JP5187226B2 - 排気マニホールド及び排気装置 - Google Patents

Description

この発明は、排気マニホールド及び排気装置に関する。

Ｖ型エンジンの排気装置において、排気管路を集合管路に接続するために、集合管路を構成するパイプに排気管路を接続するための通路孔を設けたものが知られている（特許文献１参照）。この従来技術において、排気管路と集合管路は溶接で直接接続されている。また、通路孔の縁部を延ばして形成した排気の流れを誘導する部材が設けられている。
特開平７−２３８８２８号公報

しかし、前述した特許文献１の排気装置では、排気管路の端で通路断面積が減り通気抵抗が高く、エンジン出力が低下したり異常音（ノイズ）が発生するという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、エンジン出力の低下と異音の発生を防止する排気マニホールドを提供することを目的とする。

本発明は、排気マニホールドにおいて、集合管と、前記集合管の表面に形成された開口部に連通する分岐管と、前記集合管と前記分岐管を互いの軸が鋭角になるようにして溶接で接続するための溶接継手部材と、を備えることを特徴とする。さらに、前記溶接継手部材は、前記開口部に向かって開口の断面積が広くなり、前記分岐管が挿入嵌合される筒部と、前記筒部と接続し、前記集合管の表面に溶接させる台座と、を有し、前記分岐管の先端の少なくとも一部が、前記溶接継手部材と前記分岐管の接触部分より前記集合管側に位置していることを特徴とする。

本発明によれば、エンジン出力の低下が防止できるとともに異常音の発生が防止できる。

排気マニホールドの配置を示す概略図である。 排気マニホールドにおける集合管と分岐管との接続部分を示す概略図である。 溶接継手部材を例示する斜視図である。 第一実施形態に係る排気マニホールドの部分断面図である。分岐管の軸方向と集合管の軸方向に沿った断面を示す。 第二実施形態に係る排気マニホールドの部分断面図である。分岐管の軸方向と集合管の軸方向に沿った断面を示す。 分岐管の先端が、溶接継手部材と分岐管との接触部分から集合管側に突き出していない場合を示す参照図である。

＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態に係る排気マニホールド（エキゾーストマニホールド）１の配置図である。エンジン（内燃機関）３の両側に排気マニホールド１が設けられる。本実施形態では、エンジン３は、Ｖ型エンジン、特にＶ型８気筒のエンジンであるが、これに限定されるものではない。

排気マニホールド１は、集合管７と、各気筒に接続する四本の分岐管５を具備している。集合管７は、エンジン３の両側に二本設けられており、エンジン３の気筒列の方向に延在する。Ｖ型８気筒のエンジン３からの排気は、四本の分岐管５を通り集合管７に流入し、集合管７から図示しない触媒コンバータやマフラに向けて流れる。排気マニホールド１、触媒コンバータ、及び、マフラ等は、排気装置を構成する。

図２は、排気マニホールド１における集合管７と分岐管５との接続部分を示す。集合管７と各分岐管５は、集合管７と分岐管５との接続部分付近では略円柱状の形状を有する。集合管７と各分岐管５は、接続部分から離れた場所では、略円柱状の形状以外の形状を有してもよい。分岐管５と集合管７は、互いの軸（又は軸方向）が鋭角になるようにして、溶接継手部材９を介して接続される。

図３は、溶接継手部材９の一例を示す。図３のように、溶接継手部材９は、筒部１３と、筒部１３に接続する台座部１５からなる。筒部１３は、台座部１５に向かって開口の断面積が広がる末広がりの形状を有する。分岐管５が、筒部１３内に挿入され筒部１３と嵌合する。台座部１５は、略円柱状の集合管７の表面に適合するよう弧状に湾曲した形状を有する。

図４は、排気マニホールド１の部分断面図であり、分岐管５と集合管７の軸方向に沿った断面を示す。図４は、分岐管５、集合管７、及び溶接継手部材９の接続状態を示す。

溶接継手部材９と分岐管５は、溶接継手部材９の筒部１３の上端で溶接される。溶接継手部材９と集合管７は、溶接継手部材９の台座部１５の四方の端で溶接される。溶接継手部材９を使用することにより、溶接継手部材９の応力が集中する部分１６と溶接部分１８との距離が離れ、溶接部分１８の耐久性が増す。溶接継手部材９の応力が集中する部分１６は、筒部１３の側面の曲率が最大となる部分である。なお、溶接継手部材９の筒部１３の側面の曲率は、応力を小さくするため、大きくなりすぎないように設定されている。

分岐管５は、集合管７の開口部１７に連通する。分岐管５と集合管７は互いの軸が鋭角になるように接続される。図４では、この鋭角は５５°程度であるが、これに限定されるものではない。分岐管５の先端１９が、分岐管５の軸方向に関して、溶接継手部材９と分岐管９の接触部分（重なり部分）２０から集合管側に突き出している。即ち、分岐管５の先端１９が、溶接継手部材９と分岐管９の接触部分２０より集合管側に位置している。本実施形態では、分岐管５の先端１９の全部が、この接触部分２０より集合管側に位置している。さらに、先端１９は集合管７の開口部１７まで達している。これにより、分岐管５の先端１９が集合管７に近づき、分岐管５からの排気の流れと集合管７からの排気の流れがスムーズに合流する。なお、溶接継手部材９と分岐管９の接触部分２０は、分岐管５の外周面と筒部１３の内周面の接する部分である。

また、分岐管５の先端１９は、分岐管５の軸に対して鋭角をなす。即ち、先端１９の開口２１は、分岐管５の軸に対して鋭角をなす。詳細には、分岐管５の先端開口２１は、集合管７の開口部１７に位置し、先端開口２１は開口部１７と略平行で略同一平面内にある。これにより、排気の流れの合流がさらにスムーズになり、分岐管５からの排気の流れに対する抵抗が減少する。また、図４と後述の図５を比較するとわかるように、溶接継手部材９の筒部１３の長さを短くすることができる。

作用効果
本実施形態によれば、分岐管５の軸と集合管７の軸が鋭角をなし、分岐管５の先端１９が、溶接継手部材９と分岐管５の接触部分２０より集合管側に位置している。このため、図４中の矢印のように、分岐管５からの排気の流れが集合管７の排気の流れに合流する角度も鋭角をなし小さくなる。そして、排気の流れの合流がスムーズになり、分岐管５からの排気の流れに対する抵抗が減少し、エンジン３の出力の低下が防止できるとともに排気マニホールド１からの異常音の発生が防止できる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態では、第一実施形態と異なり、分岐管５の先端１９は、分岐管５の軸に対して鋭角ではなく直角になっている。従って、分岐管５の先端１９の加工（形成）が簡単にできる。

図５のように、分岐管５の先端１９の少なくとも一部が、溶接継手部材９と分岐管９との接触部分（重なり部分）２０から集合管側に突き出している。先端１９の少なくとも一部が、集合管７の開口部１７まで達している。その他の構成は、第一実施形態と同様である。

なお、図６の矢印で示すように、分岐管５の先端１９が、溶接継手部材９と分岐管９との接触部分２０から集合管側に突き出していない場合、分岐管５からの排気の流れが集合管７の排気の流れに合流する角度が大きくなる。この場合、分岐管５からの排気の流れに対する抵抗が大きく、エンジン３の出力の低下と排気マニホールド１からの異常音の発生が防止できない。

従って、分岐管５の先端１９の少なくとも一部が、分岐管９の軸方向に関して、溶接継手部材９と分岐管９との接触部分２０より集合管側に位置している。

作用効果
本実施形態によれば、分岐管５の先端１９は、分岐管５の軸に対して鋭角ではなく直角になっている。このため、分岐管５の先端１９の加工（形成）が簡単にできる。また、分岐管５の軸と集合管７の軸が鋭角をなし、分岐管５の先端１９の少なくとも一部が、分岐管９の軸方向に関して、溶接継手部材９と分岐管９との接触部分２０より集合管側に位置している。このため、第一実施形態と同様に、排気の流れの合流がスムーズになり、分岐管５からの排気の流れに対する抵抗が減少する。この結果、エンジン３の出力の低下が防止できるとともに排気マニホールド１から異常音の発生が防止できる。

本発明は上記の各実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１ 排気マニホールド
５ 分岐管
７ 集合管
９ 溶接継手部材
１７ 集合管の開口部
１９ 分岐管の先端
２０ 接触部分

Claims (3)

1. 集合管と、
   前記集合管の表面に形成された開口部に連通する分岐管と、
   前記集合管と前記分岐管を互いの軸が鋭角になるようにして溶接で接続するための溶接
   継手部材と、を備え、
   前記溶接継手部材は、前記開口部に向かって開口の断面積が広くなり、前記分岐管が挿入嵌合される筒部と、前記筒部と接続し、前記集合管の表面に溶接させる台座と、を有し、
   前記分岐管の先端の少なくとも一部が、前記溶接継手部材と前記分岐管の接触部分より
   前記集合管側に位置していることを特徴とする排気マニホールド。
2. 前記分岐管の先端における開口は、前記分岐管の軸に対して鋭角をなし、
   前記分岐管の先端の少なくとも一部が、前記集合管の開口部まで達していることを特徴
   とする、請求項１に記載の排気マニホールド。
3. 請求項１の排気マニホールドを有する排気装置。

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