JPH0783049A - エンジンの排気マニホールド及び排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】分割体を溶接してなる集合部容器に対し複数の
枝管を溶接してなる排気マニホールドにおいて、各枝管
及び各分割体の溶接部の熱応力を低減させて耐久性を向
上させ、排気抵抗を増大させることなく集合部容器の容
積を拡げる。 【構成】エンジン本体３の各排気ポート６に接続される
複数の枝管７と、各枝管７に接続される集合部容器８等
とにより排気マニホールド１を構成する。集合部容器８
を互いに溶接により接合された二つの分割体１２Ａ，１
２Ｂにより形成する。両分割体１２Ａ，１２Ｂにおいて
各接合フランジ１２ａ，１２ｂから離れた位置に複数の
開口１１を形成する。そして、各開口１１に対し各枝管
７の下流端７ａを溶接により接合する。従って、各枝管
７と各開口１１との溶接部と各接合フランジ１２ａ，１
２ｂの溶接部とが交わらなくなり、高温時にそれらの溶
接部において過大な応力が発生することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば自動車用のエ
ンジンに使用される排気マニホールド及び排気装置に係
る。詳しくは、エンジンの排気ポートから延びる複数の
枝管の下流端をそれぞれ集合部容器に接続してなる排気
マニホールド及び排気装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンにおいて一般に使用され
ている鋳物製の一体型排気マニホールドでは、比較的重
量であることが難点となっていた。そこで、近年では、
軽量化を狙って複数本の枝管と集合部容器とを接続して
なる排気マニホールドが提案されている。

【０００３】例えば、実開平４−７６９２８号公報に開
示された第１の従来技術では、図１２に示すように、排
気マニホールド５１が複数本の枝管５２と、集合部容器
５３と、フランジ５４等とにより構成されている。各枝
管５２はパイプ材よりなり、それらの上流端がフランジ
５４に接続されている。そして、そのフランジ５４が図
示しないエンジン本体の排気側に接続されることによ
り、各枝管５２の上流端がエンジン本体の複数の排気ポ
ートに連通される。又、各枝管５２の下流端は集合部容
器５３に形成された複数の開口部５５に挿入されて溶接
により接合されている。図１３に示すように、集合部容
器５３は互いに突き合わされた一対の分割片５６Ａ，５
６Ｂにより形成されている。各分割片５６Ａ，５６Ｂは
プレス成形により形成されており、各分割片５６Ａ，５
６Ｂには、各枝管５２が挿入される開口部５５の半側を
構成する複数の突出部５７が形成されている。そして、
これらの突出部５７を対向する他の分割片５６Ａ，５６
Ｂの突出部５７と突き合わせることにより、各開口部５
５が形成されている。又、各分割辺５６Ａ，５６Ｂの間
の突き合わせ部５８は溶接により互いに接合されてい
る。

【０００４】又、実開平４−８２３１４号公報に開示さ
れた第２の従来技術では、図１４に示すように、排気マ
ニホールド６１が複数本の枝管（金属製パイプ）６２
と、集合部容器（集合ケース）６３と、フランジ６４，
６５等とにより構成されている。各パイプ６２はそれら
の上流端がフランジ６４に接続されている。そして、そ
のフランジ６４を介して各パイプ６２の上流端が図示し
ないエンジン本体の各排気ポートに連通される。又、各
パイプ６２の下流端は集合ケース６３に形成された複数
の挿入穴６６に挿入されて溶接により接合されている。
更に、集合ケース６３の下流側には、真円穴を有する接
合部６７が形成されている。そして、その接合部６７に
接合されたフランジ６５にエキゾーストパイプ６８が接
続される。集合ケース６３は、互いにもなか合わせされ
たパイプ側ケース６３ａ及びフランジ側ケース６３ｂに
より形成されている。各ケース６３ａ，６３ｂはそれぞ
れカップ状に深絞り成形されており、それらの開口接合
面６９ａ，６９ｂが互いに突き合わされて接合されてい
る。

【０００５】一方、実開平５−６１２２号公報に開示さ
れた第３の従来技術では、図１５に示すように、排気マ
ニホールド７１が複数本の枝管（ブランチパイプ）７２
と、集合部容器（クッションチャンバ）７３と、各フラ
ンジ７４，７５等により構成されている。クッションチ
ャンバ７３は薄板により有蓋円筒形に形成されており、
その天井板７３ａの内壁には、楕円筒形をなす拡散パイ
プ７６がクッションチャンバ７３と同一軸心をなすよう
に支持されている。拡散パイプ７６はその周囲に複数の
小孔が開けられている。又、天井板７３ａの中心には取
付け孔７７が開けられている。この取付け孔７７には、
排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素センサが取
付けられるようになっており、取付けられた酸素センサ
は拡散パイプ７６の中心に位置するようになっている。
各ブランチパイプ７２は、それらの下流端がクッション
チャンバ７３の円筒形部分に挿入され溶接により接合さ
れている。この接合状態では、各ブランチパイプ７２の
延長線が、クッションチャンバ７３の軸心上の仮想点
Ｐ、即ち酸素センサの位置で合流するようになってい
る。又、各ブランチパイプ７２の上流端には各フランジ
７４がそれぞれ溶接により接合されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記第１の
従来技術では、集合部容器５３の開口部５５を形成する
ために、両分割片５６Ａ，５６Ｂの間で対応する突出部
５７が互いに突き合わされる。又、各突出部５７の両脇
に位置する突き合わせ部５８が溶接により接合される。
しかも、各開口部５５に各枝管５２が溶接により接合さ
れる。このため、両分割片５６Ａ，５６Ｂの間の溶接部
と、各枝管５２と開口部５５との間の溶接部とが交わる
ことになる。従って、集合部容器５３が排気熱により高
温状態Ｊなったときには、両分割片５６Ａ，５６Ｂ及び
各枝管５２の熱変形に伴い、各溶接部の交差部分に過大
な熱応力が発生するおそれがあった。その意味から、集
合部容器５３が耐久性の点で問題があった。

【０００７】又、前記第２の従来技術では、第１の従来
技術とは異なり、両ケース６３ａ，６３ｂの開口接合面
６９ａ，６９ｂと各パイプ６２の接合部とが交わらない
反面、それらの開口接合面６９ａ，６９ｂが各パイプ６
２からの排気流れ方向に対して直交する方向に配置され
ていた。加えて、両ケース６３ａ，６３ｂとも深絞り成
形されていることから、その深さは、深絞り成形の限度
により制約を受けて大きくすることが困難であった。こ
こで、一般に、排気マニホールドの集合ケースとして
は、各気筒からの排気を干渉させることなく、かつ均等
に混合させるために充分な容積を確保する必要がある。
加えて、集合ケースとしては、触媒等の排気系部品の搭
載性や排気抵抗の低減等の観点から、その内部空間を排
気流れの方向に対して長く形成する必要もある。しかし
ながら、第２の従来技術の集合ケース６３では、上記の
ような要求を満足させることができなかった。

【０００８】一方、前記第３の従来技術では、各ブラン
チパイプ７２とクッションチャンバ７３との接続部分
が、酸素センサを中心にエンジン側に偏るように配置さ
れている。このため、酸素センサに対するガス当たりが
エンジン側に偏ることになり、加えてクッションチャン
バ７３に対する熱負荷もエンジン側に偏ることになる。
その結果、酸素センサやクッションチャンバ７３で偏っ
た熱応力が発生して、それらの耐久性の点で問題となる
おそれがあった。

【０００９】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その第１の目的は、複数の分割体を溶接
により接合してなる集合部容器に対し複数の枝管を溶接
により接合してなる排気マニホールドにおいて、各枝管
及び各分割体それぞれの溶接部における熱応力を低減さ
せて耐久性を向上させることと、排気抵抗を増大させる
ことなく集合部容器の容積を拡げることとを可能にした
エンジンの排気マニホールドを提供することにある。

【００１０】又、第２の目的は、複数の枝管の下流端を
集合部容器に接続してなり、その集合部容器に酸素セン
サを装着してなる排気マニホールド及び排気装置におい
て、酸素センサにおける酸素濃度の検出精度を向上さ
せ、併せて、酸素センサ及び集合部容器の熱応力に対す
る耐久性を向上させることを可能にしたエンジンの排気
マニホールド及び排気装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１に記載の第１の発明においては、上
流端がエンジン本体の各排気ポートに接続されるパイプ
状の複数の枝管と、それら各枝管の下流端が接続される
集合部容器とを備えた排気マニホールドにおいて、集合
部容器を互いに排気流れ平行方向に分割された分割体を
溶接により接合して形成し、各分割体において溶接部か
ら離れた位置に各枝管に対応する開口を形成し、それら
各開口に対して各枝管の下流端を溶接により接合したこ
とを趣旨としている。

【００１２】上記第１の発明において、集合部容器を二
つの分割体により形成し、それら両分割体の接合線を含
む平面に対して各枝管の位置及び形状が略対称となるよ
うにしてもよい。

【００１３】又、上記第１の発明において、集合部容器
を二つの分割体により形成し、それら両分割体の接合線
を含む平面が、エンジン本体のクランク軸線と略平行
で、かつ排気流れにも略平行となるように配置してもよ
い。

【００１４】更に、上記第１の発明において、集合部容
器を形成するための各分割体の接合部に、集合部容器の
内空間を分離するための隔壁を一体的に接合してもよ
い。上記第２の目的を達成するために、請求項５に記載
の第２の発明によれば、上記第１の発明の構成におい
て、集合部容器の上流端の中央部に酸素センサを配置
し、その酸素センサを中心として各枝管と集合部容器と
の接合部を略点対称とし、且つ各枝管の下流端を酸素セ
ンサへ指向させたことを趣旨としている。

【００１５】上記第２の発明において、各枝管の下流端
を集合部容器の内空間へ突出させ、各枝管の下流端開口
に酸素センサへ向けて開いた切欠きを設けてもよい。
又、上記第２の発明において、集合部容器の下流端に触
媒を接続し、集合部容器と触媒の上流端面との間で形成
される集合部容積を、エンジン本体の１気筒分の排気量
以上の容積としてもよい。

【００１６】上記第２の発明において、集合部容器の下
流端に触媒を接続し、その触媒の下流端に接続されるケ
ーシングに第２の酸素センサを設け、更にその第２の酸
素センサより上流のケーシングの内壁に、排気を攪拌す
るための攪拌手段を設けてもよい。

【００１７】

【作用】上記第１の発明によれば、集合部容器を形成す
る各分割体において、それらの溶接部から離れた位置に
開口が形成され、それら各開口に各枝管が溶接により接
合されている。従って、各枝管の溶接部と各分割体の溶
接部とが交わらなくなり、高温時に各溶接部において過
大な応力が発生することがない。又、集合部容器を排気
流れに平行な面で分割していることから、深絞り成形に
よる制約を受けずに排気流れ方向に対して深い形状の集
合部容器を形成することが可能となる。

【００１８】又、第１の発明の構成において、二つの分
割体よりなる集合部容器で、両分割体の接合線を含む平
面に対して各枝管の位置及び形状を略対称とすることに
より、高温時に各枝管の熱膨張に起因して両分割体で生
じる歪みが互いに均等化される。

【００１９】更に、第１の発明の構成において、二つの
分割体よりなる集合部容器で、両分割体の接合線を含む
平面をエンジン本体のクランク軸線と略平行に、かつ排
気流れにも略平行にすることにより、両分割体の間の溶
接部が、高温になり易いエンジン本体に近接して位置し
なくなる。従って、両分割体の間の溶接部に対する熱負
荷が軽減される。

【００２０】加えて、第１の発明の構成において、各分
割体の接合部に隔壁が一体に接合されることにより、そ
の隔壁が集合部容器に対して簡単に支持される。又、隔
壁により集合部容器の内空間が分離されることから、各
枝管から内空間に導入される排気の干渉がなくなる。

【００２１】上記第２の発明の構成によれば、集合部容
器の上流端中央部に配置された酸素センサを中心として
各枝管と集合部容器との接合部が略点対称となり、各枝
管の下流端が酸素センサへ指向される。従って、各枝管
からの排気熱が酸素センサ及び集合部容器に対して均等
に作用し、酸素センサ及び集合部容器に対する熱負荷に
偏りがなくなる。

【００２２】又、第２の発明の構成において、各枝管の
下流端を集合部容器の内空間へ突出させ、各枝管の下流
端開口に酸素センサへ向けて開いた切欠きを設けること
により、各枝管から集合部容器に導入される排気流れの
一部が、切欠きを通じて酸素センサへ向けられる。

【００２３】更に、第２の発明の構成において、集合部
容器の下流端に触媒を接続し、集合部容器と触媒の上流
端面との間の集合部容積を１気筒分の排気量以上の容積
とすることにより、集合部容器の内空間には複数気筒分
の排気の導入が許容される。従って、その内空間にて複
数気筒分の排気が混ぜ合わされて各気筒の排気に偏流れ
がなくなり、酸素センサに対するガス当たりに偏りがな
くなり、下流側の触媒へのガス流れの分布が均一化され
る。

【００２４】加えて、第２の発明の構成において、集合
部容器の下流端に接続された触媒の下流端に接続される
ケーシングに第２の酸素センサを設け、その第２の酸素
センサより上流のケーシング内壁に攪拌手段を設けるこ
とにより、触媒からケーシングに導入される排気が攪拌
手段により攪拌され、混ぜ合わされる。従って、ケーシ
ングの中で排気の偏りがなくなり、第２の酸素センサに
対するガス当たりが改善される。

【００２５】

【実施例】

（第１実施例）以下、上記の第１及び第２の発明におけ
るエンジンの排気マニホールド及び排気装置を具体化し
た第１実施例を図１〜図３に基づいて詳細に説明する。

【００２６】図１はこの実施例における自動車用エンジ
ンの排気マニホールド１を示す平面図であり、図２は図
１のＡ−Ａ線断面図である。又、図３は図１の排気マニ
ホールド１を備えてなる排気装置２を示す側面図であ
る。

【００２７】図１，３に示すように、排気装置２は４気
筒直列型のエンジン本体３に対して設けられたものであ
る。排気装置２はエンジン本体３に接続された排気マニ
ホールド１と、その排気マニホールド１に取付けられた
触媒コンバータ４と、その触媒コンバータ４に取付けら
れたケーシング５とにより構成されている。

【００２８】図１に示すように、エンジン本体３には４
つの排気ポート６が形成されている。そして、排気マニ
ホールド１は、排気ポート６の数だけ設けられたパイプ
状の枝管７と、各枝管７の下流端７ａに接続された集合
部容器８とを備えている。各枝管７の上流端７ｂは取付
けフランジ９に対し溶接により接合されている。そし
て、その取付けフランジ９がエンジン本体３に固定され
ることにより、各枝管７が各排気ポート６に連通して接
続される。取付けフランジ９には、一対のブラケット１
０が設けられている。これらブラケット１０には、排気
マニホールド１を覆うための図示しないヒートインシュ
レータ等が取付けられる。

【００２９】集合部容器８はカップ状をなし、その上部
には各枝管７に対応して横方向へ突出する４つの開口１
１が形成されている。図２に示すように、各開口１１に
は各枝管７の下流端７ａが嵌め込まれて溶接により接合
されている。集合部容器８は縦にほぼ半々に分割された
二つの分割体１２Ａ，１２Ｂより形成されている。これ
ら両分割体１２Ａ，１２Ｂは、各枝管７からの排気流れ
平行方向に沿って分割されており、両分割体１２Ａ，１
２Ｂの突き合わせ部が外方へ連続して突出する接合フラ
ンジ１２ａ，１２ｂとなっている。そして、それら接合
フランジ１２ａ，１２ｂが互いに溶接により接合される
ことにより、集合部容器８が形成されている。又、集合
部容器８の外壁には、付属部品を取付けるためのブラケ
ット１３が設けられている。そして、各分割体１２Ａ，
１２Ｂにおいて、各開口１１は両接合フランジ１２ａ，
１２ｂの間の接合線ＢＬからある程度離れた位置に形成
されている。つまり、各開口１１が接合フランジ１２
ａ，１２ｂと重ならないように設けられている。又、こ
の実施例では、図１に示すように、両分割体１２Ａ，１
２Ｂの接合線ＢＬを含む平面に対し、各開口１１の位
置、各枝管７の位置及び形状が略対称となるように形成
されている。

【００３０】集合部容器８の上流端、即ち上部底壁８ａ
の中央部には取付け孔１４が形成されている。この取付
け孔１４には、排気ガス中の酸素濃度を検出するための
第１の酸素センサ１５が、リング状のアダプタ１６を介
して上部底壁８ａに対し垂直に取付けられている。この
第１の酸素センサ１５は、集合部容器８の内部における
排気ガス中の酸素濃度を検出するためのものである。そ
して、この実施例では、図１に示すように、第１の酸素
センサ１５を中心として各枝管７と集合部容器８との接
合部、即ち各開口１１が略点対称となるように配置され
ている。併せて、この実施例では、図１，２に示すよう
に、各開口１１に接合された各枝管７の下流端７ａの開
口７ｃが第１の酸素センサ１５へ指向して配置されてい
る。

【００３１】触媒コンバータ４は集合部容器８の下流端
に溶接により接続されている。触媒コンバータ４は円筒
状の外筒１７を備え、その外筒１７の内部には排気ガス
浄化用の触媒担体１８が収容されている。ここで、外筒
１７と触媒担体１８とは、ろう付け、拡散接合、或いは
抵抗溶接等によって接合されている。そして、図３に示
すように、集合部容器８と触媒担体１８の上流端面１８
ａとの間には、所要の集合部容積を有する内空間１９が
形成されている。この内空間１９の集合部容積は、エン
ジン本体３における１気筒分の排気量以上の容積に設定
されている。

【００３２】ケーシング５は外筒１７の下流端に溶接に
より接続されている。このケーシング５は下流側へ徐々
に括れた円筒状をなしている。ケーシング５には横方向
へ開口する取付け孔５ａが形成されている。この取付け
孔５ａには、酸素濃度を検出するための第２の酸素セン
サ２０が取付けられている。この第２の酸素センサ２０
はケーシング５の内部における排気ガス中の酸素濃度を
検出するためのものである。ケーシング５の下流端には
フランジ５ｂが設けられており、そのフランジ５ｂに
は、図示しないフロントパイプ等が接続される。又、ケ
ーシング５の外壁には一対のブラケット２１が設けられ
ており、それらブラケット２１を介して排気装置が車体
に支持される。

【００３３】上記のように構成された排気装置２におい
て、エンジン本体３の各気筒にて発生する排気ガスは、
各排気ポート６を通じて排気マニホールド１へと案内さ
れる。即ち、排気ガスは各排気ポート６から各枝管７を
通って集合部容器８の内空間１９に導入される。そし
て、集合部容器８に導入された排気ガスは、先ずその内
空間１９にて各枝管７からの排気ガスが混ぜ合わされ
る。そして、その混ぜ合わされた排気ガスが、触媒コン
バータ４の触媒担体１８を通過する間に浄化され、更に
ケーシング５からフロントパイプ等を通過して大気中へ
と排出される。ここで、集合部容器８の内空間１９で
は、各枝管７からの排気ガスが混ぜ合わされることか
ら、第１の酸素センサ１５ではその混ぜ合わされた排気
ガスの酸素濃度が検出されることになる。

【００３４】そして、上記の排気マニホールド１によれ
ば、集合部容器８を形成する各分割体１２Ａ，１２Ｂに
おいて、その溶接部である接合フランジ１２ａ，１２ｂ
から離れた位置に各開口１１が形成され、それら各開口
１１に対して各枝管７の下流端７ａが溶接により接合さ
れている。従って、各枝管７の溶接部と各分割体１２
Ａ，１２Ｂの溶接部とが交わらなくなり、高温時に各溶
接部で必要以上に過大な応力が発生することがない。そ
の結果、各枝管７及び各分割体１２Ａ，１２Ｂそれぞれ
の溶接部における熱応力を低減させることができ、排気
マニホールド１としての耐久性を向上させることができ
る。又、集合部容器８を形成する両分割体１２Ａ，１２
Ｂが排気流れに平行な面で分割されていることから、深
絞り成形の限度による制約を受けずに排気流れ方向に対
して深い形状の集合部容器８を形成すること可能とな
る。その結果、排気抵抗を増大させることなく集合部容
器８の容積を拡げることができる。延いては、集合部容
器８として、各気筒からの排気を干渉させることなく、
かつ均等に混合させるために充分な容積の内空間１９を
確保することができる。加えて、集合部容器８として
は、触媒担体１８の搭載性の点でも問題はない。

【００３５】又、上記の排気マニホールド１によれば、
集合部容器８において、両分割体１２Ａ，１２Ｂの接合
線ＢＬを含む平面に対して、各開口１１の位置、各枝管
７の位置及び形状が略対称となっている。そのため、高
温時に各枝管７の熱膨張に起因して両分割体１２Ａ，１
２Ｂに歪みが生じたとしても、それらの歪みが各分割体
１２Ａ，１２Ｂの間で互いに均等化される。その結果、
両分割体１２Ａ，１２Ｂの間の接合フランジ１２ａ，１
２ｂにおける熱応力を低減させることができ、排気マニ
ホールド１としての耐久性を更に向上させることができ
る。

【００３６】更に、上記の排気装置２によれば、集合部
容器８の上部底壁８ａの中央部に配置された第１の酸素
センサ１５を中心として、各枝管７と集合部容器８との
接合部である各開口１１が略点対称となっており、各枝
管７の下流端７ａの開口７ｃが第１の酸素センサ１５へ
指向されている。従って、第１の酸素センサ１５及び集
合部容器８に対する熱負荷に偏りがなくなる。その結
果、第１の酸素センサ１５及び集合部容器８の各々で、
偏った熱膨張に起因した歪みがなくなり、第１の酸素セ
ンサ１５及び集合部容器８の熱応力に対する耐久性を向
上させることができる。

【００３７】併せて、上記の排気装置２によれば、集合
部容器８と触媒担体１８の上流端面１８ａとの間の内空
間１９の集合部容積が、エンジン本体３の１気筒分の排
気量以上の容積となっている。このため、その内空間１
９には複数気筒分の排気ガスの導入が許容される。従っ
て、その内空間１９にて複数気筒分の排気ガスが偏るこ
となく混ぜ合わされることになり、複数気筒からの排気
ガスの偏流が少なくなり、下流の触媒担体１８へのガス
流れの分布が均一化されるため、触媒担体１８を有効に
利用することができる。その結果、第１の酸素センサ１
５による酸素濃度の検出精度を向上させることができ
る。そして、検出された酸素濃度に基づきエンジン空燃
比のフィードバック制御が行われる場合には、そのフィ
ードバック制御の精度を向上させることができ、触媒担
体１８における排気ガスの浄化性能を向上させることが
できる。又、内空間１９にて排気ガスが混ぜ合わされる
ことから、触媒担体１８に対する排気ガスの分散性が良
好となり、触媒担体１８の床温低下が改善され、触媒担
体１８の耐久性を向上させることもできる。

【００３８】（第２実施例）次に、上記の第１及び第２
の発明におけるエンジンの排気マニホールドを具体化し
た第２実施例を図４〜図６に従って説明する。尚、この
第２実施例を含む以下の各実施例において、前記第１実
施例と同一の構成については同一の符号を付して説明を
省略し、異なった点を中心に説明する。

【００３９】図４はこの実施例における排気マニホール
ド３１を示す平面図であり、図５はその排気マニホール
ド３２を示す側面図である。又、図６はその排気マニホ
ールド３１を構成する集合部容器８の一方の分割体１２
Ａ等を示す背面図である。

【００４０】この実施例の排気マニホールド３１では、
第１実施例と同等な集合部容器８において、同容器８を
形成する各分割体１２Ａ，１２Ｂの接合フランジ１２
ａ，１２ｂに対し、隔壁３２が溶接により一体的に接合
されている。この隔壁３２は集合部容器８の内空間１９
の上部を二つに分離するためのものであり、各枝管７の
開口７ｃに対向すると共に、第１の酸素センサ１５の位
置と重なるように配置されている。

【００４１】隔壁３２は横長な板材よりなり、その上辺
中央には第１の酸素センサ１５との干渉を避けるための
切欠き３２ａが形成されている。一方、各分割体１２
Ａ，１２Ｂの接合フランジ１２ａ，１２ｂの一部には、
隔壁３２の両端を挟持するための凹み３３が形成されて
いる。そして、それら凹み３３に隔壁３２の両端を位置
合わせした上で、両分割体１２Ａ，１２Ｂをそれらの接
合フランジ１２ａ，１２ｂにて突き合わせて溶接により
接合することにより、集合部容器８が形成されると共に
隔壁３２が集合部容器８と一体的に接合される。

【００４２】従って、上記の排気マニホールド３１によ
れば、各分割体１２Ａ，１２Ｂの接合フランジ１２ａ，
１２ｂの間に隔壁３２が一体に接合されることから、そ
の隔壁３２が集合部容器８に対して簡単に支持される。
又、集合部容器８の内空間１９の上部が隔壁３２により
分離されると共に、互いに対向し合う各枝管７の開口７
ｃが隔壁３２により区画される。このため、互いに対向
し合う各枝管７の開口７ｃから内空間１９へ同時に排気
ガスが導入されたとしても、それらの開口７ｃの間にお
ける排気干渉がなくなる。その結果、各枝管７から集合
部容器８へ排気ガスをスムーズに導入させることがで
き、排気マニホールド３１としての排気効率を確保する
ことができる。又、そのための構成を具備した排気マニ
ホールド３１を容易に製造することができる。更には、
内空間１９における排気干渉がなくなることから、その
意味からも第１の酸素センサ１５に対するガス当たりが
改善される。その結果、第１の酸素センサ１５における
酸素濃度の検出精度を向上させることができる。

【００４３】（第３実施例）次に、上記の第１の発明に
おけるエンジンの排気マニホールドを具体化した第３実
施例を図７に従って説明する。

【００４４】図７はこの実施例における排気マニホール
ド３４を示す平面図である。この排気マニホールド３４
では、第１実施例と同等な集合部容器８について、その
二つの分割体１２Ａ，１２Ｂの接合線ＢＬを含む平面
が、エンジン本体３のクランク軸３５の軸線Ｌと略平行
となるように、かつ各枝管７からの排気流れにも略平行
となるように配置されている。つまり、両分割体１２
Ａ，１２Ｂの接合フランジ１２ａ，１２ｂがクランク軸
３５の軸線Ｌと略平行をなすように、かつ排気流れにも
略平行となるように集合部容器８がエンジン本体３に対
して配置されている。

【００４５】このため、上記の排気マニホールド３４に
よれば、集合部容器８において両分割体１２Ａ，１２Ｂ
の間の溶接部である両接合フランジ１２ａ，１２ｂが、
高温になり易いエンジン本体３に近接して位置しなくな
る。従って、エンジン本体３から両接合フランジ１２
ａ，１２ｂの間の溶接部に対して加えられる熱負荷が軽
減される。その結果、両分割体１２Ａ，１２Ｂの溶接部
における熱応力を低減させることができ、排気マニホー
ルド３４としての耐久性を向上させることができる。

【００４６】（第４実施例）次に、上記の第１及び第２
の発明におけるエンジンの排気マニホールドを具体化し
た第４実施例を図８，９に従って説明する。

【００４７】図８はこの実施例における自動車用エンジ
ンの排気マニホールド３６を示す平面図であり、図９は
図８のＢ−Ｂ線断面図である。この実施例の排気マニホ
ールド３６では、各枝管７の下流端７ａの形状の点で前
記第１実施例と異なっている。即ち、各枝管７の下流端
７ａは屈曲されており、それら開口７ｃが集合部容器８
の下方へ向けられるよう各下流端７ａが集合部容器８の
内空間１９へ突出されている。つまり、ここでは、各枝
管７の開口７ｃが他の枝管７、或いは集合部容器８の内
壁へ向けられることなく、各開口７ｃが集合部容器８の
下流側へ向けて配置されている。しかも、各開口７ｃは
その下半分が斜めに切断されている。又、各下流端７ａ
の開口７ｃには、第１の酸素センサ１５へ向けて開いた
切欠き３７が形成されている。

【００４８】従って、上記の排気マニホールド３６によ
れば、各枝管７の開口７ｃから集合部容器８に導入され
る排気ガスのメインの流れは、他の枝管７や集合部容器
８の内壁に当たることなく、集合部容器８の下流側へ向
けられる。そして、その排気ガスの一部の流れのみが、
切欠き３７を通じて第１の酸素センサ１５へ向けられ
る。その結果、各枝管７や集合部容器８が排気ガスの熱
により必要以上に加熱されて熱変形することがなく、両
者７，８の溶接部で過大な応力集中が発生することを防
止することができる。又、第１の酸素センサ１５には、
各枝管７から集合部容器８に導入される排気ガスの一部
のみが当てられることから、第１の酸素センサ１５に対
するガス当たりが改善される。その結果、第１の酸素セ
ンサ１５における酸素濃度の検出精度を確保しながら、
第１の酸素センサ１５が過剰に加熱されることを防止し
て第１の酸素センサ１５の耐久性及び信頼性を向上させ
ることができる。

【００４９】（第５実施例）次に、上記の第２の発明に
おけるエンジンの排気装置を具体化した第５実施例を図
１０，１１に従って説明する。

【００５０】図１０はこの実施例における排気装置を構
成するケーシング５を示す断面図であり、図１１はその
平面図である。このケーシング５は前記第１実施例にお
けるのと同じ排気装置２に装着されており、第１実施例
の構成に対して次のような構成が付加されている。即
ち、ケーシング５はその上流端開口３８が下流端開口３
９よりも広口となっている。そして、そのケーシング５
の内部において、第２の酸素センサ２０よりも上流の上
部内壁４０には、排気ガスの流れを攪拌するための攪拌
手段を構成する複数のガイドリブ４１が形成されてい
る。図１０に示すように、各ガイドリブ４１は上部内壁
４０から突設されており、下流側へ向かうに連れてその
高さが低くなっている。又、図１１に示すように、各ガ
イドリブ４１は平面上で湾曲した形状をなしており、そ
れらが下流端開口３９へ収束するように螺旋状に配置さ
れている。

【００５１】このため、この実施例のケーシング５によ
れば、触媒コンバータ４にて分散されてから、ケーシン
グ５に流れようとする排気ガスが、各ガイドリブ４１に
より攪拌され、混ぜ合わされ、第２の酸素センサ２０及
び下流端開口３９へ向かって集合される。従って、ケー
シング５の下流側では排気ガスの偏りがなくなり、第２
の酸素センサ２０に対する排気ガスの当たりが改善され
る。その結果、第２の酸素センサ２０における酸素濃度
の検出精度を向上させることができる。

【００５２】尚、この発明は前記各実施例に限定される
ものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一
部を適宜に変更して次のように実施することもできる。 （１）前記各実施例では、集合部容器８を二つの分割体
１２Ａ，１２Ｂにより形成し、各分割体１２Ａ，１２Ｂ
の接合フランジ１２ａ，１２ｂから離れた位置に各枝管
７を接合するための開口１１を設けた。これに対し、集
合部容器を三つ以上の分割体により形成し、それらの接
合部と重ならない位置に各枝管を接合するように構成し
てもよい。

【００５３】（２）前記各実施例では、４気筒直列型の
エンジン本体３に対して取付けられる各排気マニホール
ド１，３１，３４，３６に具体化したが、５気筒或いは
６気筒の直列型のエンジン本体に対して取付けられる排
気マニホールドに具体化したり、６気筒或いは８気筒の
Ｖ型のエンジン本体に対して取付けられる排気マニホー
ルドに具体化したりすることもできる。

【００５４】（３）前記第５実施例では、ケーシング５
の上部内壁４０に突設された複数のガイドリブ４１を排
気を攪拌するための攪拌手段として設けたが、エンジン
に連動して積極的に回転される回転翼等を攪拌手段とし
てケーシングに対して設けてもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
排気マニホールドによれば、集合部容器を形成する各分
割体において、それらの溶接部から離れた位置に開口を
形成し、各開口に各枝管を溶接により接合するようにし
ている。従って、各枝管の溶接部と各分割体の溶接部と
が交わらなくなり、高温時に各溶接部において過大な応
力が発生することがない。その結果、各枝管及び各分割
体それぞれの溶接部における熱応力を低減させることが
でき、排気マニホールドとしての耐久性を向上させるこ
とができるという優れた効果を発揮する。併せて、集合
部容器を排気流れに平行な面で分割していることから、
深絞り成形の限度による制約を受けずに排気流れ方向に
対して深い形状の集合部容器を形成することが可能とな
る。そのため、排気抵抗を増大させることなく集合部容
器の容積を拡げることができるという優れた効果を発揮
する。

【００５６】請求項２に記載の排気マニホールドによれ
ば、集合部容器を形成する二つの分割体の接合線を含む
平面に対して各枝管の位置及び形状を略対称とすること
により、高温時に各枝管の熱膨張に起因して両分割体で
生じる歪みが互いに均等化される。その結果、両分割体
の間の溶接部における熱応力を低減させることができ、
排気マニホールドとしての耐久性を向上させることがで
きる。

【００５７】請求項３に記載の排気マニホールドによれ
ば、集合部容器を形成する二つの分割体の接合線を含む
平面をエンジン本体のクランク軸線と略平行に、かつ排
気流れにも略平行にすることにより、両分割体の間の溶
接部に対する熱負荷が軽減される。その結果、両分割体
の間の溶接部における熱応力を低減させることができ、
排気マニホールドとしての耐久性を向上させることがで
きる。

【００５８】請求項４に記載の排気マニホールドによれ
ば、各分割体の接合部に隔壁を一体に接合することによ
り、その隔壁が集合部容器に対して簡単に支持される。
又、集合部容器の内空間が隔壁により分離されることか
ら、各枝管から内空間に導入される排気の干渉がなくな
る。その結果、排気マニホールドとしての排気効率を確
保することができ、そのための構成を具備した排気マニ
ホールドを容易に製造することができる。

【００５９】請求項５に記載の排気マニホールドによれ
ば、集合部容器の上流端中央部に配置した酸素センサを
中心として各枝管と集合部容器との接合部を略点対称と
し、各枝管の下流端を酸素センサへ指向させている。従
って、酸素センサ及び集合部容器に対する熱負荷に偏り
がなくなる。その結果、酸素センサにおける酸素濃度の
検出精度を向上させることができ、併せて、酸素センサ
及び集合部容器の熱応力に対する耐久性を向上させるこ
とができるという優れた効果を発揮する。

【００６０】請求項６に記載の排気マニホールドによれ
ば、各枝管の下流端を集合部容器の内空間へ突出させ、
各枝管の下流端開口に酸素センサへ向けて開いた切欠き
を設けることにより、各枝管から集合部容器に導入され
る排気流れの一部が、切欠きを通じて酸素センサへ向け
られる。その結果、酸素センサにおける酸素濃度の検出
精度を確保しながら、その酸素センサの過剰な加熱を防
止することができ、延いては酸素センサの耐久性及び信
頼性を向上させることができる。

【００６１】請求項７に記載の排気装置によれば、集合
部容器と触媒の上流端面との間の集合部容積を１気筒分
の排気量以上の容積とすることにより、集合部容器の内
空間には複数気筒分の排気の導入が許容される。従っ
て、その内空間で各気筒の排気に偏流れがなくなり、酸
素センサに対するガス当たりに偏りがなくなり、下流側
の触媒へのガス流れの分布が均一化される。その結果、
酸素センサによる酸素濃度の検出精度を向上させること
ができると共に、触媒の耐久性を向上させることができ
る。

【００６２】請求項８に記載の排気装置によれば、触媒
の下流端に接続されるケーシングに第２の酸素センサを
設け、その第２の酸素センサより上流のケーシング内壁
に攪拌手段を設けることにより、触媒からケーシングに
導入される排気が攪拌手段により攪拌され、混ぜ合わさ
れて、第２の酸素センサに対するガス当たりが改善され
る。その結果、第２の酸素センサにおける酸素濃度の検
出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１及び第２の発明を具体化した第１実施例に
おいて、排気マニホールドを示す平面図である。

【図２】第１実施例において、図１のＡ−Ａ線断面図で
ある。

【図３】第１実施例において、図１の排気マニホールド
を備えてなる排気装置を示す側面図である。

【図４】第１及び第２の発明を具体化した第２実施例に
おいて、排気マニホールドを示す平面図である。

【図５】第２実施例において、排気マニホールドを示す
側面図である。

【図６】第２実施例において、集合部容器の一方の分割
体等を示す背面図である。

【図７】第１の発明を具体化した第３実施例における排
気マニホールドを示す平面図である。

【図８】第１及び第２の発明を具体化した第４実施例に
おいて、排気マニホールドを示す平面図である。

【図９】第４実施例において、図８のＢ−Ｂ線断面図で
ある。

【図１０】第２の発明を具体化した第５実施例におい
て、排気装置のケーシングを示す断面図である。

【図１１】第５実施例において、ケーシングを示す平面
図である。

【図１２】第１の従来技術において、排気マニホールド
等を示す正面図である。

【図１３】第１の従来技術において、排気マニホールド
を示す分解斜視図である。

【図１４】第２の従来技術において、排気マニホールド
を示す正面図である。

【図１５】第３の従来技術において、排気マニホールド
を示す平面図である。

【符号の説明】

１，３１，３４，３６…排気マニホールド、２…排気装
置、３…エンジン本体、４…触媒コンバータ、５…ケー
シング、６…排気ポート、７…枝管、８…集合部容器、
１１…開口、１２Ａ，１２Ｂ…分割体、１５…酸素セン
サ、１９…内空間、２０…第２の酸素センサ、３２…隔
壁、３５…クランク軸、３７…切欠き、４１…攪拌手段
を構成するガイドリブ、Ｌ…軸線。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流端がエンジン本体の各排気ポートに
   接続されるパイプ状の複数の枝管と、それら各枝管の下
   流端が接続される集合部容器とを備えた排気マニホール
   ドにおいて、 前記集合部容器を互いに排気流れ平行方向に分割された
   分割体を溶接により接合して形成し、前記各分割体にお
   いて溶接部から離れた位置に前記各枝管に対応する開口
   を形成し、それら各開口に対して前記各枝管の下流端を
   溶接により接合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】 前記集合部容器を二つの分割体により形
   成し、それら両分割体の接合線を含む平面に対して前記
   各枝管の位置及び形状が略対称となるようにした請求項
   １に記載のエンジンの排気マニホールド。
3. 【請求項３】 前記集合部容器を二つの分割体により形
   成し、それら両分割体の接合線を含む平面が、前記エン
   ジン本体のクランク軸線と略平行で、かつ排気流れにも
   略平行となるように配置した請求項１に記載のエンジン
   の排気マニホールド。
4. 【請求項４】 前記集合部容器を形成するための前記各
   分割体の接合部に、前記集合部容器の内空間を分離する
   ための隔壁を一体的に接合した請求項１に記載のエンジ
   ンの排気マニホールド。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のエンジンの排気マニホ
   ールドにおいて、前記集合部容器の上流端の中央部に酸
   素センサを配置し、その酸素センサを中心として前記各
   枝管と前記集合部容器との接合部を略点対称とし、且つ
   前記各枝管の下流端を前記酸素センサへ指向させたこと
   を特徴とするエンジンの排気マニホールド。
6. 【請求項６】 前記各枝管の下流端を前記集合部容器の
   内空間へ突出させ、前記各枝管の下流端開口に前記酸素
   センサへ向けて開いた切欠きを設けた請求項５に記載の
   エンジンの排気マニホールド。
7. 【請求項７】 請求項５に記載のエンジンの排気マニホ
   ールドを備え、前記集合部容器の下流端に触媒を接続
   し、前記集合部容器と前記触媒の上流端面との間で形成
   される集合部容積を、前記エンジン本体の１気筒分の排
   気量以上の容積としたことを特徴とするエンジンの排気
   装置。
8. 【請求項８】 請求項５に記載のエンジンの排気マニホ
   ールドを備え、前記集合部容器の下流端に触媒を接続
   し、その触媒の下流端に接続されるケーシングに第２の
   酸素センサを設け、更にその第２の酸素センサより上流
   の前記ケーシングの内壁に、排気を攪拌するための攪拌
   手段を設けたことを特徴とするエンジンの排気装置。