JP5659805B2

JP5659805B2 - 過給機付エンジンの排気装置

Info

Publication number: JP5659805B2
Application number: JP2011005515A
Authority: JP
Inventors: 祐介河村; 泰園田
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2031-01-14
Also published as: JP2012145065A

Description

この発明は過給機付エンジンの排気装置に係り、特に、シリンダヘッドから過給機に排気ガスを流す排気マニホールドの過度な温度上昇防止と着脱作業性向上を図った過給機付エンジンの排気装置に関する。

過給機付エンジンの排気装置においては、シリンダヘッドに連結されるヘッド側フランジと過給機が連結される過給機側フランジとを備えた排気マニホールドを設け、ヘッド側フランジにシリンダヘッドの排気ポートと連通する複数個の排気入口を気筒列方向に並ぶように開口させ、各排気入口とヘッド側フランジに沿って気筒列方向に延びる集合通路とを分岐通路によって連通させている。排気マニホールドは、集合通路の外壁に過給機側フランジをヘッド側フランジと背中合わせになるように連結し、過給機側フランジの中央部に集合通路と連通する排気出口を開口させている。また、過給機の気筒列方向でシリンダヘッドのチェーンケース取付部と反対側に位置する端部には、触媒コンバータを連結している。

ところで、過給機付エンジンでは、過給機の無いエンジンと比べて触媒コンバータに流入する排気ガスの温度が低くなり、触媒が活性化する温度に昇温するまでの時間が長くなる。そのため、過給機付エンジンの排気装置においては、排気マニホールドの集合通路をヘッド側フランジに沿って気筒列方向に延ばし、この集合通路の外壁に過給機側フランジをヘッド側フランジと背中合わせになるように連結することで排気通路の長さを短縮し、触媒コンバータの早期活性化を図っている。

このような構造の過給機付エンジンの排気装置には、集合通路の外壁の気筒列方向で中央寄りの位置に過給機側フランジを配置し、過給機側フランジの中央部に集合通路と連通する排気出口を開口させているものがある。（特許文献１および特許文献２）

特開２０００−３２８９３４号公報特開２００７−１７７６９０号公報

しかし、前記特許文献１および特許文献２に開示されるように、排気出口を集合通路の気筒列方向で中央寄りの位置に配置した場合、気筒列方向両端部の排気入口から流入した排気ガスが互いに対向する方向から中央寄りの位置に流れてきて衝突し、排気ガスの流速が低下するとともに排気ガスが衝突する付近で集合通路の外壁が過度に温度上昇する問題あった。
また、排気出口を集合通路の気筒列方向で中央寄りの位置に配置した場合、排気出口側から過給機側フランジを見ると、過給機側フランジが気筒列方向でヘッド側フランジと重なる範囲が大きくなるため、ヘッド側フランジをシリンダヘッドに締結するボルトを緩めたり締め付けたりしにくくなり、整備時にシリンダヘッドに対する排気マニホールドの着脱性が悪化する問題があった。

この発明は、排気マニホールドの過度な温度上昇を防止しつつ触媒コンバータの早期活性化を図り、さらに排気マニホールドのシリンダヘッドに対する着脱作業性を向上させることが目的である。

この発明は、シリンダヘッドに連結されるヘッド側フランジと過給機が連結される過給機側フランジとを排気マニホールドに設け、前記ヘッド側フランジに前記シリンダヘッドの排気ポートと連通する複数個の排気入口を気筒列方向に並ぶように開口させ、前記各排気入口と前記ヘッド側フランジに沿って気筒列方向に延びる集合通路とを分岐通路によって連通させ、前記集合通路の外壁に前記過給機側フランジを前記ヘッド側フランジと背中合わせになるように連結し、前記過給機側フランジの中央部に前記集合通路と連通する排気出口を開口させ、前記過給機側フランジに連結される前記過給機の気筒列方向で前記シリンダヘッドのチェーンケース取付部と反対側に位置する端部に触媒コンバータを連結した過給機付エンジンの排気装置において、前記集合通路の前記ヘッド側フランジとは反対側に配置される壁を気筒列方向で前記チェーンケース取付部と隣接する排気入口に近づくにつれて前記ヘッド側フランジへ近づくように湾曲させ、前記過給機側フランジを前記集合通路の気筒列方向で前記チェーンケース取付部と隣接する排気入口と対向する位置に配置し、前記排気出口を前記チェーンケース取付部と隣接する排気入口と前記排気マニホールドの気筒列方向および上下方向にて互いに対向するように配置したことを特徴とする。

この発明の過給機付エンジンの排気装置は、排気入口のうち気筒列方向でシリンダヘッドのチェーンケース取付部と隣接する位置にある排気入口から排気ガスを排気出口へ向かって直線的に流入させる構造としたことで、チェーンケース取付部と隣接する位置にある排気入口から排気出口へ流れる排気ガスとその他の位置にある排気入口から排気出ロヘ流れる排気ガスとが互いに対向する方向から流れてくることがなく、排気ガスが衝突することを防止できる。
また、過給機を過給機付エンジンの気筒列方向でシリンダヘッドのチェーンケース取付部に近づけた位置に配置でき、過給機の気筒列方向でシリンダヘッドのチェーンケース取付部と反対側の端部に連結される触媒コンバータの排気通路を急激に曲げたり、扁平させる必要がなくなる。
このため、この発明の過給機付エンジンの排気装置は、排気ガスを集合通路から過給機を経て触媒コンバータヘスムーズに流すことができ、集合通路外壁の過度な温度上昇を防止でき、かつ過給機から触媒コンバータヘ流入する排気ガスの温度を高くして触媒の早期活性化を図ることができる。
また、この発明の過給機付エンジンの排気装置は、過給機側フランジを気筒列方向でシリンダヘッドのチェーンケース取付部と近い位置に配置できるため、過給機側フランジがヘッド側フランジと重なる範囲を減少させ、シリンダヘッドに対する排気マニホールドの着脱作業性を向上させることができる。

図１は図２のＡ−Ａ線による断面図である。（実施例）図２はシリンダヘッドの正面図である。（実施例）図３は過給機付エンジンの正面図である。（実施例）図４は過給機付エンジンの排気装置の分解斜視図である。（実施例）図５は排気マニホールドの右前方から見た斜視図である。（実施例）図６は排気マニホールドの平面図である。（実施例）図７は排気マニホールドの正面図である。（実施例）図８は排気マニホールドの背面図である。（実施例）

以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図８は、この発明の実施例を示すものである。図３において、１は複数の気筒を有する過給機付エンジンである。過給機付エンジン１は、気筒列方向Ｘに長いシリンダブロック２の上部にシリンダヘッド３を取り付け、シリンダヘッド３の上部にシリンダヘッドカバー４を取り付け、シリンダブロック２の下部にクランク軸を軸支し、オイルパン５を取り付けている。過給機付エンジン１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との気筒列方向の一端部にシリンダブロック側のチェーンケース取付部６とシリンダヘッド側のチェーンケース取付部７とをそれぞれ設け、各チェーンケース取付部６・７にタイミングチェーンを覆うチェーンカバー８を取り付けている。
前記過給機付エンジン１の排気装置９は、図４に示すように、シリンダヘッド３に分離したマニホールド取付部１０を設け、３つの排気ポート１１〜１３を気筒列方向Ｘに並ぶように開口させ、各排気ポート１１〜１３の周囲にねじ孔１４〜１７を設けている。シリンダヘッド３のマニホールド取付部１０には、排気ポート１１〜１３を囲むガスケット１８を介して排気マニホールド１９を取り付けている。ガスケット１８は、排気ポート１１〜１３に合致する排気孔２０〜２２とねじ孔１４〜１７に合致する貫通孔２３〜２６とを備えている。
前記排気マニホールド１９は、図５〜図８に示すように、シリンダヘッド３に連結されるヘッド側フランジ２７と過給機２８が連結される過給機側フランジ２９とを集合通路部３０に設けている。ヘッド側フランジ２７には、シリンダヘッド３の排気ポート１１〜１３と連通する複数個の排気入口３１〜３３を、気筒列方向Ｘに並ぶように開口させている。排気マニホールド１９は、図１・図２に示すように、各排気入口３１〜３３とヘッド側フランジ２７に沿って気筒列方向Ｘに延びる集合通路３４とを、分岐通路３５〜３７によって連通させている。排気マニホールド１９は、集合通路３４を形成する集合通路部３０の外壁に過給機側フランジ２９をヘッド側フランジ２７と背中合わせになるように連結している。過給機側フランジ２９の中央部には、集合通路３４と連通する排気出口３８を開口させている。
排気マニホールド１９は、ヘッド側フランジ２７にシリンダヘッド３のねじ孔１４〜１７と合致する貫通孔３９〜４２を備えている。排気マニホールド１９は、貫通孔３９〜４２のうち、チェーンケース取付部７と隣接する貫通孔３９を、この貫通孔３９と隣接する排気入口３１の斜め上方に配置している。排気マニホールド１９は、この貫通孔３９に続けて、その他の各貫通孔４０〜４２を各排気入口３１〜３３の斜め上方と斜め下方とに互い違いに配置している。
排気マニホールド１９は、図４に示すように、ヘッド側フランジ２７をガスケット１８を介してマニホールド取付部１０に当接し、排気マニホールド１９側の端部がねじ孔１４〜１７に締結されるボルト４３〜４６を貫通孔３９〜４２に挿入する。排気マニホールド１９は、上記ボルト４３〜４６のうちの、上方の貫通孔３９・４１に挿通したボルト４３・４５の過給機２８側の端部に設けられる頭部と、残りの下方の貫通孔４０・４２に挿通したボルト（スタッドボルト）４４・４６の過給機２８側の端部に取り付けられるナット４７・４８とによって、ヘッド側フランジ２７をシリンダヘッド３のマニホールド取付部１０に連結する。

前記排気装置９は、図７に示すように、過給機２８が連結される過給機側フランジ２９を、排気出口３８の下方に底辺を配置した三角形状に形成し、この三角形の各頂点近傍に過給機２８に対する締結部４９〜５１を配置している。三角形の底辺で気筒列方向Ｘ両側の各頂点に配置した締結部４９・５０は、貫通孔５２・５３を備えている。三角形の上部の頂点に配置した締結部５１は、ねじ孔５４を備えている。
過給機側フランジ２９には、図４に示すように、排気出口３８を囲むガスケット５５を介して過給機２８が連結される。ガスケット５５は、排気出口３８に合致する排気孔５６と貫通孔５２・５３およびねじ孔５４に合致する貫通孔５７〜５９とを備えている。
前記過給機２８は、過給機側フランジ２９に連結される過給機入口フランジ６０と触媒コンバータ６１が連結される過給機出口フランジ６２とを過給機ケース６３に設けている。過給機２８は、過給機入口フランジ６０を過給機側フランジ２９側に向けた場合、過給機出口フランジ６２が過給機入口フランジ６０に対して気筒列方向Ｘでシリンダヘッド３のチェーンケース取付部７と反対側に向くように過給機ケース６３に設けている。
過給機入口フランジ６０は、図１に示すように、中央部に前記過給機側フランジ２９の排気出口３８と連通する過給機入口６４を開口させ、前記過給機側フランジ２９と同じように過給機入口６４の下方に底辺を配置した三角形状に形成している。過給機入口フランジ６０は、図４に示すように、前記過給機側フランジ２９の貫通孔５２・５３に合致するねじ孔（不図示）および前記過給機側フランジ２９のねじ孔５４に合致する貫通孔６５を備えている。
過給機２８は、過給機入口フランジ６０をガスケット５５を介して過給機側フランジ２９に当接し、過給機側フランジ２９の貫通孔５２・５３に挿通したボルト（スタッドボルト）６６・６７の過給機２８側の端部を過給機入口フランジ６０のねじ孔に締結するとともにこのボルト（スタッドボルト）６６・６７の排気マニホールド１９側の端部にナット６８・６９を締結し、かつ、過給機入口フランジ６０の貫通孔６５に挿通したボルト７０の排気マニホールド１９側の端部を過給機側フランジ２９のねじ孔５４に締結することで、過給機入口フランジ６０を排気マニホールド１９の過給機側フランジ２９に連結する。

前記排気装置９は、図１に示すように、過給機２８の過給機出口フランジ６２の中央部に過給機出口７１を開口させ、図４に示すように、過給機出口７１の上下左右に四辺を配置した略四角形状に形成し、この四角形の各角部近傍にねじ孔７２・７３（一部不図示）を備えている。過給機出口フランジ６２には、過給機出口７１を囲むガスケット７４を介して前記触媒コンバータ６１が連結される。ガスケット７４は、過給機出口フランジ６２の過給機出口７１に合致する排気孔７５と過給機出口フランジ６２のねじ孔７２・７３に合致する貫通孔７６〜７９とを備えている。
前記触媒コンバータ６１は、過給機出口フランジ６２に連結されるコンバータ入口フランジ８０と排気管８１が連結されるコンバータ出口フランジ８２とをコンバータケース８３に設けている。触媒コンバータ６１は、コンバータ入口フランジ８０を気筒列方向Ｘで過給機出口フランジ６２側に向けた場合、コンバータケース８３が上下方向に延びるように配置され、コンバータ出口フランジ８２が下方でやや後方に向くようにコンバータケース８３の下部に設けている。
コンバータ入口フランジ８０は、中央部に前記過給機出口フランジ６２の過給機出口７１と連通するコンバータ入口８４を開口させ、前記過給機出口フランジ６２と同じように略四角形状に形成している。コンバータ入口フランジ８０は、前記過給機出口フランジ６２のねじ孔７２・７３に合致する貫通孔８５〜８８を備えている。
触媒コンバータ６１は、コンバータ入口フランジ８０をガスケット７４を介して過給機出口フランジ６２に当接し、コンバータ入口フランジ８０の貫通孔８５〜８８に挿入されるボルト８９〜９２の過給機２８側の端部を過給機出口フランジ６２のねじ孔７２・７３に締結する。触媒コンバータ６１は、上記ボルト８９〜９２のうちの、下方の貫通孔８５・８６に挿通したボルト８９・９０の触媒コンバータ６１側の端部に設けられた頭部と、残りの上方の貫通孔８７・８８に挿通したボルト（スタッドボルト）９１・９２の触媒コンバータ６１側の端部に締結されるナット９３・９４とによって、コンバータ入口フランジ８０を過給機２８の過給機出口フランジ６２に連結する。
これより、排気装置９は、過給機２８の気筒列方向Ｘでシリンダヘッド３のチェーンケース取付部７と反対側に位置する端部に設けた過給機出口フランジ６２に触媒コンバータ６１のコンバータ入口フランジ８０を連結している。なお、触媒コンバータ６１のコンバータ出口フランジ８２には、後方に延びる前記排気管８１が連結される。

この過給機付エンジン１の排気装置９は、図１・図２に示すように、排気マニホールド１９の排気出口３８を、排気入口３１〜３３のうち気筒列方向Ｘでシリンダヘッド３のチェーンケース取付部７と隣接する位置にある排気入口３１と、互いに対向するように配置している。
これにより、この過給機付エンジン１の排気装置９は、排気入口３１〜３３のうち気筒列方向Ｘでシリンダヘッド３のチェーンケース取付部７と隣接する位置にある排気入口３１から排気ガスを排気出口３８へ向かって直線的に流入させ、チェーンケース取付部７と隣接する位置にある排気入口３１から排気出口３８へ流れる排気ガスとその他の位置にある排気入口３２・３３から排気出ロ３８ヘ流れる排気ガスとが互いに対向する方向から流れてくることがなく、排気ガスが衝突することを防止できる。
また、過給機２８を過給機付エンジン１の気筒列方向Ｘでシリンダヘッド３のチェーンケース取付部７に近づけた位置に配置でき、過給機２８の気筒列方向Ｘでシリンダヘッド３のチェーンケース取付部７と反対側の端部に連結される触媒コンバータ６１の排気通路を急激に曲げたり、扁平させる必要がなくなる。
このため、この過給機付エンジン１の排気装置９は、排気ガスを集合通路３４から過給機２８を経て触媒コンバータ６１ヘスムーズに流すことができ、集合通路３４を形成する集合通路部３０の外壁の過度な温度上昇を防止でき、かつ過給機２８から触媒コンバータ６１ヘ流入する排気ガスの温度を高くして触媒の早期活性化を図ることができる。
また、この過給機付エンジン１の排気装置９は、過給機側フランジ２９を気筒列方向Ｘでシリンダヘッド３のチェーンケース取付部７と近い位置に配置できるため、過給機側フランジ２９がヘッド側フランジ２７と重なる範囲を減少させ、シリンダヘッド３に対する排気マニホールド１９の着脱作業性を向上させることができる。

前記排気マニホールド１９のヘッド側フランジ２７は、図４・図７・図８に示すように、このヘッド側フランジ２７をシリンダヘッド３に締結するボルト４３〜４６が挿入される貫通孔３９〜４２を備えている。ヘッド側フランジ２７には、これら貫通孔３９〜４２のうち気筒列方向Ｘでチェーンケース取付部７と隣接する貫通孔３９をこの貫通孔３９と隣接する排気入口３１の斜め上方に配置し、この貫通孔３９に続けてその他の各貫通孔４０〜４２を各排気入口３１〜３３の斜め上方と斜め下方とに互い違いに配置している。
そして、排気マニホールド１９は、過給機側フランジ２９を排気出口３８の下方に底辺を配置した三角形状に形成し、この三角形の各頂点近傍に過給機２８に対する締結部４９〜５１を配置している。排気マニホールド１９は、排気出口３８側から過給機側フランジ２９を見た場合、気筒列方向Ｘでチェーンケース取付部７と隣接する位置にある貫通孔３９の下側に、過結機側フランジ２９の気筒列方向Ｘの端部に位置する締結部４９を配置している。
これにより、この過給機付エンジン１の排気装置９は、過給機側フランジ２９の気筒列方向Ｘの端部に設けられる締結部４９と、ヘッド側フランジ２７の気筒列方向Ｘの端部に配置される貫通孔３９とを上下方向に離れた位置に配置でき、整備時にヘッド側フランジ２７をシリンダヘッド３に締結するボルト４３を緩めたり締め付けたりし易くなるので、シリンダヘッド３に対する排気マニホールド１９の着脱作業性を向上させることができる。

この発明は、排気マニホールドの過度な温度上昇を防止しつつ触媒コンバータの早期活性化を図り、さらに排気マニホールドのシリンダヘッドに対する着脱作業性を向上させることができるものであり、過給機付エンジンにかぎらず排気マニホールドを有するエンジンに適用することができる。

１過給機付エンジン
２シリンダブロック
３シリンダヘッド
４シリンダヘッドカバー
７チェーンケース取付部
８チェーンカバー
９排気装置
１０マニホールド取付部
１１〜１３排気ポート
１９排気マニホールド
２７ヘッド側フランジ
２８過給機
２９過給機側フランジ
３０集合通路部
３１〜３３排気入口
３４集合通路
３８排気出口
３９〜４２貫通孔
４３〜４６ボルト
４９〜５１締結部
６０過給機入口フランジ
６１触媒コンバータ
６２過給機出口フランジ
７６コンバータ入口フランジ

Claims

シリンダヘッドに連結されるヘッド側フランジと過給機が連結される過給機側フランジとを排気マニホールドに設け、
前記ヘッド側フランジに前記シリンダヘッドの排気ポートと連通する複数個の排気入口を気筒列方向に並ぶように開口させ、
前記各排気入口と前記ヘッド側フランジに沿って気筒列方向に延びる集合通路とを分岐通路によって連通させ、
前記集合通路の外壁に前記過給機側フランジを前記ヘッド側フランジと背中合わせになるように連結し、
前記過給機側フランジの中央部に前記集合通路と連通する排気出口を開口させ、
前記過給機側フランジに連結される前記過給機の気筒列方向で前記シリンダヘッドのチェーンケース取付部と反対側に位置する端部に触媒コンバータを連結した過給機付エンジンの排気装置において、
前記集合通路の前記ヘッド側フランジとは反対側に配置される壁を気筒列方向で前記チェーンケース取付部と隣接する排気入口に近づくにつれて前記ヘッド側フランジへ近づくように湾曲させ、
前記過給機側フランジを前記集合通路の気筒列方向で前記チェーンケース取付部と隣接する排気入口と対向する位置に配置し、
前記排気出口を前記チェーンケース取付部と隣接する排気入口と前記排気マニホールドの気筒列方向および上下方向にて互いに対向するように配置したことを特徴とする過給機付エンジンの排気装置。