、切欠２１ｂ，２１ｂを形成したことによる取付フランジ２１の剛性低下を最小限に抑えることができる。
【００２５】
またカバー１８がエキゾーストマニホールド１７の車体外側および下側を覆う部分（つまり第２カバー半体２５）は水や泥が付着するために腐食が発生し易いが、第２カバー半体２５がエキゾーストマニホールド１７と一体の第１カバー半体２４に対して着脱可能であるため、腐食した第２カバー半体２５だけを交換して維持費を節減することができる。
【００２６】
ところで、酸素濃度センサ４０が取り付けられた排気管１９には４本の排気単管２３ａ〜２３ｄから排気ガスが流入するが、本来は４個の排気ポート２２ａ〜２２ｄから排出される排気ガスの酸素濃度に対する寄与率が各々２５％になるべきところ、図１０（ａ）に示すように、従来のものは酸素濃度センサ４０の検出値に与える影響が各々の排気単管２３ａ〜２３ｄ毎に異なってしまい、酸素濃度の精密な検出が困難であった。その理由は、Ｖ型８気筒エンジンＥを縦置きすると４本の排気単管２３ａ〜２３ｄの長さに差が生じることが避けられないため、酸素濃度センサ４０の取り付け位置や、それが取り付けられる排気管１９の形状が不適切であると、４本の排気単管２３ａ〜２３ｄから排気管１９に供給される排気ガスが均等に酸素濃度センサ４０に作用しないからである。
【００２７】
このような不具合を解消するには、排気管１９の曲率を増加させ、かつ排気管１９の下流側に酸素濃度センサ４０を設けることで、４本の排気単管２３ａ〜２３ｄから流入する排気ガスを排気管１９の内壁に衝突させて充分に攪拌した状態で酸素濃度センサ４０に作用させることが必要である。これに必要な排気管１９の曲がりの程度と酸素濃度センサ４０の取り付け位置とが満たす条件は、前述したように、酸素濃度センサ４０の先端の検出部４０ａを通り、その検出部４０ａに最も近い排気管１９の中心線Ｃに平行な直線Ｌを引いたとき、直線Ｌがエキゾーストマニホールド１７の下流端の出口開口部１７ａの範囲から外れていることである（図９参照）。この条件を満たすことにより、図１０（ｂ）に示すように、４個の排気ポート２２ａ〜２２ｄから排出される排気ガスの酸素濃度に対する寄与率を各々２５％に近づけることができる。
【００２８】
また排気管１９の湾曲方向内側に酸素濃度センサ４０を設けたので、排気管１９の湾曲方向内側のデッドスペースを有効利用して酸素濃度センサ４０を配置することができ、しかも酸素濃度センサ４０を着脱するための工具を操作するスペースを確保してメンテナンス性を高めることができる。また排気管１９のフロント側の走行風が最も効率良く当たる位置に酸素濃度センサ４０を設けたことで、酸素濃度センサ４０を効果的に冷却して耐久性を高めることができる。
【００２９】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３０】
例えば、実施例ではＶ型８気筒エンジンＥのエキゾーストマニホールド１７を例示したが、本発明は気筒数が異なるＶ型エンジンや直列多気筒エンジンのエキゾーストマニホールドに対しても適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、エキゾーストマニホールドの取付フランジに排気単管を溶接する溶接部にカバーを一体に溶接したので、取付フランジをシリンダヘッドに締結するボルトをカバーの外側に位置させることが可能となり、カバーをエキゾーストマニホールドから外すことなく、ボルトがカバーと干渉するのを防止してエキゾーストマニホールドの着脱作業を容易に行うことができる。しかもカバーがエキゾーストマニホールドの取付フランジから延びる排気単管の口元を覆うので、排気ガスの熱が周辺の部品に与える熱害および排気の騒音を効果的に抑制することができる。
【００３２】
またカバーをエンジン側の第１カバー半体と、エンジンとは反対側の第２カバー半体とに分割し、エキゾーストマニホールドに溶接した第１カバー半体に第２カバー半体を着脱可能に固定したので、第２カバー半体が腐食したような場合に、エキゾーストマニホールドおよびカバーの全体を交換することなく、第２カバー半体だけを交換することが可能になって経済性が向上する。しかも第１カバー半体は、複数の排気単管の上流端外周にそれぞれ嵌合されて該上流端と取付フランジとの溶接部に一体に溶接される複数の環状部と、それら環状部より離間した位置に在って排気管の上流端外周に嵌合、溶接される第１半割円筒部とを備えており、第２カバー半体は、これを第１カバー半体に結合した状態で第１半割円筒部と協働して排気管の上流端外周を取り囲む第２半割円筒部を備えるので、複数の排気単管を口元から排気管上流端まで完全にカバーで覆うことができ、排気ガスの熱の放射および排気騒音の放射をより効果的に抑制することができる。
【００３３】
また特に請求項２の発明によれば、エキゾーストマニホールドの取付フランジの外周にシリンダヘッドから離反する方向に突出する補強リブを設けたので、取付フランジから延びる排気単管から放射される熱を補強リブで遮蔽し、周辺の部品に与える熱害を一層効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ｖ型多気筒エンジンの正面図
【図２】 図１の２方向矢視図
【図３】 図２に対応する分解図
【図４】 図１の４−４線断面図
【図５】 図４の５−５線断面図
【図６】 ２の６−６線断面図
【図７】 第１カバー半体の単品図
【図８】 第２カバー半体の単品図
【図９】 図１の９−９線断面図
【図１０】 ４個の排気ポートから排出される排気ガスが酸素濃度の検出値に与える影響を示すグラフ
【符号の説明】
１３ シリンダヘッド
１７ エキゾーストマニホールド
１８ カバー
１９ 排気管
２１ 取付フランジ
２１ａ 補強リブ
２３ａ〜２３ｄ 排気単管
２４ 第１カバー半体
２４ａ 環状部
２４ｃ 第１半割円筒部
２５ 第２カバー半体
２５ｄ 第２半割円筒部
２６ スタッドボルト（ボルト）
２８ ボルト
３０，３２，３３ 溶接
Ｅ エンジン

Claims (2)

1. エンジン（Ｅ）のシリンダヘッド（１３）にボルト（２６，２８）で締結される取付フランジ（２１）と、この取付フランジ（２１）に溶接（３０）されて下流側で集合する複数の排気単管（２３ａ〜２３ｄ）とを備えていて、その複数の排気単管（２３ａ〜２３ｄ）の下流側集合部（３１）が排気管（１９）の上流端に嵌合、溶接（３２）されてなるエキゾーストマニホールド（１７）に、その複数の排気単管（２３ａ〜２３ｄ）の周囲を覆うようにカバー（１８）を取り付けるエキゾーストマニホールドカバーの取付構造において、
   前記カバー（１８）は、前記複数の排気単管（２３ａ〜２３ｄ）をエンジン（Ｅ）側より覆う第１カバー半体（２４）とエンジン（Ｅ）とは反対側より覆う第２カバー半体（２５）とに分割されると共に、その第２カバー半体（２５）が第１カバー半体（２４）に着脱可能に結合されており、
   前記第１カバー半体（２４）は、前記複数の排気単管（２３ａ〜２３ｄ）の上流端外周にそれぞれ嵌合されて該上流端と前記取付フランジ（２１）との溶接部に一体に溶接（３０）される複数の環状部（２４ａ）と、それら環状部（２４ａ）より離間した位置に在って前記排気管（１９）の上流端外周に嵌合、溶接（３３）される第１半割円筒部（２４ｃ）とを備えており、
   前記第２カバー半体（２５）は、これを前記第１カバー半体（２４）に結合した状態で前記第１半割円筒部（２４ｃ）と協働して前記排気管（１９）の上流端外周を取り囲む第２半割円筒部（２５ｄ）を備えていることを特徴とする、エキゾーストマニホールドカバーの取付構造。
2. 取付フランジ（２１）の外周にシリンダヘッド（１３）から離反する方向に突出する補強リブ（２１ａ）を設けたことを特徴とする、請求項１に記載のエキゾーストマニホールドカバーの取付構造。

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