JPH1026018A - 内燃機関の排気マニホルド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次空気導入装置を備えた排気マニホルド１
の占有スペースを小さくするとともに、剛性の向上を図
る。 【解決手段】 排気マニホルド１は、全体が一体に鋳造
されており、集合部７から複数のブランチ部２〜４が分
岐形成され、かつその先端のフランジ部５は一連に連続
している。各気筒のブランチ部２〜４の上面を横切るよ
うに、気筒列方向に沿って直線状をなす管状の通路部１
１が一体に鋳造されており、その内部に二次空気ギャラ
リ１２が形成されている。二次空気ギャラリ１２から各
ブランチ部２〜４内部の排気通路へ二次空気を導入する
ように、各気筒毎に二次空気供給孔１７が開口形成され
ている。フランジ部５の反りに対向するように補強リブ
１９が一体に形成されている。

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、内燃機関の排気
マニホルド、特に、各部が一体に鋳造されてなる排気マ
ニホルドの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関から排出される排気ガスを浄化
するために、従来から、排気系に二次空気を導入する方
法が知られている。そして、この二次空気の導入は、排
気温度が高い排気系上流側で行うことが好ましいので、
排気マニホルドのブランチ部に対し各気筒毎に個別に二
次空気の導入を行う構成が従来から一部で採用されてい
る（特開昭６２−１７８７１０号公報参照）。

【０００３】図６は、このような二次空気導入装置を備
えた内燃機関の排気マニホルド３１の一構成例を示して
いる。この排気マニホルド３１は、一例としてＶ型６気
筒内燃機関の右バンク用のものであって、３つの気筒の
排気ポートにそれぞれ接続される３本のブランチ部３
２，３３，３４を有し、かつ各部が一体に鋳造されい
る。そして、各ブランチ部３２〜３４の先端部上面に、
それぞれ二次空気導入管接続部３５が形成されており、
二次空気導入管３６の３本の分岐管３６ａ〜３６ｃが、
それぞれフレアナット３７を介して接続されている。
尚、排気マニホルド３１は、排気熱によって大きく膨
張，収縮するので、二次空気導入管３６との熱膨張差を
吸収するために、各分岐管３６ａ〜３６ｃは、一般に、
図示するように、比較的長く形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように、排気マニホルド３１の外部に、二次空気導
入用の分岐管３６ａ〜３６ｃを設けた構成では、エンジ
ンルーム内での占有スペースが大きくなり、好ましくな
い。また、全体として部品点数が多いとともに、各分岐
管３６ａ〜３６ｃを個々に排気マニホルド３１に接続し
なければならず、しかもそのフレアナット３７の締付作
業を同時に行う必要があるので、組付行程が繁雑とな
り、非常に作業性が悪い。

【０００５】また上記の構成においては、各気筒毎に導
入される二次空気は、二次空気導入管３６において各気
筒に分配されることになるが、この分岐点から各ブラン
チ部３２〜３４内の排気通路に至る通路長が長くなるの
で、二次空気導入に対する排気系の脈動の影響が弱まっ
てしまう。この結果、配管のレイアウトによる二次空気
流量の気筒間のばらつきが大きく現れる。例えば、図６
に示す構成では、二次空気導入管３６の上流側部分から
直線状に形成される中央の分岐管３６ｂに対応した中央
の気筒での二次空気流量が最も大きくなり、両端の気筒
の二次空気流量が相対的に少なくなる。従って、中央の
気筒では二次空気流量が過剰となって排気温度が低下し
てしまい、逆に両端の気筒では二次空気が不足してＨＣ
の低減が適切になされない、という不具合がある。

【０００６】さらに、排気熱を繰り返し受ける排気マニ
ホルド３１は、経時的に気筒列方向に沿って縮小する傾
向がある。そのため、各ブランチ部３２〜３４先端のフ
ランジ３８が、シリンダヘッドに対しそれぞれ移動でき
るように、ボルト挿入孔３９の口径をボルト径に対し大
きく設定することが必要となり、排気マニホルド３１取
付時の位置決めが困難になる。また、排気マニホルド３
１の経時的な収縮によって、各分岐管３６ａ〜３６ｃと
排気マニホルド３１との接続部に応力が発生し、その耐
久性が低下する、という不具合もある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
の排気マニホルドは、シリンダヘッドの側面に取り付け
られる複数気筒に亙って連続したフランジ部と、各気筒
に対応して分岐形成され、かつそれぞれの先端が上記フ
ランジ部に接続された複数のブランチ部と、この複数の
ブランチ部が集合してなる集合部と、排気出口を有する
出口側フランジ部と、各気筒のブランチ部の上面を横切
るように気筒列方向に沿って略直線状をなす管状に形成
され、かつ内部が二次空気ギャラリとなる通路部と、が
一体に鋳造されているとともに、各ブランチ部内の排気
通路と上記二次空気ギャラリとを連通するように、二次
空気供給孔がそれぞれ形成されていることを特徴として
いる。

【０００８】上記構成では、二次空気は、上記通路部に
よって構成される二次空気ギャラリに供給され、該ギャ
ラリから各気筒の二次空気供給孔を通して各ブランチ部
内の排気通路へ導入される。各二次空気供給孔には、各
気筒の排気脈動が確実に作用する。従って、気筒位置に
よる二次空気流量のばらつきが小さなものとなる。

【０００９】また上記通路部は、気筒列方向に沿った略
直線状の管状をなしているため、これが一種の補強部材
となり、複数のブランチ部の気筒列方向に沿った変形を
抑制する。

【００１０】また請求項２の発明は、上記通路部の一端
部に、二次空気導入管が接続される接続部を備えている
ことを特徴としている。

【００１１】この構成においては、外部配管となる二次
空気導入管が排気マニホルドの前端部もしくは後端部に
接続される形となるので、エンジンルーム内における占
有スペースが非常に小さなものとなる。

【００１２】また請求項３の発明は、上記通路部が、上
記フランジ部に隣接して形成されていることを特徴とし
ている。

【００１３】この請求項３の構成においては、ブランチ
部先端のフランジ部の剛性が高くなり、その変形が抑制
されるとともに、各ブランチ部内の排気通路の上流位置
に二次空気が供給される。

【００１４】また請求項４は、上記排気出口が気筒列方
向の一方に偏っており、かつこの排気出口と反対側とな
るブランチ部の外側面から集合部の外側面に亙って、気
筒列方向に延びた補強リブが一体に鋳造されていること
を特徴としている。

【００１５】すなわち、各ブランチ部先端のフランジ部
を複数気筒に亙って一体に連続させると、シリンダヘッ
ドに対するフランジ部の気筒列方向に沿った変位が抑制
される反面、排気マニホルドのブランチ部側が経時的に
気筒列方向に収縮しようとするため、フランジ部の前後
両端部がシリンダヘッド側面から浮き上がる方向に変形
しようとする傾向が生じる。請求項４のように補強リブ
を設ければ、この変形が抑制される。

【００１６】

【発明の効果】この発明に係る内燃機関の排気マニホル
ドによれば、各部が一体に鋳造される排気マニホルド自
体に一体に形成した通路部内の二次空気ギャラリを通し
て二次空気が各気筒に分配されるので、外部配管を用い
た従来の構成に比べて、エンジンルーム内での占有スペ
ースが非常に小さくなる。そして、単一の二次空気導入
管のみを接続すれば足りるので、内燃機関の組立が容易
となり、かつ排気マニホルドの熱変形に対し耐久性に優
れたものとなる。

【００１７】また、気筒列方向に沿って略直線状をなす
通路部が一種の補強部材となり、排気マニホルドの剛性
が向上するとともに、経時的な変形が抑制される。従っ
て、フランジ部をシリンダヘッドに堅固に固定すること
が可能となり、組み立て時の位置決めが容易となる。

【００１８】さらに、各気筒の排気通路と二次空気ギャ
ラリとが二次空気供給孔を介して連通するため、各気筒
の排気脈動が確実に作用するようになり、各気筒に均等
に二次空気を導入することができる。

【００１９】また請求項２の構成によれば、エンジンル
ーム内での占有スペースを一層小さくすることができ
る。

【００２０】また請求項３の構成によれば、フランジ部
の剛性を高くすることができ、排気マニホルドの経時的
な収縮によるフランジ部の変位を確実に規制できる。

【００２１】また請求項４の構成によれば、フランジ部
の前後両端部がシリンダヘッド側面から浮き上がろうと
する変形を抑制できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【００２３】図１は、本発明に係る排気マニホルド１の
平面図、図２は正面図である。この排気マニホルド１
は、一例としてＶ型６気筒内燃機関の右バンク用のもの
であって、＃２気筒用のブランチ部２と、＃４気筒用の
ブランチ部３と、＃６気筒用のブランチ部４とを有し、
かつそれぞれの先端部が同一のフランジ部５に接続され
ている。このフランジ部５は、３つの気筒に亙って一体
に連続しているものであって、図示せぬシリンダヘッド
側面に植設されたスタットボルトが挿入される複数のボ
ルト挿入孔６が開口形成されている。詳しくは、上記フ
ランジ部５は、各ブランチ部２〜４毎にそれぞれ厚肉部
５ａ〜５ｃを有しており、この厚肉部５ａ〜５ｃにおい
て、各ブランチ部２〜４の先端開口を１８０°離れた二
箇所で挟むように、ボルト挿入孔６が配置されている。

【００２４】上記の３本のブランチ部２〜４は、集合部
７において互いに集合している。そして、この集合部７
の下流側に、排気出口８ａを有する出口側フランジ部８
が形成されている。この出口側フランジ部８には、図示
せぬ触媒コンバータが接続され、該触媒コンバータを介
して排気管に接続されるようになっている。ここで、上
記排気出口８ａは、内燃機関の後方（図１，図２の右
方）へ向かって開口しており、＃２気筒のブランチ部２
が、この排気出口８ａへ向かうように機関後方へ大きく
傾斜しているとともに、この＃２気筒用ブランチ部２に
滑らかに連続するように集合部７も後方へ向かって傾斜
している（図１参照）。尚、図２に示すように、集合部
７の下流側部分ならびに排気出口８ａは、僅かに下方へ
向かって傾斜している。

【００２５】上述したブランチ部２〜４、フランジ部
５、集合部７および出口側フランジ部８から大略構成さ
れる排気マニホルド１は、鋳鉄により各部一体に鋳造さ
れている。そして、その上面側に、さらに二次空気ギャ
ラリ１２を構成する通路部１１が一体に鋳造されてい
る。この通路部１１は、図３に示すように、上下方向に
細長い長円形断面形状の管状をなしており、かつ各気筒
のブランチ部２〜４の先端部上面を横切るように、気筒
列方向に沿って直線状に形成されている。この通路部１
１と各ブランチ部２〜４とが交差する部分においては、
図３に示すように、ブランチ部２〜４の上面の壁部と通
路部１１の下方の壁部とが実質的に一体となっている。
また、この実施例においては、上記通路部１１は、シリ
ンダヘッド側のフランジ部５に隣接して形成されてお
り、フランジ部５上縁と通路部１１下縁とが連続してい
る。尚、フランジ部５のフランジ面と上記通路部１１と
の間には、フランジ部５の厚肉部５ａ〜５ｃの肉厚にほ
ぼ相当する間隔が確保されている。

【００２６】上記通路部１１内部に形成される二次空気
ギャラリ１２は、各部で同一の断面形状を有し、かつそ
の前端つまり＃２気筒側の端部がプラグ１３によって閉
塞されているとともに、後端つまり＃６気筒側の端部
に、二次空気導入管接続部１４が設けられている。この
二次空気導入管接続部１４には、図２に示すように、金
属パイプからなる二次空気導入管１５がナット１６を介
して接続されるようになっている。尚、この二次空気導
入管１５は、図示せぬ上流側の端部が、二次空気供給用
のエアポンプに接続されている。

【００２７】また上記通路部１１と各ブランチ部２〜４
とが交差する部分には、図３に示すように、各ブランチ
部２〜４内の排気通路１８と上記二次空気ギャラリ１２
とを連通する二次空気供給孔１７がそれぞれ形成されて
いる。この二次空気供給孔１２は、例えば二次的にドリ
ル加工されたものであって、二次空気ギャラリ１２の下
部からブランチ部２〜４の先端開口へ向かって斜めに形
成されており、図示せぬシリンダヘッド側の排気ポート
へ向かって二次空気を噴射供給するようになっている。

【００２８】上記のように構成された排気マニホルド１
の外側面には、排気マニホルド１全体の曲げ剛性を高め
るための補強リブ１９が一体に鋳造されている。詳しく
は、＃２気筒のブランチ部２および集合部７の外側面に
亙って、フランジ部５近傍から出口側フランジ部８に達
するように、気筒列方向に連続した形で補強リブ１９が
設けられている。この補強リブ１９は、図２および図３
に示すように、ブランチ部２および集合部７の通路中心
線に沿うように位置し、かつこれらの外壁面からほぼ水
平方向へ所定量突出している。

【００２９】上記実施例の構成においては、二次空気
は、二次空気導入管１５を介して排気マニホルド１の二
次空気ギャラリ１２へ供給され、かつここで各気筒へ分
配されて、それぞれの二次空気供給孔１７を介して各ブ
ランチ部２〜４内の排気通路１８へ導入される。従っ
て、従来のように外部配管を介して各気筒へ二次空気を
導入する構成に比べて、エンジンルーム内での占有スペ
ースが非常に小さなものとなる。特に、上記構成では、
排気出口８ａが向かう内燃機関後端部に二次空気導入管
１５が配置されるので、エンジンルーム内でのレイアウ
トが非常に容易となる。

【００３０】また上記のように二次空気ギャラリ１２が
排気マニホルド１の内部通路として構成されることによ
り、各気筒へ分岐する二次空気通路つまり二次空気供給
孔１７の通路長が非常に短くなり、各気筒の排気脈動が
二次空気に確実に作用する。この結果、各気筒へ供給さ
れる二次空気流量が、二次空気供給孔１７の形成位置に
影響されずに、非常に均一なものとなる。

【００３１】図４および図５は、各気筒へ導入される二
次空気量ならびにその排気組成への影響を示したもので
あり、特に、図６に示した従来例と対比して、その特性
を示してある。これらの特性図に明らかなように、従来
の構成では、破線で示すように、一部気筒（例えば中央
の＃４気筒）に多量の二次空気が導入され、他の気筒
（例えば両端の＃２，＃６気筒）の二次空気量が相対的
に不足する。これに対し、上記実施例では、図４，図５
に実線で示すように、二次空気流量がほぼ均等となり、
所定の空燃比に相当する排気組成が各気筒で確実に得ら
れる。従って、排気中のＨＣが各気筒で確実に低減する
とともに、下流側に位置する触媒コンバータにおいて、
所期の触媒性能が得られる。また、過度の二次空気の導
入による排気マニホルド１の局部的な冷却が抑制され、
排気マニホルド１の温度差が小さなものとなる。

【００３２】また上記のように中空管状の通路部１１が
気筒列方向に沿って一体に鋳造された排気マニホルド１
においては、そのフランジ部５ならびに排気マニホルド
１全体として、気筒列方向に沿った剛性が大幅に向上
し、熱変形に伴う経時的な気筒列方向に沿った収縮に対
抗することができる。そのため、集合部７等における応
力集中による割れ等を防止できる。尚、一連に連続した
フランジ部５は、各気筒毎にずれることがないので、ボ
ルト挿入孔６に過度の余裕を与える必要がなくなり、シ
リンダヘッドに対する組付時における位置決めが容易と
なる。

【００３３】また上記構成では、フランジ部５と反対側
となる位置に補強リブ１９が設けられているため、排気
マニホルド１全体の気筒列方向の収縮に伴うフランジ部
５両端が浮き上がろうとする変形を効果的に抑制でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る排気マニホルドの一実施例を示
す一部断面の平面図。

【図２】同じく正面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図４】各気筒の二次空気量を従来のものと対比して示
す特性図。

【図５】各気筒の排気組成（空燃比相当として示す）を
従来のものと対比して示す特性図。

【図６】従来の排気マニホルドの一構成例を示す正面
図。

【符号の説明】

１…排気マニホルド ２〜４…ブランチ部 ５…フランジ部 ７…集合部 １１…通路部 １２…二次空気ギャラリ １７…二次空気供給孔 １９…補強リブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドの側面に取り付けられる
   複数気筒に亙って連続したフランジ部と、各気筒に対応
   して分岐形成され、かつそれぞれの先端が上記フランジ
   部に接続された複数のブランチ部と、この複数のブラン
   チ部が集合してなる集合部と、排気出口を有する出口側
   フランジ部と、各気筒のブランチ部の上面を横切るよう
   に気筒列方向に沿って略直線状をなす管状に形成され、
   かつ内部が二次空気ギャラリとなる通路部と、が一体に
   鋳造されているとともに、各ブランチ部内の排気通路と
   上記二次空気ギャラリとを連通するように、二次空気供
   給孔がそれぞれ形成されていることを特徴とする内燃機
   関の排気マニホルド。
2. 【請求項２】 上記通路部の一端部に、二次空気導入管
   が接続される接続部を備えていることを特徴とする請求
   項１記載の内燃機関の排気マニホルド。
3. 【請求項３】 上記通路部は、上記フランジ部に隣接し
   て形成されていることを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載の内燃機関の排気マニホルド。
4. 【請求項４】 上記排気出口が気筒列方向の一方に片寄
   っており、かつこの排気出口と反対側となるブランチ部
   の外側面から集合部の外側面に亙って、気筒列方向に延
   びた補強リブが一体に鋳造されていることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の排気マニホ
   ルド。