JPH06346730A - エンジンの排気マニホールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気効率を向上し得る排気マニホールドを提
供する。 【構成】 シリンダヘッド１の排気ポート２側の側壁部
に固定されるフランジ部材１０と、フランジ部材１０の
排気ポート２に対応する部分に接続されフランジ部材１
０に形成された接続通路１２を介して排気ポート２に連
通された排気分岐管４とを有し、両者が別部材で構成さ
れるとともに排気分岐管４の上流端が排気ポート２の下
流端と異なる形状又は同じ形状で大きさの異なるエンジ
ンの排気マニホールド３において、接続通路１２の上流
端を排気ポート２の下流端と同じ形状に形成し、接続通
路１２の下流端を排気分岐管４の管内通路１７の上流端
と同じ形状に形成し、接続通路１２をその通路断面が上
流端から下流端へ向けて滑らかに変化する形状となし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排気マニホ
ールドに関し、特に排気マニホールドと排気ポートとの
接続部分の構成を改善したエンジンの排気マニホールド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両用エンジンとして、各気筒に
対して複数の吸気バルブ及び複数の排気バルブを設け、
吸気効率及び排気効率を向上させるように構成したもの
が広く実用化されている。前記エンジンにおいては、複
数の排気バルブに対応させてシリンダヘッド内に複数の
排気ポートを形成し、各気筒の排気ポートをその下流端
部で合流させてエンジンの側壁部に開口させてある。と
ころで、前記エンジンにおいては、通常、重量軽減など
を図るため、排気ポートの長さを十分に設定することが
困難で、エンジンの側壁部に形成される各気筒の排気ポ
ートの開口部は、例えば２つの排気バルブを備えたエン
ジンにおいては小判型に形成されることがある。

【０００３】一方、エンジンの排気系の上流部にはエン
ジンの排気ポートに連なる複数の排気分岐管を有する排
気マニホールドが設けられ、この排気マニホールドはそ
の上流端に設けられたフランジ部を介してエンジンの排
気ポート側の側壁部に固定されている。通常、前記排気
マニホールドは鋳造により製作されるが、最近では排気
干渉などを利用して積極的に排気性能を向上させるた
め、排気マニホールドの排気分岐管として長さの等しい
パイプ部材からなる排気分岐管を用い、これら複数の排
気分岐管の上流端をフランジ部材に溶接接合してエンジ
ンの排気ポート側の側壁部に固定し、フランジ部材に形
成された接続通路を介して排気ポートを排気分岐管内の
管内通路に接続するように構成したものが採用されつつ
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
に排気分岐管をパイプ部材で構成する場合には、排気分
岐管の上流端部を、例えば小判型の排気ポートの下流端
と同形状に形成することが困難で、図１２・図１３に示
すように、排気分岐管１００の管内通路１０１と同径に
形成されたフランジ部材１０２の接続通路１０３の直径
を排気ポート１０４の下流端を含む直径に設定して流通
抵抗が増加しないようにしてある。ところが、前記のよ
うに構成した場合でも、排気ポート１０４の上下両側に
段部１０５が形成され、この段部１０５により排気流が
乱れてその分流通抵抗が増加するという問題がある。本
発明の目的は、排気効率を向上し得る排気マニホールド
を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るエンジン
の排気マニホールドは、排気ポートに対応するエンジン
の側壁部に固定されるフランジ部材と、フランジ部材の
排気ポートに対応する部分に接続されフランジ部材に形
成された接続通路を介して排気ポートに連通された排気
分岐管とを有し、両者が別部材で構成されるとともに排
気分岐管の上流端が排気ポートの下流端と異なる形状又
は同じ形状で大きさの異なるエンジンの排気マニホール
ドにおいて、前記接続通路の上流端を排気ポートの下流
端と同じ形状に形成し、前記接続通路の下流端を排気分
岐管の管内通路の上流端と同じ形状に形成し、前記接続
通路をその通路断面が上流端から下流端へ向けて滑らか
に変化する形状となしたものである。

【０００６】ここで、請求項２のように、前記接続通路
をコーン状或いは排気ポート側へ向けて滑らかに偏平さ
せた偏平円柱状又は偏平コーン状に形成してもよいし、
請求項３のように、前記フランジ部材を鋳造により製作
してもよい。

【０００７】

【作用】本発明に係るエンジンの排気マニホールドにお
いては、排気ポートと排管内通路とを連通するフランジ
部材の接続通路の上流端が排気ポートの下流端と同じ形
状に形成され、また下流端が管内通路の上流端と同じ形
状に形成されており、接続通路はその通路断面が上流端
から下流端へ向けて滑らかに変化する形状、例えばコー
ン状や排気ポート側へ向けて滑らかに偏平した偏平円柱
状又は偏平コーン状に形成され、排気ポートと管内通路
とは接続通路を介して滑らかに接続される。また、接続
通路の通路形状が、例えばコーン状などの比較的簡単な
形状の場合には、フランジ部材を平板状の板部材で構成
して機械加工により接続通路を形成してもよいが、接続
通路の通路形状が、例えば偏平円柱状や偏平コーン状な
どの比較的複雑な形状の場合には、鋳造によりフランジ
部材を製作するのが望ましい。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。本実施例は、直列４気筒エンジンの排
気マニホールドに本発明を適用した場合のものである。
エンジンＥの排気系について説明すると、図１・図２に
示すように、シリンダヘッド１内には上流端部が二股に
分岐してエンジンＥの４つの気筒Ｃ１〜Ｃ４に夫々開口
された４つの排気ポート２が形成され、これら４つの排
気ポート２の下流端はシリンダヘッド１の側壁部に固定
された排気マニホールド３の４本の排気分岐管４に夫々
接続されて排気マニホールド３の下流部で合流され、排
気マニホールド３の下流端には排気管５が接続され、排
気管５の途中部には触媒コンバータ６と２つのマフラー
７・８とが介設され、エンジンＥの４つの気筒Ｃ１〜Ｃ
４から排出される排気ガスは、排気マニホールド３を通
って合流された後、触媒コンバータ６を通って有毒成分
が浄化され、更にマフラー７・８を通って消音された後
大気開放される。

【０００９】前記排気マニホールド３について説明する
と、図１〜図９に示すように、排気マニホールド３の上
流端にはフランジ部材１０が設けられ、このフランジ部
材１０はシリンダヘッド１の側壁部にガスケット１１を
介在させた状態で複数のボルト１１ａで固定される平板
状の取付部１０ａと、４つの排気ポート２に対応する取
付部１０ａの部分に突出状に形成された略円筒状の筒部
１０ｂとから一体的に形成され、フランジ部材１０には
取付部１０ａと筒部１０ｂとに亙って排気ポート２に連
なる４つの接続通路１２が形成され、筒部１０ｂの先端
部内には環状の嵌合溝１３が形成されている。

【００１０】前記フランジ部材１０には所定形状に屈曲
形成された等長な４本のステンレス鋼製のパイプ部材か
らなる排気分岐管４がその上流端部を嵌合溝１３に内嵌
状に装着した状態で筒部１０ｂに溶接接合されて固定さ
れ、第１気筒Ｃ１及び第４気筒Ｃ４に対応する排気分岐
管４の下流部は溶接接合されて合流され、その下流端部
には第１合流管１４が接続され、第２気筒Ｃ２及び第３
気筒Ｃ３に対応する排気分岐管４の下流部は溶接接合さ
れて合流され、その下流端部には第２合流管１５が接続
され、両合流管１４・１５の下流部は溶接接合されて合
流され、その下流端部は排気管５に接続されている。但
し、前記合流管１４・１５を省略し、４本の排気分岐管
４の下流部を溶接接合して合流させ、その下流端部を排
気管５に接続するようにしてもよい。

【００１１】前記４つの排気ポート２の下流端は小判型
に形成され、４つの排気分岐管４のの管内通路１７の上
流端は円形に形成され、フランジ部材１０に形成された
接続通路１２はその上流端が排気ポート２の下流端と同
じ形状の小判型に形成され、下流端が排気分岐管４の管
内通路１７の上流端と同じ形状の円形に形成されてい
る。但し、前記接続通路１２の上流端の形状と排気ポー
ト２の下流端の形状とは完全に一致させることが最も望
ましいが、製作誤差などにより多少のバラツキがあるの
で、排気ガスの流通抵抗を少なくするため、接続通路１
２の上流端を排気ポート２の下流端よりも多少大きく設
定することが望ましい。また、前記接続通路１２の下流
端と管内通路１７の上流端に関しても、前記と同様の理
由で、接続通路１２の下流端を管内通路１７の上流端よ
りも多少小さく設定することが望ましい。

【００１２】前記接続通路１２は、図３・図４・図９に
示すように、その上下両壁部１２ａが側方下がりの緩傾
斜状で且つ下流側程緩やかに拡がるように形成され、両
側壁部１２ｂは下流側程間隔が狭くなるように形成さ
れ、通路断面が上流端から下流端へ向けて滑らかに変化
するように排気ポート２側程偏平な偏平コーン状に形成
され、排気ポート２と管内通路１７とは接続通路１２を
介して滑らかに接続されている。尚、前記フランジ部材
１０の製造方法としては、略平板状の板部材に機械加工
を施して接続通路１２を形成する製造方法でもよいし、
十分な耐熱性を確保するとともに生産性を高めるため、
例えばＪＩＳ規格のＳＣＨ１３やＳＣＨ２２の耐熱鋼素
材を用いてロストワックス鋳造法で鋳造する製造方法を
用いてもよい。

【００１３】次に、前記排気マニホールド３の作用につ
いて説明する。排気分岐管４が等長なので、排気干渉な
どを利用して積極的に排気性能を向上させることが可能
となる。しかも、排気ポート２と排気分岐管４内の管内
通路１７とが接続通路１２を介して滑らかに接続され、
接続部分に段差などが発生しないので、排気ガスの流通
抵抗を極力少なくして排気効率を高め、エンジン性能を
向上することが可能となる。また、ロストワックス鋳造
法によりフランジ部材１０を製作することが可能で、十
分な耐熱性を確保しつつフランジ部材１０の生産性を向
上することが可能となる。

【００１４】尚、図１０・図１１に示すように、排気ポ
ート２Ａの下流端の形状が円形の場合には、排気分岐管
４の管内通路１７を排気ポート２Ａの下流端よりも多少
大径に構成して、フランジ部材１０Ａの接続通路１２Ａ
を排気分岐管４側へ向けて拡大するコーン状に形成し、
接続通路１２Ａを介して排気ポート２Ａと管内通路１７
とを滑らかに接続するようにしてもよい。また、排気分
岐管４の管内通路１７を排気ポート２Ａの下流端よりも
多少小径に構成して、フランジ部材１０Ａの接続通路１
２Ａを排気ポート２Ａ側へ向けて拡大するコーン状に形
成し、この接続通路１２Ａを介して排気ポート２Ａと管
内通路１７とを滑らかに接続するようにしてもよい。

【００１５】尚、本実施例では、排気ポート２が二股に
分岐したエンジンＥに本発明を適用したが、それ以外の
エンジンに対しても本発明を同様に適用出来るし、排気
ポート２の下流端の形状が小判型に形成されていない、
例えば円形や角形のエンジンに対しても本発明を同様に
適用出来る。また、本実施例では、直列４気筒エンジン
Ｅに本発明を適用したが、直列６気筒エンジンやＶ型６
気筒エンジンなどに対しても本発明を同様に適用出来
る。

【００１６】

【発明の効果】本発明に係るエンジンの排気マニホール
ドによれば、フランジ部材に形成された接続通路を介し
て排気ポートと管内通路とが滑らかに接続されるので、
排気ガスの流通抵抗を低減してエンジン性能を大幅に向
上出来る。また、接続通路はその通路断面が上流端から
下流端へ向けて滑らかに変化する形状なので、僅かな長
さの接続通路を最大限活用して排気ガスの流通抵抗を低
減することが可能となる。更に、鋳造によりフランジ部
材を製作する場合には、複雑な形状の接続通路でも比較
的容易に製作することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 エンジン及び排気系の斜視図

【図２】 エンジン及び排気マニホールドの平面図

【図３】 フランジ部材付近の縦断面図

【図４】 フランジ部材の横断面図

【図５】 フランジ部材の正面図

【図６】 フランジ部材の平面図

【図７】 フランジ部材の側面図

【図８】 フランジ部材の背面図

【図９】 接続通路の説明図

【図１０】 変形例に係る排気マニホールドの図２相当
図

【図１１】 変形例に係る排気マニホールドの図３相当
図

【図１２】 従来の技術に係る排気マニホールドのフラ
ンジ部材付近の縦断正面図

【図１３】 図１２の１３−１３線断面図

【符号の説明】

Ｅ エンジン ２ 排気ポート ３ 排気マニホールド ４ 排気分岐管 １０ フランジ部材 １２ 接続通路 １７ 管内通路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ポートに対応するエンジンの側壁部
   に固定されるフランジ部材と、フランジ部材の排気ポー
   トに対応する部分に接続されフランジ部材に形成された
   接続通路を介して排気ポートに連通された排気分岐管と
   を有し、両者が別部材で構成されるとともに排気分岐管
   の上流端が排気ポートの下流端と異なる形状又は同じ形
   状で大きさの異なるエンジンの排気マニホールドにおい
   て、 前記接続通路の上流端を排気ポートの下流端と同じ形状
   に形成し、 前記接続通路の下流端を排気分岐管の管内通路の上流端
   と同じ形状に形成し、 前記接続通路をその通路断面が上流端から下流端へ向け
   て滑らかに変化する形状となしたことを特徴とするエン
   ジンの排気マニホールド。
2. 【請求項２】 前記接続通路をコーン状或いは排気ポー
   ト側へ向けて滑らかに偏平させた偏平円柱状又は偏平コ
   ーン状に形成したことを特徴とする請求項１に記載のエ
   ンジンの排気マニホールド。
3. 【請求項３】 前記フランジ部材は鋳造により製作した
   ものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記
   載のエンジンの排気マニホールド。