(57)【要約】【課題】排気音の濁り感の抑制とエンジン出力低下を防止する３気筒エンジンの排気マニホールドを提供する。【解決手段】第２排気ポート８の両側に位置する第１排気ポート６及び第３排気ポート１０に略同一管長の第１排気管１２及び第３排気管１４を接続する。第１排気管及び第３排気管の途中に第１合流部１８及び第３合流部１４を設け、第１排気ポートから第１合流部までの管長及び第３排気ポートから第３合流部までの管長を略同一とする。第２排気ポートに下流に向かって分岐した第１ブランチ管２４及び第２ブランチ管２６からなる第２排気管２２を接続し、第１ブランチ管の管長を、第１排気管の第１排気ポートから第１合流部までの管長と略同一にして第１合流部に接続し、第２ブランチ管の管長を、第３排気管の第３排気ポートから第３合流部までの管長と略同一にして第３合流部に接続する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３気筒エンジンの各気筒に設けた第１、第２及び第３排気ポートのそれぞれに排気管の上流を接続し、これら排気管の下流で集合接続する３気筒エンジンの排気マニホールドにおいて、
前記第２排気ポートに対して両側に位置している前記第１及び第３排気ポートに、それぞれ略同一管長の第１排気管及び第３排気管を接続し、これら第１排気管及び第３排気管を下流で集合させ、
前記第１排気管の途中に第１合流部を設け、前記第３排気管の途中に第３合流部を設け、前記第１排気ポートから前記第１合流部までの管長及び前記第３排気ポートから前記第３合流部までの管長を略同一とし、
前記第２排気ポートに、下流に向かって分岐した第１ブランチ管及び第２ブランチ管からなる第２排気管を接続し、前記第１ブランチ管の前記第２排気ポートから前記第１合流部までの管長を、前記第１排気管の前記第１排気ポートから前記第１合流部までの管長と略同一に設定して前記第１合流部に接続し、前記第２ブランチ管の前記第２排気ポートから前記第３合流部までの管長を、前記第３排気管の前記第３排気ポートから前記第３合流部までの管長と略同一に設定して前記第３合流部に接続したことを特徴とする３気筒エンジンの排気マニホールド。
【請求項２】
前記第１排気管及び前記第３排気管の下流で集合した位置に、排気浄化触媒を設けたことを特徴とする請求項１記載の３気筒エンジンの排気マニホールド。
【請求項３】
前記第１合流部及び前記第３合流部の位置に、排気浄化触媒を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の３気筒エンジンの排気マニホールド。
【請求項４】
前記第１排気管、前記第２排気管及び前記第３排気管は、前記３気筒エンジンの長手方向中央部の側部に配置されて前記３気筒エンジンを支持しているエンジンマウントを迂回するように、前記３気筒エンジンの長手方向の端部側に曲がりながら延在していることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の３気筒エンジンの排気マニホールド。
【請求項５】
前記エンジンマウントが前記３気筒エンジンの長手方向中央部の側部に配置されており、前記第１排気管及び前記第３排気管の下流の集合部を、前記エンジンマウントに対する前記第１〜第３排気ポートを設けた位置と逆側の位置に設けたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の３気筒エンジンの排気マニホールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３気筒エンジンの排気ポートに接続している排気管の長さと排気集合管への接続形式を変更した３気筒エンジンの排気マニホールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
３気筒エンジンの排気マニホールドとして、例えば特許文献１に記載した中央部集中形式の排気マニホールドと、一端集中形式の排気マニホールドが知られている。
中央部集中形式の排気マニホールドは、３気筒エンジンの長手方向に沿って配置した親管と、親管の長手方向中央の上部に連通した排気出口管と、親管の長手方向中央の側部と両端側の側部に互いに平行に連通した第１〜第３排気管（特許文献１では排気入口管）とを備え、これら第１〜第３排気管を３気筒エンジンの長手方向に所定間隔をあけて設けた第１、第２及び第３排気ポートにそれぞれ接続し、排気出口管に排気集合管を接続している。そして、第１〜第３排気ポートから排出された排気ガスは、第１〜第３排気管を通過して親管の長手方向中央に向けて流れ、排気集合管から外部に排出されるようになっている。
【０００３】
また、一端集中形式の排気マニホールドは、前述した中央部集中形式のように親管の長手方向中央に排気出口管を設けるのではなく、親管の長手方向の一方の端部（第１排気ポートに接続する第１排気管の近く、或いは第３排気ポートに接続する第３排気管の近く）に排気出口管を設け、この排気出口管に排気集合管を接続している。そして、第１〜第３排気ポートから排出された排気ガスは、３本の排気管を通過して親管の一方の端部に向けて流れ、排気集合管から外部に排出されるようになっている。
【特許文献１】実開平０５−８９８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジン横置式のＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両は、通常、車両の前後方向方向に対して横向きに配置したエンジンの長手方向の中央部で、エンジンの重心位置である高さに、エンジンを支持するマウント部材を配置するが、前述した中央部集中形式の排気マニホールドを配置しようとすると、３気筒エンジンの長手方向中央に位置している排気集合管にマウント部材が干渉するおそれがある。したがって、横置きに配置した３気筒エンジンに中央部集中形式の排気マニホールドをレイアウトすることは難しい。
【０００５】
一方、一端集中形式の排気マニホールドは、排気集合管が親管の長手方向の一方の端部に配置されているので、３気筒エンジンの長手方向の中央部に配置したマウント部材とは干渉せず、レイアウト的に問題はない。
しかし、一端集中形式の排気マニホールドは、排気集合管で発生する排気音が濁った感じとなり、運転者に違和感を与えるおそれがある。また、排気抵抗が大きくなり、エンジン出力が低下するおそれもある。
【０００６】
排気音の濁り感は、第１排気ポートに接続している第１排気管から親管の長手方向の一端の排気出口管までの管長と、第２排気ポートに接続している第２排気管から排気出口管までの管長、第３排気ポートに接続している第３排気管から排気出口管までの管長がそれぞれ異なっていることで、３気筒エンジンが回転する際のクランク軸回転1.5×ｎ次成分（ｎ：整数）の基本次数整数を除く0.5×ｎ次成分（ｎ：整数）が、大きな排気音となって発生するのである。
【０００７】
そこで、本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、少なくとも排気音の濁り感の抑制とエンジン出力低下を防止することが可能であり、３気筒エンジンを横置きに搭載する場合であっても、３気筒エンジンを支持するマウント部材と干渉せず、レイアウト自由度が向上する３気筒エンジンの排気マニホールドを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明に係る３気筒エンジンの排気マニホールドは、３気筒エンジンの各気筒に設けた第１、第２及び第３排気ポートのそれぞれに排気管の上流を接続し、これら排気管の下流で集合接続する３気筒エンジンの排気マニホールドにおいて、前記第２排気ポートに対して両側に位置している前記第１及び第３排気ポートに、それぞれ略同一管長の第１排気管及び第３排気管を接続し、これら第１排気管及び第３排気管を下流で集合させ、前記第１排気管の途中に第１合流部を設け、前記第３排気管の途中に第３合流部を設け、前記第１排気ポートから前記第１合流部までの管長及び前記第３排気ポートから前記第３合流部までの管長を略同一とし、前記第２排気ポートに、下流に向かって分岐した第１ブランチ管及び第２ブランチ管からなる第２排気管を接続し、前記第１ブランチ管の前記第２排気ポートから前記第１合流部までの管長を、前記第１排気管の前記第１排気ポートから前記第１合流部までの管長と略同一に設定して前記第１合流部に接続し、前記第２ブランチ管の前記第２排気ポートから前記第３合流部までの管長を、前記第３排気管の前記第３排気ポートから前記第３合流部までの管長と略同一に設定して前記第３合流部に接続した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の３気筒エンジンの排気マニホールドによると、第１排気管の第１合流部までの管長と、第２排気管を構成している第１ブランチ管の第１合流部までの管長とが略同一に設定されているとともに、第３排気管の第３合流部までの管長と、第２排気管を構成している第２ブランチ管の第３合流部２０までの管長とが略同一に設定されているので、３気筒エンジン２が回転する際のクランク軸回転1.5×ｎ次成分（ｎ：整数）の基本次数整数を除く0.5×ｎ次成分（ｎ：整数）の大部分が、第１合流部及び第３合流部において相殺し合う。また、第１排気管及び第２排気管は、第１合流部及び第３合流部から略同一管長で集合するようにしているので、0.5×ｎ次成分（ｎ：整数）の残留成分は、集合位置で相殺し合う。したがって、排気集合管で発生する排気音の濁り感を抑制することができ、運転者の違和感を解消することができる。また、エンジン出力の低下を抑制することができる。さらに、エンジンを支持するマウント部材との干渉を防止することができ、相反する要件であるレイアウト自由度の確保と排気音の濁り管の抑制及びエンジン出力低下の防止を両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る３気筒エンジンの排気マニホールドの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、本発明に係る第１実施形態を示すものであり、図１は車両上方から示した図、図２は車両後方から示した図である。
３気筒エンジン２は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両のエンジンルーム内に長手方向が車幅方向に延在するように横置きに搭載され、エンジンルームに配置した複数のマウント部材を介して車体側部材に支持されている。
【００１１】
ここで、図中符号４は、３気筒エンジン２の車両後方に配置されて３気筒エンジン２を支持しているマウント部材であり、このマウント部材４は、３気筒エンジン２の長手方向中央の重心位置の車両後方を向くエンジン外壁に固定されているブラケット４ａと、このブラケット４ａと車体側部材との間を連結しているエンジンマウント４ｂとで構成されている。
【００１２】
３気筒エンジン２は、長手方向（車幅方向）に所定間隔をあけて第１排気ポート６、第２排気ポート８及び第３排気ポート１０を設けている。
第２排気ポート８に対して長手方向の一方側に位置している第１排気ポート６には、第１排気管１２が接続し、第２排気ポート８に対して長手方向の他方側に位置している第３排気ポート１０に、第３排気管１４が接続している。なお、図２に示すように、第１排気ポート６には複数の排気バルブ６ａが設けられているが、これら排気バルブ６ａの全てに第１排気管１２の上流端部が連通している。また、第３排気ポート１０にも複数の排気バルブ１０ａが設けられており、これら排気バルブ１０ａの全てに第３排気管１４の上流端部が連通している。
【００１３】
第１排気管１２は、車幅方向の一方の外側に曲がりながら車両後方に配置した集合部材１６ａに接続しているとともに、第３排気管１４は、車幅方向の他方の外側に曲がりながら車両後方に配置した集合部材１６ａに第１排気管１２の管路と集合して接続している。そして、集合部材１６ａに排気集合管１６が接続する。
ここで、第１排気管１２の第１排気ポート６から集合部材１６ａまでの管長と、第３排気管１４の第３排気ポート１０から集合部材１６ａまでの管長は、略同一に設定されている。
【００１４】
また、第１排気管１２及び第３排気管１４の途中には、第１合流部１８及び第３合流部２０がそれぞれ設けられている。これら第１合流部１８及び第３合流部２０を設けた位置は、第１合流部１８から集合部材１６ａまでの管長と、第３合流部２０から集合部材１６ａまでの管長とが略同一となる位置である。
一方、第２排気ポート８には、第２排気管２２の上流端部が接続している。すなわち、第２排気ポート８には複数の排気バルブ８ａが設けられているが、これら排気バルブ８ａの全てに第２排気管２２の上流端部が連通しているとともに、その上流端部から第１ブランチ管２４及び第２ブランチ管２６が二股に分岐している。
【００１５】
第１及び第２ブランチ管２４，２６は、第１，第３排気管１２，１４と比べて管径が小さな管である。第１ブランチ管２４は、車幅方向の一方の外側に向けて曲がりながら第１合流部１８に接続しており、第１ブランチ管２４の管長は、第１排気管１２の第１排気ポート６から第１合流部１８までの管長と略同一に設定されている。また、第２ブランチ管２６は、車幅方向の他方の外側に向けて曲がりながら第３合流部２０に接続しており、第２ブランチ管２６の管長は、第３排気管１４の第３排気ポート１０から第３合流部２０までの管長と略同一に設定されている。
【００１６】
本実施形態の排気マニホールドによると、第１排気管１２の第１排気ポート６から第１合流部１８までの管長と、第２排気管２２を構成している第１ブランチ管２４の第２排気ポート８から第１合流部１８までの管長とが略同一に設定されているとともに、第３排気管１４の第３排気ポート１０から第３合流部２０までの管長と、第２排気管２２を構成している第２ブランチ管２６の第２排気ポート８から第３合流部２０までの管長とが略同一に設定されているので、３気筒エンジン２が回転する際のクランク軸回転1.5×ｎ次成分（ｎ：整数）の基本次数整数を除く0.5×ｎ次成分（ｎ：整数）の大部分が、第１合流部１８及び第３合流部２０において相殺し合う。
【００１７】
ここで、第２排気管２２を構成している第１及び第２ブランチ管２４，２６は、第１，第３排気管１２，１４と比べて管径が小さいので、0.5×ｎ次成分（ｎ：整数）の残留成分が、下流に向けて伝搬していくが、第１合流部１８から集合部材１６ａまでの管長と、第３合流部２０から集合部材１６ａまでの管長とが略同一に設定されているので、0.5×ｎ次成分（ｎ：整数）の残留成分は、集合部材１６ａにおいて相殺し合う。これにより、排気集合管１６で発生する排気音の濁り感が抑制され、運転者の違和感を解消することができる。
【００１８】
また、上流側から流れてきた排ガスを、第１合流部１８、第３合流部及び集合部材１６ａにおいてスムーズに集合させて下流側に流すことができるので、３気筒エンジン２の出力向上を図ることができる。
また、第１排気管１２及び第３排気管１４は、車幅方向の外側に曲がりながら車両後方に配置した集合部材１６ａに接続し、第２排気管２２を構成している第１及び第２ブランチ管２４，２６も、車幅方向の外側に向けて曲がりながら第１排気管１２及び第３排気管１４に接続していることから、本実施形態の排気マニホールドは、３気筒エンジン２の長手方向中央部の側部空間を迂回するように配置されている。したがって、本実施形態のように３気筒エンジン２をエンジンルームに横置きに搭載し、３気筒エンジン２を長手方向中央の側部からマウント部材４が支持する構造としても、３気筒エンジン２の長手方向中央部の側部空間を迂回するように配置した本実施形態の排気マニホールドはマウント部材４に干渉しないので、レイアウト自由度が大幅に向上する。
【００１９】
次に、図３及び図４は、本発明に係る第２実施形態を示すものであり、図３は車両上方から示した図、図４は車両後方から示した図である。なお、第１実施形態と同一構成部分には、同一符号を付してその説明は省略する。
本実施形態が第１実施形態と異なる部分は、第１排気管１２及び第３排気管１４が互いに集合する集合部材１６ａに、マニホールド触媒２８の上流端部が接続し、このマニホールド触媒２８の下流端部に排気集合管１６が接続している。
【００２０】
マニホールド触媒２８は、例えば、ハニカム構造のセラミック体に、そのセラミック体の多数孔に触媒を配置した構造である。
このように集合部材１６ａと排気集合管１６との間に、マニホールド触媒２８を直列に接続したことで、マニホールド触媒２８を排気ガスが通過するときに消音作用が働くので、第１実施形態で示した排気マニホールドと比べて、排気集合管１６で発生する排気音の濁り感をさらに抑制することができる。
【００２１】
さらに、図５は、本発明に係る第３実施形態の車両後方から示した図である。なお、本実施形態も、第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付してその説明は省略する。
第１排気ポート６に第１排気管３０が接続し、第３排気ポート１０に第３排気管３２が接続している。第１排気管３０は、車幅方向の一方の外側に曲がりながら第１マニホールド触媒３４の上流端部に接続し、第３排気管３２は、車幅方向の他方の外側に曲がりながら第２マニホールド触媒３６の上流端部に接続している。
【００２２】
第２排気ポート８には、第２排気管３８の上流端部が接続している。すなわち、第２排気ポート８の複数の排気バルブ８ａの全てに第２排気管３８の上流端部が連通しているとともに、その上流端部から第１ブランチ管４０及び第２ブランチ管４２が二股に分岐している。ここで、これら第１及び第２ブランチ管４０，４２は、第１，第３排気管３０，３２と比べて管径が小さな管である。
【００２３】
第１ブランチ管４０は、車幅方向の一方の外側に向けて曲がりながら第１マニホールド触媒３４の上流端部に接続し、第２ブランチ管４２は、車幅方向の一方の外側に向けて曲がりながら第２マニホールド触媒３６の上流端部に接続している。
ここで、第１排気管３０の第１排気ポート６から第１マニホールド触媒３４までの管長と、第１ブランチ管４０の第２排気ポート８から第１マニホールド触媒３４までの管長は、略同一に設定されている。また、第３排気管３２の第３排気ポート１０から第２マニホールド触媒３６までの管長と、第２ブランチ管４２の第２排気ポート８から第２マニホールド触媒３６までの管長も略同一に設定されている。
【００２４】
そして、第１マニホールド触媒３４の下流端部に第１合流管４４が接続し、第２マニホールド触媒３６の下流端部に第２合流管４６が接続している、これら第１合流管４４及び第２合流管４６の下流端部は、互いに集合して集合部材１６ａに接続している。
ここで、第１合流管４４の管長と第２合流管４６の管長も、略同一に設定されている。
【００２５】
本実施形態の排気マニホールドによると、第１排気管３０の第１排気ポート６から第１マニホールド触媒３４までの管長と、第２排気管３８を構成している第１ブランチ管４０の第２排気ポート８から第１マニホールド触媒３４までの管長とが略同一に設定されているとともに、第３排気管３２の第３排気ポート１０から第２マニホールド触媒３６までの管長と、第２排気管３８を構成している第２ブランチ管４２の第２排気ポート８から第２マニホールド３６までの管長とが略同一に設定されているので、３気筒エンジン２が回転する際のクランク軸回転1.5×ｎ次成分（ｎ：整数）の基本次数整数を除く0.5×ｎ次成分（ｎ：整数）の大部分が、第１マニホールド触媒３４及び第２マニホールド触媒３６において相殺し合う。
【００２６】
また、第２排気管３８を構成している第１及び第２ブランチ管４０，４２は、第１，第３排気管３０，３２と比べて管径が小さいので、0.5×ｎ次成分（ｎ：整数）の残留成分が、下流に向けて伝搬していくが、第１合流管４４及び第２合流管４６の管長も略同一に設定されているので、0.5×ｎ次成分（ｎ：整数）の残留成分は、集合部材１６ａにおいて相殺し合う。
そして、第１マニホールド触媒３４及び第２マニホールド触媒３６も排気ガスが通過するときに消音作用が働く。
したがって、本実施形態も、排気集合管１６で発生する排気音の濁り感が抑制され、運転者の違和感を解消することができる。
【００２７】
また、第１排気管３０及び第３排気管３２は、車幅方向の外側に曲がりながら第１及び第２マニホールド触媒３４，３６に接続し、第２排気管３８を構成している第１及び第２ブランチ管４０，４２も、車幅方向の外側に向けて曲がりながら第１及び第２マニホールド触媒３４，３６に接続し、３気筒エンジン２の長手方向中央部の側部空間を迂回するように配置されていることから、３気筒エンジン２をエンジンルームに横置きに搭載し、３気筒エンジン２を長手方向中央の側部からマウント部材４が支持する構造としても、本実施形態の排気マニホールドはマウント部材４に干渉しないので、レイアウト自由度が大幅に向上する。
【００２８】
また、本実施形態は、第１及び第２マニホールド触媒３４，３６を、３気筒エンジン２の長手方向の側部に近い位置に配置し、車両後方側の排気マニホールド寸法の短縮化も図っているので、ダッシュパネル等の車体側部材にも干渉しにくくなり、さらにレイアウト自由度が向上する。
さらに、本実施形態は、第１〜第３排気ポート６，８，１０から第１及び第２マニホールド触媒３４，３６までの距離を、第２実施形態と比べて小さくすることができるので、マニホールド触媒３４，３６温度上昇速度が早く、触媒の早期活性化を促すことができる。
なお、上述した各実施形態は、６気筒エンジンの片バンクの３気筒に適用してもよい。
【００２９】
また、第１及び第２実施形態では第２排気管２２の上流端部、第３実施形態では第２排気管３８の上流端部が、第２排気ポート８の複数の排気バルブ８ａの全てに連通する構造としたが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、例えば図６に示すように、２つの排気バルブ８ａ，８ａを備えた第２排気ポート８の場合には、第１及び第２実施形態の第２排気管２２に第１ブランチ管２４及び第２ブランチ管２６の分岐部分を設けず、第１ブランチ管２４が一方の排気バルブ８ａに連通し、第２ブランチ管２６が他方の排気バルブ８ａに連通するように独立して２つの排気バルブ８ａ，８ａに接続する第２排気管２２の構造としても同様の効果を得ることができる。同時に、第３実施形態において、第２排気管３８に第１ブランチ管４０及び第２ブランチ管４２の分岐部分を設けず、第１ブランチ管４０が一方の排気バルブ８ａに連通し、第２ブランチ管４２が他方の排気バルブ８ａに連通するように独立して２つの排気バルブ８ａ，８ａに接続する第２排気管３８の構造としても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る第１実施形態の３気筒エンジンの排気マニホールドを車両上方から示した図である。
【図２】第１実施形態の３気筒エンジンの排気マニホールドを車両後方から示した図である。
【図３】本発明に係る第２実施形態の３気筒エンジンの排気マニホールドを車両上方から示した図である。
【図４】第２実施形態の３気筒エンジンの排気マニホールドを車両後方から示した図である。
【図５】本発明に係る第３実施形態の３気筒エンジンの排気マニホールドを車両後方から示した図である。
【図６】第１〜第３実施形態と異なる第２排気ポートと第２排気管の接続構造を示した図である。
【符号の説明】
【００３１】
２  ３気筒エンジン
４  マウント部材
４ｂ  エンジンマウント
４ａ  ブラケット
６  第１排気ポート
８  第２排気ポート
１０  第３排気ポート
１２，３０  第１排気管
１４，３２  第３排気管
１６  排気集合管
１６ａ  集合部材
１８  第１合流部
２０  第３合流部
２２，３８  第２排気管
２４，４０  第１ブランチ管
２６，４２  第２ブランチ管
２８  マニホールド触媒（排気浄化触媒）
３４  第１マニホールド触媒（第１排気浄化触媒）
３６  第２マニホールド触媒（第２排気浄化触媒）
４４  第２合流管
４６  第２合流管
【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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