JPH09189220A - 排気マニホールドの構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】排気口を２分割する排気マニホールドは、排気
マニホールドの端部以降で再び排気を集合させる必要が
あった。また、排気ポートの内部に仕切り部材を設け、
その仕切り部材にガイド部が有るものは、形状が複雑で
加工も困難であった。さらに、案内板を設けた排気マニ
ホールドは、案内板を設ける作業が困難であった。 【解決手段】板金部材の接合によって形成される排気通
路を備え、一端側では、第１ポートから第４ポート２、
３、４、５を独立して形成すると共に、他端側では各ポ
ートを集合させ形成した集合部６と、この集合部の端部
に一つの排出口８を有する構成とし、前記集合部の位置
に、切断端面形状がほぼコ字形の整流板を設置し、前記
第１ポートと第２ポートおよび第３ポートと第４ポート
とからの排気通路をその集合部の位置で仕切る排気マニ
ホールド１の構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多気筒エンジン
に用いる板金製の排気マニホールドに係り、特に、所定
形状の整流板を設けることでエンジンの出力特性を向上
できる排気マニホールドに関する。

【０００２】従来、排気マニホールドにおけるエンジン
出力を向上させるには、排気干渉を少なくするため、排
気通路を長くするか、また、各排気ポートの排気通路長
さを等しくすることが知られている。また、排気浄化用
の触媒の働きを早めるため、板金製の排気マニホールド
が提案されている。

【０００３】すなわち、特開平４−２６５４１８号で示
すように、半円断面を持つ表半体と裏半体とを当接して
一端側に二つの排気ポートを形成し、他端側に二つの排
気ポートを合流した一方の排気口を形成して第１の排気
管を構成している。そして、同様に半円断面を持つ表半
体と裏半体とを当接して一端側に二つの排気ポートを形
成し、他端側に二つの排気ポートを合流した他方の排気
口を形成し第２の排気管を構成し、これら第１および第
２の排気管を組み合わせて一つのマニホールドとして構
成している。そして、第１および第２の排気管の排気口
側が上下に重なる状態で各排気ポートをエンジン側に接
続する構成としている。

【０００４】そのため、軽量で燃費向上に役立ち、薄肉
のため速やかに昇温して浄化触媒の作用開始時間を早め
る。また、気筒数の比較的多いエンジンにほぼ均一の長
さをもつと共に排気干渉の生じない排気マニホールドを
構成することを可能としている。

【０００５】また、板金製の排気マニホールドとして実
開平６−４３２１７号で示すものがある。この排気マニ
ホールドは、一本の筒状のマニホールド内部を仕切る仕
切り部材を設け、その仕切り部材の所定位置に排気ガス
の流動方向を規制するガイド部を形成し、そのガイド部
の位置にエンジンからの各排気ガスが流入するように排
気マニホールドを接続している。そのため、設置スペー
スの縮小および排気干渉そして流出抵抗の制御を可能と
している。

【０００６】さらに、実開昭６１−２１８１９号で示す
排気マニホールドの構成では、各排気ポートから集合し
て排気口に向かう分岐部分に案内板を設け、かつ、一本
にまとめた排気口の位置に酸素センサを設けた構成とし
ている。そのため、案内板により渦流の発生を防ぐこと
と、圧力損失の少ない管路を通過することで、酸素セン
サでのガス輸送の遅れが小さくなり、酸素センサの応答
性が向上する。そのため、三次元触媒に与えられる排気
ガスの制御後空燃比の精度が向上し、排気ガスのエミッ
ション低減適合工数が減少する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の板金製
のマニホールドでは以下のような問題点が存在してい
た。

【０００８】 排気口を２分割する排気マニホールド
の構成では、第１の排気口と第２の排気口とで４つの排
気ポートを合流しているため、排気マニホールドの端部
以降で再び排気を集合させる必要があり、製造工程や、
部品点数が余分に必要になった。

【０００９】 排気ポートの内部に仕切り部材を設
け、その仕切り部材にガイド部を設けた排気マニホール
ドは、排気ポート内に仕切り部材を設ける作業が困難で
あり、また、仕切り部材の形状が複雑なために加工も困
難であった。 排気ポートの分岐部分に案内板を設けた排気マニホ
ールドは、部品点数も多くなり、また、その案内板を分
岐部分に配置して押さえた状態で接続作業を行うことか
ら、案内板を設ける作業が困難であった。

【００１０】この発明は、上記問題点に鑑み創案された
ものであり、構成が簡単でかつ製造も容易で、出力性能
を向上できる排気マニホールドの構造を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、自動車用エンジンの各気筒に接続され
る排気マニホールドであって、前記排気マニホールド
は、板金部材の接合によって形成される排気通路を備
え、一端側では、第１ポートから第４ポートを独立して
形成すると共に、他端側では各ポートを集合させ形成し
た集合部と、この集合部の端部に排出口を有し、前記集
合部の位置に、切断端面形状がほぼコ字形の整流板を設
置し、前記第１ポートと第２ポートおよび第３ポートと
第４ポートとからの排気通路を、その集合部の位置で仕
切る排気マニホールドの構造とした。

【００１２】また、前記整流板は、ほぼ台形状に形成さ
れると共に、前記集合部の当接位置に沿って形成された
当接板と、この当接板の傾斜辺側に設けた側面板とから
なり、前記当接板を集合部の上面あるいは下面の一方に
沿って当接させると共に、前記一方の側面板を前記第１
ポートと第２ポートの仕切板とすると共に、前記他方の
側面板を前記第３ポートと第４ポートの仕切板として構
成した。

【００１３】さらに、前記整流板の側面板は、前記第１
および第４ポートの排気通路形状に沿わせ湾曲して折り
曲げ形成する構成としても良く、また、前記整流板の側
面板には、凹溝を形成し、前記凹溝は、その幅を前記ポ
ート側から排出口側に向かって徐々に大きく形成する構
成とすることや、前記整流板の側面板の下端側を折り曲
げ、前記集合部の当接する位置の形状に沿って形成した
折曲部を有する構成としても構わない。

【００１４】また、前記排気マニホールドは、その排出
口側の整流板端部位置での切断面積の割合が、両端に位
置する第１ポート側および第４ポート側の合計断面積よ
り、隣接する第２ポートおよび第３ポートの合計断面積
の方が大きくなるように構成すると都合が良い。

【００１５】さらに、前記各ポートの断面積をαとし、
前記整流板の排出口側端部位置での切断面積の内、第１
ポート側で前記整流板の一方の側面板と集合部の一部で
囲繞される排気通路の断面積をβとし、第４ポート側で
前記整流板の他方の側面板と集合部の一部で囲繞される
排気通路の断面積をδとしたとき、前記各断面積の比
が、α≒４／３β≒４／３δとなる構成としても良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
図面に基づいて説明する。図１は、排気マニホールドに
整流板を設けた状態の斜視図、図２（ａ）は図１のＡ−
Ａ線端面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図、図３
（ａ）は他の形態を示す整流板の全体を示す斜視図、
（ｂ）は整流板を設けた位置を示す正面図、（ｃ）は
（ｂ）の各位置での断面形状を示す断面図、図４は整流
板の他の形態を示す斜視図、図５は整流板の他の形態を
示す斜視図、図６は排気マニホールドの各断面位置にお
ける割合を示し、（ａ）は整流板の設置位置を示す正面
図、（ｂ）は（ａ）のＣ−０線端面図、（ｃ）は（ａ）
のＤ−Ｄ端面図、（ｄ）は（ａ）のＥ−Ｅ線端面図、
（ｅ）は出力特性を示すグラフ図、図７は排気マニホー
ルドの出力特性を示すグラフ図である。

【００１７】図１および図２で示すように、排気マイホ
ールド１は、板金を所定形状に形成した一方と他方を重
ねて形成され、多気筒（図面では４気筒）の独立した排
気通路を有する各ポート２、３、４、５と、これら各ポ
ート２、３、４、５の一端側を集合させて形成した集合
部６と、この集合部６の一端側に設けた排出口８とから
構成されている。そして、前記集合部６の所定位置に溶
接などの接続手段により整流板７が設けられている。

【００１８】図１および図２で示すように、整流板７
は、ほぼ台形状の当接板７ａと、この当接板７ａの斜辺
側に設けた両側面板７ｂ，７ｂとから構成され、切断端
面形状がほぼコ字形に形成されている。そして、前記当
接板７ａは、集合部６の所定位置でその上面側（下面側
でもよい）に当接するため、その上面形状に沿って湾曲
した凹凸を所定位置に形成している。また、側面板７
ｂ，７ｂの一方は、集合部６での第一ポート２側と第二
ポート３側との仕切りとなり、他方の側面板７ｂは、第
三ポート４側と、第四ポート５側の仕切りとなり、両側
面板７ｂ，７ｂの接続位置から、排気ガスが出入りでき
ないように接続されている。

【００１９】そのため、エンジン側から排気されてきた
排気ガスは、排気マニホールド１の第一ポート２ないし
第四ポート５から集合部６側に送られ、第一ポートを通
る排気ガスは集合部６の位置では整流板７の一方の側面
板７ｂと集合部６の所定位置で囲繞される排気通路２ａ
を通過して排出口８側に到達し排気マニホールド１から
排気される。また、第四ポート５に送られた排気ガスも
集合部６の位置では、整流板７の他方の側面板７ｂと集
合部６の所定位置により囲繞される排気通路５ａを介し
て排気マニホールド１の排出口８から排気される。

【００２０】一方、第二および第三ポート３、４にエン
ジン１０側から送られてきた排気ガスは、集合部６の位
置では、整流板７の当接板７ａおよび両側面板７ｂ，７
ｂと集合部６の底面側とで囲繞されて形成される排気通
路３４ａを介して排出口８側に送られて排出されること
になる。

【００２１】なお、図３で示すように、整流板７の側面
板７ｂ，７ｂを前記第一ポート２および第二ポート３の
通路の形状に沿って形成する構成としても良い。すなわ
ち、図３（ａ）で示すように、整流板７Ａは、当接する
集合部６の形状に沿って形成された当接部７Ａａと、こ
の当接部の両側面板７Ａｂ，７Ａｂとから構成されてい
る。そして、各位置の整流板７Ａの切断した端面形状
は、図３（ｂ）の各Ｉ−Ｉ、ＩＩ−ＩＩ，ＩＩＩ−ＩＩ
Ｉ線における端面である図３（ｃ）の（イ）（ロ）
（ハ）で示すように、第一ポート２Ａおよび第四ポート
５Ａから送られてくる排気ガスの排気通路２Ａａ，５Ａ
ａが、集合部６Ａの所定位置と、整流板７Ａの側面板７
Ａｂ，７Ａｂとにより、排出口８側に向かうにしたがっ
てほぼ楕円形状の湾曲面から徐々にほぼ円形の湾曲面に
なるように形成されている。

【００２２】そのため、第一ポート２および第四ポート
５から送られてきた排気ガスは、湾曲した側面板７Ａ
ｂ，７Ａｂおよび集合部６の一部で囲繞する排気通路２
Ａａ，５Ａａに沿って送られ排出口８側に流れやすくな
る。また、第二ポート３および第三ポート４は、集合部
６の中心側に位置するため、送られて来る排気ガスの方
向は直線的であるため、整流板７Ａの排気通路３４Ａａ
に向かって送られてくる排気ガスは排気通路３４Ａａが
徐々に排出口８に向かって狭くなることで適切に排出口
８側に送りだすことができる。

【００２３】さらに、図４で示すように、整流板７Ｂ
は、その当接板７Ｂａの両側面板７Ｂｂ，７Ｂｂの下端
側を折り曲げて形成した折曲部７Ｂｃ，７Ｂｃを設ける
構成とすると都合が良い。前記折曲部７Ｂｃ，７Ｂｃ
は、当接する位置の形成に沿って形成されることが望ま
しく、その当接位置が平面であれば、折曲部７Ｂｃ，７
Ｂｃは側面板７Ｂｂ，７Ｂｂからほぼ垂直に折り曲げら
れて形成され、その当接位置が湾曲していれば、その湾
曲に沿うように形成される。前記整流板７Ｂは、側面板
７Ｂｂ，７Ｂｂの下端側に折曲部７Ｂｃ，７Ｂｃを備え
ていることで、接続作業面が大きくなり、整流板７の取
付作業の向上が可能となる。

【００２４】また、図５で示すように、整流板７Ｃは、
その当接板７Ｃａに設けた側面板７Ｃｂ，７Ｃｂに凹溝
としてのビード部７Ｃｃ，Ｃｃを設ける構成としても良
い。すなわち、前記ビード部７Ｃｃ，Ｃｃは、整流板７
Ｃの一端側から他端側に向かって、その溝部分を徐々に
大きく形成した形状をしている。前記ビード部７Ｃｃ，
７Ｃｃを設けることで、排気ガスが備える熱による整流
板７Ｃの熱膨張に対応でき、その熱膨張をビード部７Ｃ
ｃ，７Ｃｃが吸収することで、整流板７Ｃの剛性を向上
できる。

【００２５】なお、上記した構成の整流板７（７Ａ，７
Ｂ，７Ｃ）および集合部６で形成する各排気通路２ａ，
３４ａ，５ａ（２Ａａ，３４Ａａ，５Ａａなど）は、図
１で示す排気マニホールド１のＢ−Ｂ線断面図での各位
置の断面積の割合を、図２（ｂ）で示すように構成する
と都合が良い。

【００２６】すなわち、図２（ｂ）で示すように、第一
ポート２と第四ポート５の合計断面積が、第二ポートと
第三ポート４の合計断面積より大きくなるように構成す
ることで、出力性能の向上できる結果が生じた。この結
果は、図７のグラフ図で示すように、整流板７を取り付
けない場合と比較してエンジン回転数における出力（ト
ルク）の割合が向上していることが分かる。なお、前記
第一ポート２および第四ポート５の合計断面積を１とし
たとき、第二ポート３および第三ポート４の合計断面積
が１．２〜１．４であるとき平均的（出力と高回転ない
し低回転の割合）に出力性能が良く望ましい。

【００２７】また、上記各整流板７（７Ａ，７Ｂ，７
Ｃ）を使用した場合、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）で示すよ
うに、各位置での断面積の比を以下のように設定すると
都合が良い。すなわち、図６のＣ−Ｃ線におけるポート
（第一ないし第四ポート）の断面積をαとし、図１のＤ
−Ｄ線における断面積の内、第一ポートからの排気通路
２ａの断面積をβとし、第四ポートからの排気通路５ａ
の断面積をδとしたとき、α≒４／３β≒４／３δであ
るように設定すると都合が良い。

【００２８】なお、上記のα≒４／３β≒４／３δの関
係のとき、第二および第三ポートからの排気通路３４ａ
の断面積をγとすると共に、排出口８の断面積をεとし
たとき、α≒４／３β≒４／３δで、かつ、ε≒２β≒
２δ≒８／３γであるように各断面積部分を設定すると
さらに都合がよい。

【００２９】図６（ｃ）で示すように、点線ｄで示すよ
うにβ＝３／４γ＝３／４δの割合でその断面積を決定
した場合は、他の割合と比較して出力特性が向上してい
ることが分かる。なお、実線ｃは、β＝γ＝δとした場
合であり、一点鎖線ｂは、整流板なしの場合、二点鎖線
ａは、β＝δ＝３／４γの場合である。

【００３０】

【発明の効果】この発明は、上記のように構成したので
以下の示す優れた効果を奏する。 排気マニホールドは、構成および取り付けが簡単な
整流板を備えているため、最小限の追加部品を取り付け
ることで、排気干渉を減少させると共に、各ポートの排
気通路の長さを等しくでき、エンジンの回転数における
出力性能を５〜１０パーセント程度向上することが可能
となる。 排気マニホールドに設けた整流板は、切断端面形状
がほぼコ字形に形成されているため構成が簡単で、所定
位置に取り付けることが容易で、安定性がよく、作業性
に優れている。

【００３１】 排気マニホールドに設けた整流板の側
面板の下端側を折り曲げ折曲部を毛形成することで、整
流板の取り付け作業がさらに簡単になると共に、整流板
の設置強度が向上し、振動により接合部分が破損する原
因を最小限にくい止めることができる。

【００３２】 排気マニホールドに設けた整流板の側
面板の中段位置に長手方向に向かってビード部を形成す
ることで、排気ガスによる熱膨張で整流板が伸長しても
その、伸長をビード部で吸収できるため、剛性の向上を
図ることができる。

【００３３】 排気マニホールドの各ポート、整流板
の排出口側位置での断面積の比を第一ポート側および第
四ポートの合計断面積より、第２および第３ポート側の
合計断面積を大きくしているため、エンジンの回転数に
おける出力性能を５〜１０パーセント程度向上すること
が可能となる。

【００３４】 排気マニホールドの各ポートおよび集
合部の整流板端部位置での割合を所定の割合にすること
で、よりスムーズに排気ガスの排出が可能となり、その
ため出力特性を向上することができる。

【００３５】 排気マニホールドに設けた整流板の側
面板をポートの形状に沿って湾曲させると、排気ガスの
排出がスムーズに行うことが可能となり、出力特性の向
上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の排気マニホールドを示す斜視図であ
る。

【図２】（ａ）は，図１のＡ−Ａ線端面図，（ｂ）は，
図１のＡ−Ａ線端面図である。

【図３】（ａ）は，この発明の他の形態を示す整流板の
を示す斜視図，（ｂ）は整流板を設けた位置を示す正面
図，（ｃ）は（ｂ）の各位置での断面形状を示す断面図
である。

【図４】この発明の整流板の他の形態を示す斜視図であ
る。

【図５】この発明の整流板の他の形態を示す斜視図であ
る。

【図６】この発明の排気マニホールドの各断面位置にお
ける割合を示し，（ａ）は整流板の設置位置を示正面
図，（ｂ）は，（ａ）のＣ−Ｃ線端面図，（ｃ）は，
（ａ）のＤ−Ｄ線端面図，（ｄ）は，（ａ）のＥ−Ｅ線
端面図である。

【図７】この発明の排気マニホールドを使用した場合の
エンジン回転数とトルクの関係を表すグラフ図である。

【符号の説明】

１ 排気マニホールド ２ 第一ポート ２ａ 排気通路 ３ 第二ポート ４ 第三ポート ５ 第四ポート ５ａ 排気通路 ６ 集合部 ７ 整流板 ７ａ 当接板 ７ｂ 側面板 ７Ａｂ 側面板（湾曲部） ７Ｃｃ ビード部 ７Ｂｃ 折曲部 ８ 排出口 ３４ａ 排気通路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車用エンジンの各気筒に接続される排
   気マニホールドであって、前記排気マニホールドは、板
   金部材の接合によって形成される排気通路を備え、一端
   側では、第１ポートから第４ポートを独立して形成する
   と共に、他端側では各ポートを集合させ形成した集合部
   と、この集合部の端部に排出口を有し、前記集合部の位
   置に、切断端面形状がほぼコ字形の整流板を設置し、前
   記第１ポートと第２ポートおよび第３ポートと第４ポー
   トとからの排気通路を、その集合部の位置で仕切ること
   を特徴とする排気マニホールドの構造。
2. 【請求項２】前記整流板は、ほぼ台形状に形成されると
   共に、前記集合部の当接位置に沿って形成された当接板
   と、この当接板の傾斜辺側に設けた側面板とからなり、
   前記当接板を集合部の上面あるいは下面の一方に沿って
   当接させると共に、前記一方の側面板を前記第１ポート
   と第２ポートの仕切板とすると共に、前記他方の側面板
   を前記第３ポートと第４ポートの仕切板とした請求項１
   に記載の排気マニホールドの構造。
3. 【請求項３】前記整流板の側面板は、前記第１および第
   ４ポートの排気通路形状に沿わせ湾曲して折り曲げ形成
   した請求項２に記載の排気マニホールド。
4. 【請求項４】前記整流板の側面板には、凹溝を形成し、
   前記凹溝は、その幅を前記ポート側から排出口側に向か
   って徐々に大きく形成した請求項２または３に記載の排
   気マニホールド。
5. 【請求項５】前記整流板の側面板の下端側を折り曲げ、
   前記集合部の当接する位置の形状に沿って形成した折曲
   部を有する請求項１、２、３または４に記載の排気マニ
   ホールドの構造。
6. 【請求項６】前記排気マニホールドは、その排出口側の
   整流板端部位置での切断面積の割合が、両端に位置する
   第１ポート側および第４ポート側の合計断面積より、隣
   接する第２ポートおよび第３ポートの合計断面積の方が
   大きくなるように構成した請求項１、２、３、４または
   ５に記載の排気マニホールドの構造。
7. 【請求項７】前記各ポートの断面積をαとし、前記整流
   板の排出口側端部位置での切断面積の内、第１ポート側
   で前記整流板の一方の側面板と集合部の一部で囲繞され
   る排気通路の断面積をβとし、第４ポート側で前記整流
   板の他方の側面板と集合部の一部で囲繞される排気通路
   の断面積をδとしたとき、 前記各断面積の比が、α≒４／３β≒４／３δであるこ
   とを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６に記
   載の排気マニホールドの構造。