(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気行程が互いに連続しない２つの気筒群に分け、
各気筒にそれぞれ連通する排気管部と、前記排気管部が前記気筒群毎に合流する合流部と、前記各合流部が集合する集合部とからなる多気筒内燃機関の排気マニホルドにおいて、
該排気マニホルドは、表半体，仕切体，裏半体の３枚の板金製部材を互いに突き合わせて構成され、
前記排気管部と合流部が前記表半体または前記裏半体のいずれか一方と前記仕切体とで形成され、
前記仕切体に形成される切欠きによって前記合流部を集合させて前記表半体と前記裏半体とで前記集合部が形成されたことを特徴とする多気筒内燃機関の排気マニホルド。
【請求項２】
排気行程が互いに連続しない内外２つの気筒群に分け、
内側気筒群にそれぞれ連通する内側排気管部と、外側気筒群にそれぞれ連通する外側排気管部と、前記内側排気管部が合流する内側合流部と、前記外側排気管部が合流する外側合流部と、前記内側合流部と前記外側合流部とが集合する集合部とからなる多気筒内燃機関の排気マニホルドにおいて、
該排気マニホルドは、表半体，仕切体，裏半体の３枚の板金製部材を互いに突き合わせて構成され、
前記内側排気管部と前記内側合流部が前記表半体と前記仕切体で形成され、
前記外側排気管部と前記外側合流部が前記裏半体と前記仕切体で形成され、
前記仕切体に形成される切欠きによって前記合流部を集合させて前記表半体と前記裏半体とで前記集合部が形成されたことを特徴とする多気筒内燃機関の排気マニホルド。
【請求項３】
前記仕切体は、前記表半体および前記裏半体よりも板厚を厚く形成するとともに、
前記仕切体と前記裏半体との下面に消音室が配置され、
前記表半体側の合流部における前記仕切体に連通孔が形成され前記消音室と連通されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の多気筒内燃機関の排気マニホルド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒内燃機関の排気マニホルドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒内燃機関においては、排気干渉を避けるため、複数の気筒を排気行程が互いに連続しない２つの気筒群に分け、各気筒にそれぞれ連通する排気管を前記気筒群毎に集合する構造を採用している。
かかる構造の排気マニホルドは一般に鋳鉄製であるが、重量が増すので、板金部材の突き合わせで構成される例が提案されている。
【０００３】
その一例である特公昭６３−２６２５２号公報に記載された排気マニホルドを図12に示す。
図12は排気マニホルド01の集合部分の分解斜視図であり、上側半割体02，仕切体03，下側半割体04の３枚の板金部材の突き合わせにより構成される。
【０００４】
上側半割体02は、上方へ略半円筒状に膨出した平行な４本の半割壁02ａ，02ｂ，02ｃ，02ｄと、内側２本の半割壁02ｂ，02ｃが合流した合流半割壁02ｅとからなり、外側２本の半割壁02ａ，02ｄの内部は合流半割壁02ｅの内部とは連通せず単に内側２本の半割壁02ｂ，02ｃの外側に張り出しているに過ぎない。
【０００５】
一方下側半割体04は、下方へ略半円筒状に膨出した平行な４本の半割壁04ａ，04ｂ，04ｃ，04ｄと、外側２本の半割壁04ａ，04ｄが合流した合流半割壁04ｅとからなり、内側２本の半割壁04ｂ，04ｃの内部は合流半割壁04ｅの内部とは連通せず単に外側２本の半割壁04ａ，04ｄの内側に挟まれているに過ぎない。
【０００６】
そして仕切板03は、平行な４本の半円筒状をした半割壁03ａ，03ｂ，03ｃ，03ｄと偏平板状の合流仕切板03ｅとからなり、内側２本の半割壁03ｂ，03ｃは下方へ膨出し、外側２本の半割壁03ａ，03ｄは上方へ膨出している。
【０００７】
以上の３枚の上側半割体02，仕切体03，下側半割体04を図12に示す順に上下重ね突き合わせると、上側半割体02の内側２本の半割壁02ｂ，02ｃと仕切板03の内側２本の半割壁03ｂ，03ｃとが合体して内側２本の排気管が構成され、合流半割壁02ｅと合流仕切板03ｅとでこれら内側２本の排気管が合流する内側合流部が構成され、下側半割体04の外側２本の半割壁04ａ，04ｄと仕切板03の外側２本の半割壁03ａ，03ｄとが合体して外側２本の排気管が構成され、合流半割壁04ｅと合流仕切板03ｅとでこれら外側２本の排気管が合流する外側合流部が構成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
板金部材の突き合わせにより排気マニホルド01を構成するので、比較的軽量にできるが、個々の排気管を見ると、互いに合体した半割壁の一方の側にさらに半割壁が重なって２層をなしている。
【０００９】
したがって１層の半割壁が十分な強度・剛性の板厚を確保するようにすると、２層の半割壁は必要以上の板厚となり、無駄に重量だけが増加してしまう。
全体的に板厚を適当な薄肉に形成できないので、始動直後の排気ガスの温度が排気ガス浄化用触媒装置（触媒コンバータ）に伝導しにくく触媒の活性化が遅れ早期の排気ガス浄化が困難である。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、十分な強度・剛性を確保しつつ全体的に薄肉の板厚として軽量化を図るとともに触媒の早期活性化が容易な板金製の排気マニホルドを提供する点にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するために、本発明は、排気行程が互いに連続しない２つの気筒群に分け、各気筒にそれぞれ連通する排気管部と、前記排気管部が前記気筒群毎に合流する合流部と、前記各合流部が集合する集合部とからなる多気筒内燃機関の排気マニホルドにおいて、該排気マニホルドは、表半体，仕切体，裏半体の３枚の板金製部材を互いに突き合わせて構成され、前記排気管部と合流部が前記表半体または前記裏半体のいずれか一方と前記仕切体とで形成され、前記仕切体に形成される切欠きによって前記合流部を集合させて前記表半体と前記裏半体とで前記集合部が形成された多気筒内燃機関の排気マニホルドとした。
【００１２】
排気マニホルドを３枚の板金製部材で構成し、その排気管部と合流部を表半体または裏半体のいずれか一方と仕切板とで全体を１層の板部材で形成されるので、十分な強度・剛性を確保できる範囲で全体的に板厚を薄肉化して軽量化を図り、触媒の早期活性化を容易にすることができる。
【００１３】
また排気行程が互いに連続しない内外２つの気筒群に分け、内側気筒群にそれぞれ連通する内側排気管部と、外側気筒群にそれぞれ連通する外側排気管部と、前記内側排気管部が合流する内側合流部と、前記外側排気管部が合流する外側合流部と、前記内側合流部と前記外側合流部とが集合する集合部とからなる多気筒内燃機関の排気マニホルドにおいて、該排気マニホルドは、表半体，仕切体，裏半体の３枚の板金製部材を互いに突き合わせて構成され、前記内側排気管部と前記内側合流部が前記表半体と前記仕切体で形成され、前記外側排気管部と前記外側合流部が前記裏半体と前記仕切体で形成され、前記仕切体に形成される切欠きによって前記合流部を集合させて前記表半体と前記裏半体とで前記集合部が形成されたことを特徴とする多気筒内燃機関の排気マニホルドとした。
【００１４】
排気管部が排気干渉を避ける内外気筒群に分けて群毎に合流する構成の排気マニホルドであり、スペース効率の良いレイアウトが可能であり、軽量化および触媒の早期活性化を維持することができる。
【００１５】
上記多気筒内燃機関の排気マニホルドにおいて、前記仕切体は、前記表半体および前記裏半体よりも板厚が厚い構成とすることで、排気マニホルドの必要な強度・剛性を維持しつつ排気マニホルドの全体の平均的な板厚を薄くして軽量化を図ることができる。
【００１６】
前記多気筒内燃機関の排気マニホルドにおいて、前記仕切体と前記裏半体との下面に消音室が配置され、前記表半体側の合流部における前記仕切体に連通孔が形成され前記消音室と連通されることで、最も高温となる合流部の結合剛性を確保することができる。
【００１７】
また仕切体が表裏半体より板厚を厚く構成したものでは、該仕切体に消音室が配置されて排気マニホルド全体の強度を維持することが容易にでき、また該仕切体に消音室に通じる連通孔を形成するため、共鳴効果を得るに必要な連通孔の長さを容易に確保することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図11に図示し説明する。
本実施の形態に係る自動車１は、ＦＦ（フロントエンジンフロントドライブ）車であり、図１はその車体前部における内燃機関10の配置状態を示す概略側面図である。
【００１９】
ボンネット２の下方の機関室３内において、前方のラジエータ４と後方のダッシュボード５との間に直列４気筒の内燃機関10が横置きに搭載されており、直列に気筒が配列されたシリンダブロック11は後方に傾斜している。
後傾したシリンダブロック11の上部のシリンダヘッド12からは前方へ吸気マニホルド15が延出し、後方へ排気マニホルド20が延出している。
【００２０】
車体に対して横置きに搭載された直列４気筒の内燃機関10の４つの気筒を右側（車両進行方向に向いて右側）から順に第１，第２，第３，第４気筒とすると、第１気筒と第４気筒が排気行程の連続しない気筒群を構成し、同様に第２気筒と第３気筒が排気行程の連続しない別の気筒群を構成する。
【００２１】
かかる直列４気筒の内燃機関10のシリンダヘッド12から第１，第２，第３，第４気筒毎に第１，第２，第３，第４排気管21，22，23，24が後方へ延出している。
４本の第１，第２，第３，第４排気管21，22，23，24は、その基端部が共通の横長板状のヘッドフランジ25に嵌め合い支持されてシリンダヘッド12に接続される。
【００２２】
第１，第２，第３，第４排気管21，22，23，24は、ヘッドフランジ25から後方へ延出し、下方に湾曲して内側の第２，第３排気管22，23どうしおよび外側の第１，第４排気管21，24どうしがそれぞれ中央の合流部26で合流し、さらに合流部26どうしが集合部27で集合しており、かかる排気マニホルド20の下流端の集合部27には接続フランジ28を介して１本の集合排気管29に接続され、集合排気管29の下流には触媒コンバータ30が連接されている。
【００２３】
排気マニホルド20は、図４に図示するように表半体31，仕切体32，裏半体33の３枚の板金製のプレートを突き合わせて形成されている。
図５および図６を参照して表半体31は、内側２本の第２，第３排気管22，23の表側（上側）第２，第３半割壁31ａ，31ｂ、合流部26の表側合流半割壁31ｅおよび集合部27の表側集合半割壁31ｆを構成するものであり、表側第２，第３半割壁31ａ，31ｂは隣り合って連接して平行で同じように湾曲している。
【００２４】
図７および図８を参照して仕切体32は、内側２本の第２，第３排気管22，23の裏側（下側）第２，第３半割壁32ａ，32ｂが連接して構成され、外側２本の第１，第４排気管21，24の表側第１，第４半割壁32ｃ，32ｄが前記裏側第２，第３半割壁32ａ，32ｂの外側に離れて構成され、各半割壁32ａ，32ｂ，32ｃ，32ｄが１つに集まるようにして延出した合流仕切部32ｅが下流側に構成され合流部26に相当し、全体的に湾曲している。
【００２５】
合流仕切部32ｅの下流側の集合部27に相当する部分は、切欠き32ｆが形成されており、同切欠き32ｆより上流側の合流仕切部32ｅに２か所連通孔32ｇ，32ｈが形成されている。
【００２６】
図９および図10を参照して裏半体33は、外側２本の第１，第４排気管21，24の裏側第１，第４半割壁33ｃ，33ｄが、合流部26の裏側合流半割壁33ｅから左右に分岐して構成されて全体的に湾曲しており、裏側合流半割壁33ｅより下流に集合部27の裏側集合半割壁33ｆが形成されている。
【００２７】
裏側合流半割壁33ｅの中央には酸素センサーの取付孔33ｇが形成されている。同裏半体33と表半体31は、その板厚を同じくしているが、仕切体32は表裏半体31，33より板厚が厚い剛性の高い板金製プレートである。
【００２８】
以上の表半体31，仕切体32，裏半体33を、図４に示すように所定の位置関係で上から順に重ねるようにして突き合わせ互いに溶接すると、表半体31の表側第２，第３半割壁31ａ，31ｂと仕切体32の裏側第２，第３半割壁32ａ，32ｂが合体して内側２本の第２，第３排気管22，23が形成され、裏半体33の裏側第１，第４半割壁33ｃ，33ｄと仕切体32の表側第１，第４半割壁32ｃ，32ｄが合体して外側２本の第１，第４排気管21，24が形成される。
【００２９】
また表半体31の表側合流半割壁31ｅと裏半体33の裏側合流半割壁33ｅとが仕切体32の合流仕切部32ｅを中央に挟んで合体して、表側に内側の第２，第３排気管22，23の合流する内側合流部26ａと裏側に外側の第１，第４排気管21，24の合流する外側合流部26ｂが形成され、内側合流部26ａと外側合流部26ｂが合流仕切部32ｅにより分割されているが、その下流において切欠き32ｆによって両者は集合し、したがって集合部27は、表側集合半割壁31ｆと裏半体33の裏側集合半割壁33ｆにより形成されている。
【００３０】
互いに排気行程が連続しない内側気筒に連通した第２，第３排気管22，23は、内側合流部26ａで連通し、同様に互いに排気行程が連続しない外側気筒に連通した第１，第４排気管21，24は外側合流部26ｂで連通しているので、排気の干渉は回避されており、内外合流部26ａ，26ｂは仕切体32の切欠き32ｆによって集合している。
【００３１】
こうして排気マニホルド20が形成されるが、さらに該排気マニホルド20の湾曲した内方に消音室カバー40が突き合わされ溶接されて消音室41を構成する。
消音室カバー40は、図３に示すように箱状をなし、開口周縁40ａが仕切体32の合流仕切部32ｅの下面および裏半体33の裏側合流半割壁33ｅの下面に沿った形状をして突き合わせたとき、気密に接して合流仕切部32ｅと裏側合流半割壁33ｅと消音室カバー40とで内部に消音室41を形成する。
【００３２】
消音室カバー40は、合流仕切部32ｅの２つの連通孔32ｇ，32ｈを覆っており、消音室41内部は、連通孔32ｇ，32ｈを介して内側合流部26ａに連通し、内側合流部26ａは集合部27に連通しているに略等しい。
なお消音室41内には繊維状の消音材であるセラミック製ウールが充填される。
また裏半体33の取付孔33ｆには酸素センサーが下方より嵌装される。
【００３３】
こうして形成された排気マニホルド20は、第１，第２，第３，第４排気管21，22，23，24の上流端にヘッドフランジ25が溶接されて、内燃機関10のシリンダヘッド12に固着される。
【００３４】
内燃機関10は、後方に傾斜しており、そのシリンダヘッド12から後方に延出した排気マニホルド20は下方に向け湾曲しているので、排気マニホルド20がコンパクトに配置される。
また排気マニホルド20の該湾曲部と内燃機関との間に余剰空間が形成されるが、この余剰空間に消音室41が配置されるため、スペースを有効に利用することができる。
【００３５】
排気マニホルド20は、板金製の３枚の表半体31，仕切体32，裏半体33を突き合わせて構成されるので、製造が簡素化され、鋳鉄製に比べ軽量であり燃費の向上が期待できる。
【００３６】
特に第２，第３排気管22，23は表半体31と仕切体32とによって形成され、第１，第４排気管21，24は裏半体33と仕切体32とによって形成され、いずれも上下１枚ずつの半割壁の合体からなり、半割壁２枚が重層して使用されて重量を増すようなことはない。
【００３７】
しかも表半体31および裏半体33より仕切体32の板厚を厚く構成とすることで、排気マニホルドの強度・剛性を全体的に高く維持しつつ、軽量化を図ることが可能である。
【００３８】
また合流部26，集合部27は、最も排気温度が高くなる部位であるが、かかる部位に消音室41を設け、また表裏半体31，33より仕切体32の板厚を厚くすることにより最も剛性の高い仕切体32に消音室41が取り付けられることで、別途専用の部材を用いることなく板金部材の結合剛性を確保することができ、振動に強く、耐久性の向上を図ることができる。
【００３９】
さらに比較的板厚の厚い仕切体32に消音室41に通じる連通孔32ｇ，32ｈを形成するため、共鳴効果を得るに必要な連通孔32ｇ，32ｈの長さを容易に確保することができる。
【００４０】
仕切体32のみ比較的厚く構成することで、必要な強度・剛性を保った上で表半体31，裏半体33を含めた排気マニホルド20の全体の平均板厚を薄くでき、かつ後傾した内燃機関10の後方に排気マニホルド20を配置して触媒コンバータ30までの排気ガス通路長を短く形成することができ、始動直後においても高温の排気ガスが触媒コンバータ29に及び、早期活性化に伴う排気ガス浄化用触媒の初期機能を向上させることができる。
【００４１】
消音室41は、排気音特に高周波音の低減が可能であり、消音室41で発生する放射音は、排気マニホルド20および後傾した内燃機関10およびダッシュボード５により遮断されて車室内の静粛を保つことができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は、排気マニホルドを３枚の板金製部材で構成し、その排気管部と合流部を表半体または裏半体のいずれか一方と仕切板とで全体を１層の板部材で形成されるので、十分な強度・剛性を確保できる範囲で全体的に板厚を薄肉化して軽量化を図り、触媒の早期活性化を容易にすることができる。
【００４３】
仕切体は、前記表半体および前記裏半体よりも板厚が厚い構成とすることで、排気マニホルドの必要な強度・剛性を維持しつつ排気マニホルドの全体の平均的な板厚を薄くして軽量化を図ることができる。
【００４４】
仕切体と裏半体との下面に消音室が配置されることで、最も高温となる合流部の結合剛性を確保することができる。
また板厚を厚い仕切体に消音室が配置されると、排気マニホルド全体の強度を維持することが容易にでき、また該仕切体に消音室に通じる連通孔を形成するため、共鳴効果を得るに必要な連通孔の長さを容易に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る自動車の車体前部の内燃機関の配置状態を示す概略側面図である。
【図２】同内燃機関の排気マニホルドの後面図である。
【図３】同正面図である。
【図４】図２および図３におけるIV−IV線に沿って截断した断面図である。
【図５】排気マニホルドの分解斜視図である。
【図６】表半体の後面図である。
【図７】同側面図である。
【図８】仕切体の後面図である。
【図９】同側面図である。
【図１０】裏半体の後面図である。
【図１１】同側面図である。
【図１２】従来の排気マニホルドの分解斜視図である。
【符号の説明】
１…自動車、２…ボンネット、３…機関室、４…ラジエータ、５…ダッシュボード、
10…内燃機関、11…シリンダブロック、12…シリンダヘッド、15…吸気マニホルド、
20…排気マニホルド、21…第１排気管、22…第２排気管、23…第３排気管、24…第４排気管、25…ヘッドフランジ、26…合流部、27…集合部、28…接続フランジ、29…集合排気管、30…触媒コンバータ、
31…表半体、32…仕切体、33…裏半体、
40…消音室カバー、41…消音室。
【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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【図１１】
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【図１２】
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