JPH108952A - 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、耐久性の向上を
図る。 【解決手段】 シリンダヘッド４と触媒装置６との間に
設けられる排気マニホルド１は、インナマニホルド１１
とアウタマニホルド２１との二重管構造を有している。
インナマニホルド１１とアウタマニホルド２１との間に
は、ほぼ一定の間隙が確保され、これが二次空気通路部
３１を形成している。インナマニホルド１１のインナブ
ランチ部１３ａ〜１３ｄには、二次空気通路部３１とイ
ンナブランチ部１３ａ〜１３ｄ内側の排気通路とを連通
する連通孔３２ａ〜３２ｄが開口形成されており、その
口径は、アウタマニホルド２１の二次空気導入口３３か
らの通路長に応じて、各気筒同一の二次空気流量となる
ように設定されている。

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、二重管構造を有する排気マニホルド
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４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４１の一構成例を示して
いる。この排気マニホルド４１は、一例として直列４気
筒機関用のものであって、排気ポートにそれぞれ接続さ
れるブランチ部４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄと集合
部４１ｅとが一体に鋳造されている。そして、斜め上方
位置に二次空気導入管４２が配置されているとともに、
この二次空気導入管４２から分岐した４本の分岐管４３
がそれぞれ各ブランチ部４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１
ｄに、例えばナット４４を介して接続されている。な
お、排気マニホルド４１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４２との熱膨張差を
吸収するために、各分岐管４３は、一般に、図示するよ
うに、比較的長く形成されている。

【０００４】また、排気通路の断熱等のために、排気管
を二重構造とすることが、例えば実開昭６３−５４８１
３号公報や特開平７−７１２４３号公報等に開示されて
いる。

【０００５】

【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４１の外部に、二次空気導
入管４２や分岐管４３からなる配管を設けた構成では、
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。特に、分岐管４３が上述のように長くなるの
で、エンジンルーム内でのレイアウトに制約を受ける。
また上記分岐管４３を個々に排気マニホルド４１に接続
しなければならないので、部品点数が多いとともに、組
付工程が繁雑となる。

【０００６】また、各分岐管４３は、上方へ延びている
ため、図示するようにシリンダヘッド４５上面のロッカ
カバー４６の近傍を通るが、この分岐管４３が排気熱に
より高温となるため、図示せぬロッカーカバーガスケッ
トに熱害を与えやすく、これを防止するためには、分岐
管４３とロッカーカバーガスケットとの間に、さらに遮
熱用カバーを設けなければならない、という不具合があ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、排
気マニホルドを二重管構造とし、その内部を通して二次
空気を分配するようにした。すなわち、この発明に係る
排気マニホルドは、排気ポートにそれぞれ接続される複
数のインナブランチ部が集合部から分岐形成されている
とともに、排気管が接続される排気出口部を有するイン
ナマニホルドと、上記インナブランチ部に対応する複数
のアウタブランチ部を有するとともに、上記インナマニ
ホルドとほぼ相似形状をなし、かつインナマニホルドの
外側をほぼ全体に亙って覆うとともに、各ブランチ部の
先端近傍および上記排気出口部の近傍でインナマニホル
ドに接合されて、該インナマニホルド外壁面との間に、
二次空気通路部となる間隙を形成するアウタマニホルド
と、このアウタマニホルドに形成され、かつ二次空気導
入管が接続される二次空気導入口と、上記インナブラン
チ部にそれぞれ開口形成され、上記二次空気通路部と各
インナブランチ部内側の排気通路とを連通する連通孔
と、を備えていることを特徴としている。

【０００８】二次空気導入用ポンプ等により上記二次空
気導入管に送り込まれた空気は、上記二次空気導入口か
らインナマニホルドとアウタマニホルドとの間の二次空
気通路部へ導入され、かつ各インナブランチ部周囲に形
成された各気筒毎に分岐した二次空気通路部に分配され
るとともに、連通孔を通して各気筒のインナブランチ部
内の排気通路に供給される。

【０００９】また請求項２の発明では、上記連通孔の開
口面積が、上記二次空気導入口から各連通孔までの二次
空気通路部の通路長に応じてそれぞれ設定されている。

【００１０】例えば請求項３のように、上記二次空気導
入口が、上記アウタマニホルドの機関前後方向の一側部
に配置されており、複数の連通孔は、この二次空気導入
口に近い気筒の連通孔の径が最も小さく形成され、かつ
最も遠い位置にある気筒に向かって徐々に大きく設定さ
れている。

【００１１】あるいは請求項４のように、上記二次空気
導入口が、上記アウタマニホルドの機関前後方向のほぼ
中央部に配置されており、この二次空気導入口に近い中
央部の気筒の連通孔の径が小さく、かつ前後両端の気筒
の連通孔の径が大きく設定されている。

【００１２】すなわち、二次空気導入口から各連通孔ま
での距離が大きいほど圧力が低下するが、上記のように
各連通孔の開口面積をその位置に応じて設定すれば、各
連通孔を通して各気筒に導入される二次空気流量は、ほ
ぼ等しいものとなる。

【００１３】

【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、二重管構造とした排気マニホルドの内部を
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。また、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
易となる。しかも、従来の金属製分岐管のようなロッカ
ーカバーガスケットに熱害を与える突出部をもたないた
め、遮熱用カバーを用いずロッカーカバーガスケットの
耐久性向上が図れる。

【００１４】また請求項２〜４の構成によれば、各連通
孔から各気筒に均等に二次空気が導入されるため、各気
筒の二次空気量が適切なものとなり、確実に排気浄化を
行うことができる。

【００１５】

【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。

【００１６】図１は、本発明に係る排気マニホルド１の
正面図、図２は、その断面図である。この排気マニホル
ド１は、一例として直列４気筒内燃機関用のものであっ
て、各気筒に対応する４本のブランチ部２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄを有し、かつそれぞれの先端のフランジ３がシ
リンダヘッド４の側面にガスケット９を介して取り付け
られるとともに、略中央に位置する下方を向いた単一の
排気出口部５にガスケット１０を介して触媒装置６が接
続されるようになっている。

【００１７】この排気マニホルド１は、図２に示すよう
に、内部を排気が通流するインナマニホルド１１と、こ
のインナマニホルド１１の外側を覆うアウタマニホルド
２１と、の二重管構造を有している。

【００１８】上記インナマニホルド１１は、中央の集合
部１２から４本のインナブランチ部１３ａ〜１３ｄが分
岐形成されており、それぞれの先端に上記のフランジ３
が溶接されているとともに、集合部１２が下方へ延び
て、その下端に、上記排気出口部５となる触媒装置６固
定用のフランジ１４が溶接されている。上記インナブラ
ンチ１３ａ〜１３ｄは、図２に示すように、シリンダヘ
ッド４から水平方向へ延び、かつ下方へ向かってほぼ９
０°湾曲して、集合部１２に合流している。また、機関
前後方向については、図１に示すように、集合部１２を
中心にしてほぼ対称形状をなしている。なお、このイン
ナマニホルド１１は、鋳造品ではなく、ステンレス等の
金属板のプレス成形品や金属管を溶接することにより構
成されている。

【００１９】また上記アウタマニホルド２１は、上記イ
ンナマニホルド１１とほぼ相似でかつ一回り大きな形状
をなしている。具体的には、４本のインナブランチ部１
３ａ〜１３ｄに個々に対応するように、中央の集合部２
２から４本のアウタブランチ部２３ａ〜２３ｄが分岐形
成されているとともに、各アウタブランチ部２３ａ〜２
３ｄが下方へ向かって湾曲している。各アウタブランチ
部２３ａ〜２３ｄは、対応するインナブランチ部１３ａ
〜１３ｄの外側を、ほぼ一定の間隙を保って個々に覆っ
ており、かつその先端縁は、図２に示すように、内周側
に折り曲げられているとともに、インナブランチ部１３
ａ〜１３ｄのフランジ３近傍に溶接されている。また、
アウタマニホルド２１の集合部２２は、インナマニホル
ド１１の集合部１２の外側を、やはりほぼ一定の間隙を
保って覆っており、その下端縁が、図２に示すように、
内周側に折り曲げられているとともに、インナマニホル
ド１１のフランジ１４近傍に溶接されている。つまり、
各アウタブランチ部２３ａ〜２３ｄおよび集合部２２
は、インナマニホルド１１のほぼ全体を覆っており、両
者間のほぼ一定の間隙によって、アウタマニホルド２１
の全体に連続した形で、密閉された二次空気通路部３１
が形成されている。なお、このアウタマニホルド２１
も、ステンレス等の金属板のプレス成形品や金属管を溶
接することにより構成されている。

【００２０】そして上記インナマニホルド１１の各イン
ナブランチ部１３ａ〜１３ｄのシリンダヘッド４寄りの
位置には、インナブランチ部１３ａ〜１３ｄ内の排気通
路と上記二次空気通路部３１とを連通するための連通孔
３２ａ〜３２ｄがそれぞれ開口形成されている。この連
通孔３２ａ〜３２ｄは、図２に示すように、各インナブ
ランチ部１３ａ〜１３ｄの上面側つまり湾曲部の外周側
に設けられている。また上記アウタマニホルド２１の機
関前後方向の後端部、つまり＃４気筒用アウタブランチ
部２３ｄの基部付近に、二次空気導入口３３が設けられ
ている。この二次空気導入口３３は、ナット状のコネク
タ３４を備えており、該コネクタ３４を介して、二次空
気導入管３５の先端が接続されている。この二次空気導
入管３５の基端は、図示せぬエアポンプに接続されてい
る。

【００２１】ここで上記連通孔３２ａ〜３２ｄの口径つ
まり開口面積は、上記二次空気導入口３３から各連通孔
３２ａ〜３２ｄまでの二次空気通路部１１の実質的な通
路長に応じてそれぞれ設定されている。具体的には、図
１に示すように、上記二次空気導入口３３に最も近い＃
４気筒の連通孔３２ｄの径が最も小さく設定され、かつ
最も遠い位置にある＃１気筒に向かって、＃３気筒の連
通孔３２ｃ、＃２気筒の連通孔３２ｂ、＃１気筒の連通
孔３２ａの順で徐々に大きくなっている。

【００２２】上記実施例の構成においては、図示せぬエ
アポンプにより二次空気導入管３５を通して二次空気導
入口３３へ供給された二次空気は、アウタマニホルド２
１とインナマニホルド１１との間の二次空気通路部３１
を通って図１の矢印のように４本のブランチ部２ａ〜２
ｄに分配され、かつそれぞれの連通孔３２ａ〜３２ｄを
介して、図２に示す矢印のように、各インナブランチ部
１３ａ〜１３ｄ内の排気通路に導入される。なお、二次
空気は、各ブランチ部２ａ〜２ｄに分かれた二次空気通
路部３１をシリンダヘッド４側へ向かって流れるので、
連通孔３２ａ〜３２ｄから出た二次空気は、排気ポート
４に向かって噴出し、排気と良好に混合する。ここで、
各気筒の連通孔３２ａ〜３２ｄには、各ブランチ部２ａ
〜２ｄの周囲に形成された分岐した４本の二次空気通路
部３１を通って二次空気が供給されるので、二次空気導
入口３３から各連通孔３２ａ〜３２ｄまでの通路長が大
きいほど圧力が低下するが、上記のように各連通孔３２
ａ〜３２ｄの開口面積がその通路長の影響を相殺するよ
うに設定されているので、各連通孔３２ａ〜３２ｄを通
して各気筒に導入される二次空気流量は、ほぼ等しいも
のとなる。

【００２３】このように上記実施例の排気マニホルド１
によれば、各気筒へ二次空気を分配するための二次空気
通路部３１が内部通路の形で構成されているため、外部
配管が、比較的太い二次空気導入管３５のみとなり、エ
ンジンルーム内での占有スペースが小さくなるととも
に、配管の折損等の虞れがなくなり、耐久性が向上す
る。また、従来の外部分岐配管によるものと同様に、各
気筒に均等に二次空気を導入することができ、確実に排
気浄化を行うことができる。また、上記二次空気通路部
３１は、インナマニホルド１１とアウタマニホルド２１
との間で断熱空気層の役目も果すため、上記インナマニ
ホルド１１の内側を通過する排気ガスが高温に維持さ
れ、二次空気による排気浄化作用が一層確実に得られる
とともに、下流側に位置する触媒装置６の昇温を促進で
きる。

【００２４】次に、図３は、本発明の異なる実施例を示
している。

【００２５】この実施例は、やはり直列４気筒内燃機関
用の排気マニホルド１に適用したものであって、インナ
マニホルド１１およびアウタマニホルド２１の基本的な
構成は上述した実施例と同様である。そして、この実施
例においては、アウタマニホルド２１に設けられる二次
空気導入口３３が、アウタマニホルド２１の集合部２２
上面つまり上記アウタマニホルド２１の機関前後方向の
ほぼ中央に配置されている。

【００２６】また、この二次空気導入孔３３の位置に対
応して、各気筒の連通孔３２ａ〜３２ｄの口径が設定さ
れている。つまり、上記二次空気導入口３３に近い＃２
気筒および＃３気筒の連通孔３２ｂ，３２ｃの径が小さ
く、またこれに対し、二次空気導入口１３から遠い＃１
気筒および＃４気筒の連通孔３２ａ，３２ｄの径が大き
く設定されている。なお、＃２気筒の連通孔３２ｂと＃
３気筒の連通孔３２ｃの径は互いに等しく、＃１気筒の
連通孔３２ａと＃４気筒の連通孔３２ｄの径は互いに等
しい。従って、この構成においても、前述した実施例と
同様に、各気筒に均等に二次空気を分配することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る直列４気筒内燃機関用の排気マ
ニホルドの正面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図３】この発明の他の実施例を示す排気マニホルドの
正面図。

【図４】従来の排気マニホルドの正面図。

【符号の説明】

１…排気マニホルド ２ａ〜２ｄ…ブランチ部 １１…インナマニホルド ２１…アウタマニホルド ３１…二次空気通路部 ３２ａ〜３２ｄ…連通孔 ３３…二次空気導入口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ポートにそれぞれ接続される複数の
   インナブランチ部が集合部から分岐形成されているとと
   もに、排気管が接続される排気出口部を有するインナマ
   ニホルドと、 上記インナブランチ部に対応する複数のアウタブランチ
   部を有するとともに、上記インナマニホルドとほぼ相似
   形状をなし、かつインナマニホルドの外側をほぼ全体に
   亙って覆うとともに、各ブランチ部の先端近傍および上
   記排気出口部の近傍でインナマニホルドに接合されて、
   該インナマニホルド外壁面との間に、二次空気通路部と
   なる間隙を形成するアウタマニホルドと、 このアウタマニホルドに形成され、かつ二次空気導入管
   が接続される二次空気導入口と、 上記インナブランチ部にそれぞれ開口形成され、上記二
   次空気通路部と各インナブランチ部内側の排気通路とを
   連通する連通孔と、 を備え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】 上記連通孔の開口面積が、上記二次空気
   導入口から各連通孔までの二次空気通路部の通路長に応
   じてそれぞれ設定され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】 上記二次空気導入口が、上記アウタマニ
   ホルドの機関前後方向の一側部に配置されており、複数
   の連通孔は、この二次空気導入口に近い気筒の連通孔の
   径が最も小さく形成され、かつ最も遠い位置にある気筒
   に向かって徐々に大きく設定されていることを特徴とす
   る請求項２記載の内燃機関の排気マニホルド。
4. 【請求項４】 上記二次空気導入口が、上記アウタマニ
   ホルドの機関前後方向のほぼ中央部に配置されており、
   この二次空気導入口に近い中央部の気筒の連通孔の径が
   小さく、かつ前後両端の気筒の連通孔の径が大きく設定
   されていることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の
   排気マニホルド。