(57)【要約】【課題】エキゾーストマニホールドのコンパクト化および放熱面積を確保しうる、エキゾーストマニホールドの冷却構造を提供すること。【解決手段】多気筒内燃機関から排出される排気ガスを排気管に導出するエキゾーストマニホールドの冷却構造であって、内部にウォータジャケット３２を含んだ水冷部３０を備え、エキゾーストマニホールドは、内燃機関の各気筒の排気ポートから排出された排気ガスを前記排気管側に導く管体を備え、管体は、各排気ポートに接続される複数の支管１４，１６，１８，２０が集合部で主管２２にまとめられてなり、水冷部は、前記各支管１４，１６，１８，２０内において排気ガス流を２分するように各支管１４，１６，１８，２０に内装されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒内燃機関から排出される排気ガスを排気管に導出するエキゾーストマニホールドの冷却構造であって、
内部にウォータジャケットを含んだ水冷部を備え、
前記エキゾーストマニホールドは、前記内燃機関の各気筒の排気ポートから排出された排気ガスを前記排気管側に導く管体を備え、
前記水冷部は、前記管体内において排気ガス流を２分するように前記管体に内装されていることを特徴とする、エキゾーストマニホールドの冷却構造。
【請求項２】
請求項１に記載のエキゾーストマニホールドの冷却構造において、
前記管体は、前記各排気ポートに接続される複数の支管が集合部で主管にまとめられてなり、
前記水冷部は、前記各支管内において排気ガス流を２分するように前記各支管に内装されていることを特徴とする、エキゾーストマニホールドの冷却構造。
【請求項３】
請求項１に記載のエキゾーストマニホールドの冷却構造において、
前記管体は、前記各排気ポートに接続される複数の支管が集合部で主管にまとめられてなり、
前記水冷部は、前記主管内において排気ガス流を２分するように前記主管に内装されていることを特徴とする、エキゾーストマニホールドの冷却構造。
【請求項４】
多気筒内燃機関から排出される排気ガスを排気管に導出するエキゾーストマニホールドの冷却構造であって、
内部にウォータジャケットを含んだ水冷部を備え、
前記エキゾーストマニホールドは、水平方向に沿って複数のピースに分割され、
前記水冷部は、前記エキゾーストマニホールト内において排気ガス流を２分するように特定のピースに内装されていることを特徴とする、エキゾーストマニホールドの冷却構造。
【請求項５】
多気筒内燃機関から排出される排気ガスを排気管に導出するエキゾーストマニホールドの冷却構造であって、
内部にウォータジャケットを含んだ水冷部を備え、
前記エキゾーストマニホールドは、前記内燃機関の各気筒の排気ポートに接続される複数の支管が集合部で主管にまとめられてなる管体を備え、
前記水冷部は、前記管体の隣り合う支管同士で区画される各股部内部を仕切るように設けられていることを特徴とする、エキゾーストマニホールドの冷却構造。
【請求項６】
多気筒内燃機関から排出される排気ガスを排気管に導出するエキゾーストマニホールドの冷却構造であって、
内部にウォータジャケットを含んだ水冷部を備え、
前記エキゾーストマニホールドは、前記内燃機関の各気筒の排気ポートに接続される複数の支管が集合部で主管にまとめられてなる管体を備え、
前記水冷部は、前記管体の隣り合う支管同士で区画される各仕切空間に設けられていることを特徴とする、エキゾーストマニホールドの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒内燃機関から排出される排気ガスを排気管に導出するエキゾーストマニホールドの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
エキゾーストマニホールドにおいては、亀裂やガス漏れが発生することのないように、エキゾーストマニホールド内の高温の排気ガスを冷却し、エキゾーストマニホールドの温度上昇を抑制する必要がある。
【０００３】
そこで、特許文献１では、エンジンのエキゾーストマニホールド内部に排気ガス冷却用のパイプを配設した、冷却パイプ付きエキゾーストマニホールドが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、高負荷での排気ガス規制の対応として、理論空燃比の領域（λ＝１領域）を拡大するために、排気系、特にエキゾーストマニホールドの水冷構造が必要となっているが、以下の問題点が指摘されている。
【０００６】
（１）水冷構造が初期触媒暖機時のエミション低減として必要なエキゾーストマニホールドのコンパクト化に相反している。このように触媒暖機性が悪化するのは、水冷部を設置することによりエキゾーストマニホールドが大型化し、触媒をエンジンに近接して配置することが難しくなるからである。
【０００７】
（２）水冷のみで排気ガスの温度を低減すると、ラジエータ容量が不足し、エキゾーストマニホールドの空冷面積も確保したいが、コンパクト化に相反する。このようにラジエータの放熱容量が不足（オーバーヒート）するのは、エキゾーストマニホールドの外表面を水冷化する従来方式では、放熱面積が縮小して空気中への放熱量が低下し、その分だけ水冷に頼るため、冷却水の吸収熱量が増加してラジエータ容量の不足に至るからである。
【０００８】
（３）エキゾーストマニホールドをコンパクト化することにより排気干渉が悪化し、エンジンの出力性能が低下する。このようにエンジン出力性能が低下するのは、エキゾーストマニホールドをコンパクト化するために排気ポートに接続する支管の排気ポートからの独立長を縮小する必要があり、排気干渉および脈動が悪化するからである。
【０００９】
そこで、本発明の第１の目的は、エキゾーストマニホールドのコンパクト化および放熱面積を確保しうる、エキゾーストマニホールドの冷却構造を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第２の目的は、エンジン出力性能の低下を防止しうる、エキゾーストマニホールドの冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の局面にかかるエキゾーストマニホールドの冷却構造は、多気筒内燃機関から排出される排気ガスを排気管に導出するエキゾーストマニホールドの冷却構造であって、内部にウォータジャケットを含んだ水冷部を備え、前記エキゾーストマニホールドは、前記内燃機関の各気筒の排気ポートから排出された排気ガスを前記排気管側に導く管体を備え、前記水冷部は、前記管体内において排気ガス流を２分するように前記管体に内装されている。
【００１２】
ある態様では、前記管体は、前記各排気ポートに接続される複数の支管が集合部で主管にまとめられてなり、前記水冷部は、前記各支管内において排気ガス流を２分するように前記各支管に内装されている。
【００１３】
他の態様では、前記管体は、前記各排気ポートに接続される複数の支管が集合部で主管にまとめられてなり、前記水冷部は、前記主管内において排気ガス流を２分するように前記主管に内装されている。
【００１４】
本発明の第２の局面にかかるエキゾーストマニホールドの冷却構造は、多気筒内燃機関から排出される排気ガスを排気管に導出するエキゾーストマニホールドの冷却構造であって、内部にウォータジャケットを含んだ水冷部を備え、前記エキゾーストマニホールドは、水平方向に沿って複数のピースに分割され、前記水冷部は、前記エキゾーストマニホールト内において排気ガス流を２分するように特定のピースに内装されている。
【００１５】
本発明の第３の局面にかかるエキゾーストマニホールドの冷却構造は、多気筒内燃機関から排出される排気ガスを排気管に導出するエキゾーストマニホールドの冷却構造であって、内部にウォータジャケットを含んだ水冷部を備え、前記エキゾーストマニホールドは、前記内燃機関の各気筒の排気ポートに接続される複数の支管が集合部で主管にまとめられてなる管体を備え、前記水冷部は、前記管体の隣り合う支管同士で区画される各股部内部を仕切るように設けられている。
【００１６】
本発明の第４の局面にかかるエキゾーストマニホールドの冷却構造は、多気筒内燃機関から排出される排気ガスを排気管に導出するエキゾーストマニホールドの冷却構造であって、内部にウォータジャケットを含んだ水冷部を備え、前記エキゾーストマニホールドは、前記内燃機関の各気筒の排気ポートに接続される複数の支管が集合部で主管にまとめられてなる管体を備え、前記水冷部は、前記管体の隣り合う支管同士で区画される各仕切空間に設けられている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、エキゾーストマニホールドのコンパクト化および放熱面積を確保できる。また、エンジン出力性能の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる冷却構造が適用されるエキゾーストマニホールドの外観構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ１−Ａ１線に沿う断面図である。
【図３】図２のＡ２−Ａ２線に沿う断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる冷却構造が適用されるエキゾーストマニホールドの外観構成を示す斜視図である。
【図５】図４のＢ１−Ｂ１線に沿う断面図である。
【図６】図５のＢ１−Ｂ１線に沿う断面図である。図６は図２のＢ２−Ｂ２線に沿う断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態にかかる冷却構造が適用されるエキゾーストマニホールドの外観構成を示す斜視図である。
【図８】同エキゾーストマニホールドの分解斜視図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態にかかるエキゾーストマニホールドの冷却構造を示す断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態にかかるエキゾーストマニホールドの冷却構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態にかかる冷却構造が適用されるエキゾーストマニホールド１０の外観構成を示す斜視図である。図２は図１のＡ１−Ａ１線に沿う断面図である。図３は図２のＡ２−Ａ２線に沿う断面図である。
【００２１】
図１に示すエキゾーストマニホールド１０は、図示しない４気筒エンジンから排出される排気ガスを図示しない排気管に導出するためのものであって、上記エンジンの各気筒の排気ポートから排出された排気ガスを上記排気管側に導く管体１２を備えている。
【００２２】
管体１２は、上記各排気ポートに接続される４本の支管１４，１６，１８，２０が集合部で主管２２にまとめられてなる。第１支管１４の排気ガス流上流側端部は、第１気筒の排気ポートに接続される。第２支管１６の排気ガス流上流側端部は、第２気筒の排気ポートに接続される。第３支管１８の排気ガス流上流側端部は、第３気筒の排気ポートに接続される。第４支管２０の排気ガス流上流側端部は、第４気筒の排気ポートに接続される。これら第１〜第４支管１４，１６，１８，２０の各排気ガス流下流側端部は、主管２２に接続されている。
【００２３】
図２および図３を参照して、上記管体１２の第３支管１８には、水冷部３０が内装されている。この水冷部３０は、内部にウォータジャケット３２を含んでおり、第３支管１８内において排気ガス流を上下に２分し、排気ガスからの熱を、ウォータジャケット３２を挟んだ上下方向の２方向から受けるように構成されている。なお、特に図示していないが、第１、第２および第４支管１４，１６，２０にも、第３支管１８と同様に、内部にウォータジャケット３２を含む水冷部３０が内装されている。
【００２４】
上記構成において、内部にウォータジャケット３２を含む水冷部３０を、第１〜第４支管１４，１６，１８，２０内において排気ガス流を上下に２分するように第１〜第４支管１４，１６，１８，２０に内装しているので、第１〜第４支管１４，１６，１８，２０内の各水冷部３０は、第１〜第４支管１４，１６，１８，２０内を流れる排気ガスからの熱を、ウォータジャケット３２を挟んだ上下方向の２方向から受けることになる。この２方向から排気ガスの熱を受ける第１〜第４支管１４，１６，１８，２０内の各水冷部３０は、熱伝達係数が大きいため、小スペースの下で効率的に排気ガスの冷却が可能となる。そのため、エキゾーストマニホールド１０全体をコンパクト化できる。また、空気への放熱面積が確保できる。その結果、空冷および水冷の併用が可能となる。
【００２５】
（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態にかかる冷却構造が適用されるエキゾーストマニホールド１０の外観構成を示す斜視図である。図５は図４のＢ１−Ｂ１線に沿う断面図である。図６は図５のＢ２−Ｂ２線に沿う断面図である。
【００２６】
図４〜図６を参照して、本実施の形態の特徴は、内部にウォータジャケット３２を含む水冷部３０が、管体１２の主管２２内において排気ガス流を上下に２分するように主管２２に内装され、この水冷部３０が、主管２２内を流れる排気ガスの熱を、ウォータジャケット３２を挟んだ上下方向の２方向から受けるよう構成されている点にあり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００２７】
このように、内部にウォータジャケット３２を含む水冷部３０を、主管２２内において排気ガス流を上下に２分するように主管２２に内装しているので、主管２２内の水冷部３０は、主管２２内を流れる排気ガスからの熱を、ウォータジャケット３２を挟んだ上下方向の２方向から受けることになる。この２方向から排気ガスの熱を受ける主管２２内の水冷部３０は、熱伝達係数が大きいため、小スペース下で効率的に排気ガスの冷却が可能となる。
【００２８】
それゆえ、第１の実施の形態と同様の作用・効果を奏する。
【００２９】
（第３の実施の形態）
図７は本発明の第３の実施の形態にかかる冷却構造が適用されるエキゾーストマニホールド１０の外観構成を示す斜視図である。図８はエキゾーストマニホールド１０の分解斜視図である。
【００３０】
図７および図８を参照して、本実施の形態においては、エキゾーストマニホールド１０は、水平方向に沿ってアッパピース４０、ミドルピース４２およびロアピース４４の３つのピースに３分割されており、ミドルピース４２に対して上下方向からアッパピース４０およびロアピース４４を組み合わせることにより、第１〜第４支管１４，１６，１８，２０が集合部で主管２２にまとめられてなる管体１２が構成される。
【００３１】
図８に示すように、ミドルピース４２には、第１支管形成部４６、第２支管形成部４８、第３支管形成部５０および第４支管形成部５２ならびに主管形成部５４が設けられている。これら第１〜第４支管形成部４６，４８，５０，５２および主管形成部５４を結ぶ掌状の空間内には、上記の水冷部３０が嵌め込まれている。これにより、ミドルピース４２に対して上下方向からアッパピース４０およびロアピース４４を組み合わせて管体１２を組み立てると、上記水冷部３０が、管体１２内において排気ガス流を２分するように管体１２に内装されることになる。なお、図８においては、水冷部３０内に備えられたウォータジャケットの図示を省略している。
【００３２】
上記構成において、水冷部３０を、管体１２内において排気ガス流を２分するように管体１２に内装しているので、管体１２内の水冷部３０は、断面視で管体１２（第１〜第４支管１４，１６，１８，２０および主管２２）内を流れる排気ガスからの熱を、ウォータジャケットを挟んだ２方向から受けることになる。この２方向から排気ガスの熱受ける管体１２内の水冷部３０は、熱伝達係数が大きいため、小スペース下で効率的に排気ガスの冷却が可能となる。
【００３３】
したがって、第１の実施の形態と同様の作用・効果を奏することに加えて、以下の作用・効果を奏する。
【００３４】
エンジンの各気筒の排気ポートに接続される第１〜第４支管１４，１６，１８，２０では、それぞれ、排気ガス流が２分して主管２２に合流するように水冷部３０で第１〜第４支管１４，１６，１８，２０が仕切られ、第１〜第４支管１４，１６，１８，２０を流れる排気ガスが合流する主管２２では、合流した第２および第３支管１６，１８の排気ガス流と合流した第１および第４支管１４，２０の排気ガス流とに２分されるように水冷部３０で主管２２が仕切られているので、排気干渉を低減することができる。その結果、エンジン出力性能が向上する。
【００３５】
（第４の実施の形態）
図９は本発明の第４の実施の形態にかかるエキゾーストマニホールド１０の冷却構造を示す断面図である。
【００３６】
図９を参照して、本実施の形態の特徴は、管体１２の隣り合う第１および第２支管１４，１６同士で区画される第１仕切空間６０、管体１２の隣り合う第２および第３支管１６，１８同士で区画される第２仕切空間６２、ならびに管体１２の隣り合う第３および第４支管１８，２０同士で区画される第３仕切空間６４に、それぞれ、内部にウォータジャケット３２を含む水冷部３０が設けられている点にある。
【００３７】
このように、内部にウォータジャケット３２を含む水冷部３０を、管体１２の隣り合う支管１４，１６、１６，１８および１８，２０同士で区画される各仕切空間６０，６２，６４に設けているので、第１仕切空間６０内の水冷部３０は、第１および第２支管１４，１６を流れる排気ガスの熱を、ウォータジャケット３２を挟んで両側から受け、第２仕切空間６２内の水冷部３０は、第２および第３支管１６，１８を流れる熱を、ウォータジャケット３２を挟んで両側から受け、第３仕切空間６４内の水冷部３０は、第３および第４支管１８，２０を流れる排気ガスの熱を、ウォータジャケット３２を挟んで両側から受けることになる。
【００３８】
したがって、第１の実施の形態と同様の作用・効果を奏することに加えて、以下の作用・効果を奏する。
【００３９】
各仕切空間６０，６２，６４内に水冷部３０を設けた分、第１〜第４支管１４，１６，１８，２０の各排気ポートからの独立長を長くすることができるので、排気干渉が改善される。それゆえ、エンジン出力性能が向上する。
【００４０】
（第５の実施の形態）
図１０は本発明の第５の実施の形態にかかるエキゾーストマニホールド１０の冷却構造を示す断面図である。
【００４１】
図１０を参照して、本実施の形態は、エキゾーストマニホールド１０のブランチの股部で熱伝達係数が大きいことに着目してなされたものであって、その特徴は、管体１２の隣り合う第１および第２支管１４，１６同士で区画される第１股部７０の内部、管体１２の隣り合う第２および第３支管１６，１８同士で区画される第２股部７２の内部、ならびに管体１２の第３および第４支管１８，２０同士で区画される第３股部７４の内部に、それぞれ、内部にウォータジャケット３２を含む水冷部３０が仕切るように設けられている点にある。
【００４２】
このように、内部にウォータジャケット３２を含む水冷部３０を、管体１２の隣り合う支管１４，１６、１６，１８および１８，２０同士で区画される各股部７０，７２，７４内部に仕切るように設けているので、第１股部７０内の水冷部３０は、第１および第２支管１４，１６を流れる排気ガスの熱を、ウォータジャケット３２を挟んで両側から受け、第２股部７２内の水冷部３０は、第２および第３支管１６，１８を流れる排気ガスの熱を、ウォータジャケット３２を挟んで両側から受け、第３股部７４内の水冷部３０は、第３および第４支管１８，２０を流れる各排気ガスの熱を、ウォータジャケット３２を挟んで両側から受けることになる。
【００４３】
したがって、第１の実施の形態と同様の作用・効果を奏することに加えて、以下の作用・効果を奏する。
【００４４】
各股部７０，７２，７４内に水冷部３０を設けた分、第１〜第４支管１４，１６，１８，２０の各排気ポートからの独立長を長くすることができ、排気干渉が改善されてエンジン出力性能が向上する。
【００４５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００４６】
第１および第２の実施の形態においては、内部にウォータジャケットを含んだ水冷部に関して、排気ガス流を上下に２分し、排気ガスからの熱を、ウォータジャケットを挟んだ上下方向の２方向から受けるように構成した例について記載した。しかし、本発明はそのような構成には限定されない。内部にウォータジャケットを含んだ水冷部に関して、排気ガス流を左右に２分し、排気ガスからの熱を、ウォータジャケットを挟んだ左右方向の２方向から受けるように構成してもよい。
【００４７】
また、第４の実施の形態で記載した冷却構造と、第５の実施の形態で記載した冷却構造とを組み合わせてもかまわない。
【００４８】
その他、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加えうることは勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  エキゾーストマニホールド
１２  管体
１４，１６，１８，２０  支管
２２  主管２２
３０  水冷部
３２  ウォータジャケット
６０，６２，６４  仕切空間
７０，７２，７４  股部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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