(57)【要約】【課題】コスト低減かつコンパクト化を図ることができ、しかも、排気脈動によって発生される異音を抑制することが可能な２重管構造の排気マニホールドを提供する。【解決手段】多気筒エンジンのシリンダヘッド１に取り付けられ、各排気ポート２，３，４から排出される排気ガスを集合させて下流側へ送るように構成され、内管２０と外管３０とを備えた２重管構造の排気マニホールド１０は、次のような構成を備えている。排気マニホールド１０の内管２０には、排気ガスの脈動を減衰させる脈動減衰手段が設けられている。脈動減衰手段は、内管２０の各内管部２２，２３，２４に形成された多数の貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂであり、貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂは、内管２０の各内管部２２，２３，２４の内面のうち、少なくともシリンダヘッド１の各排気ポート２，３，４の出口に対向する面に設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒エンジンに取り付けられ、各排気ポートから排出される排気ガスを集合させて下流側へ送るように構成され、内管と外管とを備えた２重管構造の排気マニホールドにおいて、
前記内管の内面のうち、少なくとも前記各排気ポート出口に対向する面には、排気ガスの脈動を減衰させる脈動減衰手段が設けられていることを特徴とする排気マニホールド。
【請求項２】
前記脈動減衰手段は、多数の貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載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、多気筒エンジンに取り付けられ、各排気ポートから排出される排気ガスを集合させて下流側へ送るための排気マニホールドに関し、詳細には、内管と外管とを備える２重管構造の排気マニホールドにおいて異音を抑制するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
多気筒エンジンのシリンダヘッドには、各排気ポートから排出される排気ガスを集合させて排気管へ送るために、排気マニホールドが取り付けられる。排気マニホールドとして、排気ガスの温度低下を防止してエンジン始動時の触媒コンバータの早期活性化を図る観点から、２重管構造としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。２重管構造の排気マニホールドは、熱容量の小さい薄肉の内管と、この内管を所定の間隔をあけて覆う外管とを備えている。内管および外管の上流端にはフランジが設けられ、このフランジがシリンダヘッドに取り付けられている。また、内管および外管は、フランジにおいて溶接等により互いに連結されている。
【０００３】
ところで、上述のように構成される２重管構造の排気マニホールドの異音発生原因として、次のような点が挙げられる。
【０００４】
シリンダヘッドの排気ポートから排出される排気ガスは、各排気ポートに沿って流れた後、排気マニホールドに流れ込み、内管の内面に衝突する。この際、排気脈動のエネルギーを受けて内管が振動する。そして、内管と外管との連結部分（フランジ）を介して、内管の振動が外管に伝達されることに起因して異音が発生され、その異音が排気マニホールドの外部へ漏洩される。特に、加速時には、排気脈動のエネルギーが増大するため、大きな異音が発生することになる。
【０００５】
従来では、２重管構造の排気マニホールドで発生する異音を抑制するために、ワイヤメッシュを内管と外管との間の複数箇所に介在させる対策や、内管の内面の形状を工夫して、排気ポートから流れ込む排気ガスの流れを滑らかにする対策がなされていた。
【０００６】
２重管構造の排気管については、その異音抑制対策として、例えば、特許文献２に開示された技術が提案されている。具体的には、内管の外側に外管を設けて２重管構造とした排気管において、長さ方向の一部の範囲の内管の管壁に、内管の内外を連通する多数の小孔を形成し、かつ、内管の小孔を形成しない部分の長さを所定長さ以下に設定したことが示されている。
【特許文献１】特開２００４−５２７１５号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述のワイヤメッシュを用いる対策については、ワイヤメッシュが高価であり、コストがかかるという問題点がある。また、上述の排気ガスの流れを滑らかにする対策については、排気マニホールドの一部を外側へ膨らんだ形状にする必要がある。このため、エンジンルーム内における排気マニホールドの設置スペースの占める割合が大きくなり、搭載上の制約が増大するという問題点がある。
【０００８】
本発明は、そのような問題点を鑑みてなされたものであり、コスト低減かつコンパクト化を図ることができ、しかも、排気ガスの脈動により発生される異音を抑制することができるような２重管構造の排気マニホールドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、多気筒エンジンに取り付けられ、各排気ポートから排出される排気ガスを集合させて下流側へ送るように構成され、内管と外管とを備えた２重管構造の排気マニホールドにおいて、前記内管の内面のうち、少なくとも前記各排気ポート出口に対向する面には、排気ガスの脈動を減衰させる脈動減衰手段が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、排気ガスが内管の内面に衝突すると、排気脈動のエネルギーを受けて内管が振動するが、その振動のエネルギーは、脈動減衰手段による脈動エネルギーの減衰量に応じて抑制される。そして、内管と外管との連結部分を介して、内管の振動が外管に伝達されることに起因して異音が発生されるが、その異音は、脈動減衰手段による脈動エネルギーの減衰量に応じて低減される。したがって、排気ガスの脈動により発生されて排気マニホールドの外部へ漏洩される異音を抑制することができる。したがって、内管に貫通孔を設けない場合に比べ、排気ガスの脈動により発生され、外部へ漏洩される異音を抑制することができる。
【００１１】
ここで、前記脈動減衰手段の具体構成として、内管に多数の貫通孔を設ける構成が挙げられる。この構成によれば、エンジンの排気ポートから排気マニホールドの内管に導入された排気ガスは、その流れ方向の前方に位置する内管の内面に向かって流れ、その一部が貫通孔を通過する。この際、貫通孔を通過するときの抵抗により、排気ガスの脈動エネルギーが減衰される。
【００１２】
これにより、排気ガスが内管の内面に衝突すると、排気脈動のエネルギーを受けて内管が振動するが、その振動のエネルギーは、貫通孔の通過による排気ガスの脈動エネルギーの減衰量に応じて低減される。そして、内管と外管との連結部分を介して、内管の振動が外管に伝達されることに起因して異音が発生されるが、その異音は、貫通孔の通過による排気ガスの脈動エネルギーの減衰量に応じて抑制される。したがって、貫通孔を設けない場合に比べ、排気ガスの脈動により発生され、外部へ漏洩される異音を抑制することができる。
【００１３】
この場合、排気マニホールドの一部を外側へ膨らんだ形状としなくても異音を抑制できるので、コンパクトな構造の排気マニホールドを実現できる。これにより、エンジンルーム内における排気マニホールドの設置スペースの占める割合が大きくなることを回避でき、搭載性に優れた排気マニホールドを提供できる。また、排気マニホールドの組み立て前に、内管に孔加工を施すだけで異音を抑制できるので、ワイヤメッシュ等を別途用いる場合に比べてコスト低減を図ることができる。
【００１４】
したがって、上記構成によれば、コスト低減かつコンパクト化を図ることができ、しかも、内管に貫通孔を設けるという簡単な構成でありながら、排気ガスの脈動によって発生される異音を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、内管と外管とを備えた２重管構造の排気マニホールドにおいて、コスト低減かつコンパクト化を図ることができ、しかも、排気ガスの脈動によって発生され、外部へ漏洩される異音を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１７】
以下では、本発明を、Ｖ型６気筒エンジンの片側のバンクのシリンダヘッドに取り付けられる排気マニホールドに適用した例について説明する。
【００１８】
まず、この例の排気マニホールド１０の全体的な概略構成について、図１を用いて説明する。
【００１９】
図１に示すように、排気マニホールド１０は、内管２０と外管３０とを備える２重管構造となっており、上流端および下流端には、上流側フランジ４０および下流側フランジ５０をそれぞれ有している。これらのマニホールド構成部品２０，３０，４０，５０は、例えば、ステンレス鋼からなる。なお、図１に示す排気マニホールド１０は、触媒コンバータ６０が一体化されたタイプの排気マニホールドであり、内管２０および外管３０の下流端に触媒コンバータ６０が接続される構成になっている。そして、触媒コンバータ６０の下流側に設けられる下流側フランジ５０に排気管が接続される構成になっている。
【００２０】
上流側フランジ４０は、ボルト止め等によってシリンダヘッド１に締結されている。上流側フランジ４０には、３つの排気導入用の開口４２，４３，４４が形成されている。３つの導入用開口４２，４３，４４は、シリンダヘッド１の３つの排気ポート２，３，４の出口に対応する位置に設けられている。そして、導入用開口４２，４３，４４を介して、シリンダヘッド１の各排気ポート２，３，４が内管２０に連通されている。
【００２１】
内管２０は、外管３０の内部に収納されており、内管２０と外管３０との間には、所定の間隔が確保されている。内管２０の肉厚（内管部２２，２３，２４の肉厚Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４）は、その熱容量を小さくするために、外管３０の肉厚Ｗ１に比べて小さくなっている（図２）。内管２０および外管３０の上流側の部分は、シリンダヘッド１の各排気ポート２，３，４に対応するように、３つに分岐された構造になっている。
【００２２】
具体的にまず、外管３０には、本体部３１の上流側の部分３１ａから分岐された３つの枝管部３２，３３，３４が形成されている。３つの枝管部３２，３３，３４は、本体部３１の上流側の部分３１ａから上流側フランジ４０の導入用開口４２，４３，４４へ向かって延びている。そして、各枝管部３２，３３，３４の上流側の端部３２ａ，３３ａ，３４ａが、上流側フランジ４０の導入用開口４２，４３，４４内に挿入され、溶接により上流側フランジ４０にそれぞれ結合されている。また、本体部３１は、その中間部で屈曲されて形成されており、その上流側の部分３１ａが、シリンダヘッド１の排気マニホールド取り付け面に平行な方向（つまり、上流側フランジ４０に平行な方向）に延びている。本体部３１の下流側の部分３１ｂは、触媒コンバータ６０との接続部分まで延びている。
【００２３】
一方、内管２０は、３分割されており、図１で最も右方に設けられるほぼＬ字形状の第１内管部２２と、この第１内管部２２の左方に嵌め合わされるほぼＴ字形状の第２内管部２３と、この第２内管部２３の左方に嵌め合わされ、触媒コンバータ６０との接続部分まで延びる第３内管部２４とで構成されている。各内管部２２，２３，２４の上流側の端部２２ａ，２３ａ，２４ａは、上流側フランジ４０の導入用開口４２，４３，４４へ向かって延びるように形成されている。そして、各内管部２２，２３，２４の上流側の端部２２ａ，２３ａ，２４ａが、溶接により外管３０の枝管部３２，３３，３４の上流側の端部３２ａ，３３ａ，３４ａにそれぞれ結合されている。したがって、内管２０と外管３０とが上流側フランジ４０において互いに連結されている。
【００２４】
そして、第１内管部２２によって、シリンダヘッド１の図１で右方に設けられる排気ポート２から排出される排気ガスが第２内管部２３へ導かれる。第２内管部２３によって、シリンダヘッド１の図１で左右中央に設けられる排気ポート３から排出される排気ガス、および、第１内管部２２からの排気ガスが第３内管部２４へ導かれる。第３内管部２４によって、シリンダヘッド１の図１で左方に設けられる排気ポート４から排出される排気ガス、および、第２内管部２３からの排気ガスが触媒コンバータ６０へ導かれる。このように、排気マニホールド１０は、シリンダヘッド１の各排気ポート２，３，４から排出される排気ガスを集合させて、下流側の触媒コンバータ６０へ送るように構成されている。
【００２５】
この例では、上述のように構成される排気マニホールド１０に、排気ガスの脈動を減衰させる脈動減衰手段が備えられている。次に、この脈動減衰手段の具体構成について、図２を用いて説明する。図２は、シリンダヘッド１の排気ポート２，３，４側から見た排気マニホールド１０の内部を示す図であって、内管２０に設けられる多数の貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを示している。
【００２６】
図２に示すように、排気マニホールド１０の内管２０には、その管壁を内外に貫通する円形の貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂが多数形成されている。これら多数の貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを介して、内管２０の内部が、内管２０と外管３０との間の空間に連通されている。具体的には、貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂは、各内管部２２，２３，２４にそれぞれ設けられている。
【００２７】
貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂが設けられる部位は、内管部２２，２３，２４の内面のうち、少なくともシリンダヘッド１の各排気ポート２，３，４の出口に対向する部位となっている。つまり、少なくともシリンダヘッド１の各排気ポート２，３，４から排出される排気ガスの流れ方向の前方正面の部位となっている。また言い換えれば、少なくともシリンダヘッド１の各排気ポート２，３，４から排出される排気ガスが直接衝突する部位となっている。貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂの径ｄ２，ｄ３，ｄ４は、各内管部２２，２３，２４の径Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に比べると、大幅に小さくなっている。なお、貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂの径ｄ２，ｄ３，ｄ４は、ともに同じになっている。
【００２８】
そして、この例では、２重管構造の排気マニホールド１０において、内管２０に設けられた貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂが脈動減衰手段として機能するので、次のような作用効果が得られる。
【００２９】
シリンダヘッド１の各排気ポート２，３，４から排出される排気ガスは、各排気ポート２，３，４に沿って流れた後、排気マニホールド１０の内管２０の各内管部２２，２３，２４に導入される。各内管部２２，２３，２４に導入された排気ガスは、その流れ方向の前方に位置する内面に向かって流れ、その一部が貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを通過して、内管２０と外管３０との間の空間に流れ込む。この際、貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂが一種のオリフィスとして機能するので、貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを通過するときの抵抗により、排気ガスの脈動エネルギーが減衰される。
【００３０】
これにより、排気ガスが内管２０の各内管部２２，２３，２４の内面に衝突すると、排気脈動エネルギーを受けて各内管部２２，２３，２４が振動するが、各内管部２２，２３，２４の振動のエネルギーは、貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂの通過による排気ガスの脈動エネルギーの減衰量に応じて低減される。そして、内管２０と外管３０との上述した連結部分（上流側フランジ４０の部分）を介して、各内管部２２，２３，２４の振動が外管３０に伝達されることに起因して異音が発生されるが、その異音は、貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂの通過による排気ガスの脈動エネルギーの減衰量に応じて抑制される。したがって、内管２０の各内管部２２，２３，２４に貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを設けない場合に比べ、排気ガスの脈動により発生され、排気マニホールド１０の外部へ漏洩される異音を抑制することができる。
【００３１】
この場合、外管３０の本体部３１の上流側の部分３１ａの一部を外側へ膨らんだ形状としなくても異音を抑制できるので、コンパクトな構造の排気マニホールド１０を実現できる。言い換えれば、外管３０の本体部３１の上流側の部分３１ａがシリンダヘッド１の排気マニホールド取り付け面に平行な方向に延びたコンパクトな構成のままで、異音を抑制できる。これにより、エンジンルーム内における排気マニホールド１０の設置スペースの占める割合が大きくなることを回避でき、搭載性に優れた排気マニホールド１０を提供できる。また、排気マニホールド１０の組み立て前に、内管２０の各内管部２２，２３，２４に孔加工を施すだけで異音を抑制できるので、ワイヤメッシュ等を別途用いる場合に比べてコスト低減を図ることができる。
【００３２】
以上より、この例の排気マニホールド１０によれば、コスト低減かつコンパクト化を図ることができ、しかも、内管２０の各内管部２２，２３，２４に貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを設けるという簡単な構成でありながら、排気ガスの脈動により発生され、排気マニホールド１０の外部へ漏洩される異音を抑制することができる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここに示した実施形態はさまざまに変形することが可能である。
【００３４】
上述した例では、内管２０が３つの内管部２２，２３，２４に分割された場合について説明したが、内管の分割構成はそれ以外であってもよいし、分割構成とせず一体型の内管を採用してもよい。また、外管３０についても、複数に分割された構成を採用してもよい。
【００３５】
貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂは、内管部２２，２３，２４の内面のうち、少なくともシリンダヘッド１の各排気ポート２，３，４の出口に対向する面に設けられていれば、それ以外の部位に設けられていてもよい。例えば、貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを、上記各排気ポート２，３，４の出口に対向する部位だけでなく、その周辺部位にも設けてもよい。
【００３６】
内管２０の貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂの径ｄ２，ｄ３，ｄ４（大きさ）や、数（貫通孔の占める度合い）は、ともに同じでなくてもよく、それぞれ異なっていてもよい。また、内管２０の貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂの形状は円形以外であってもよい。ここで、貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂの径ｄ２，ｄ３，ｄ４の径を小さくするほど、排気ガスが貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを通過する際の抵抗が大きくなり、排気ガスの脈動エネルギーの減衰量を大きくすることが可能である。この場合、排気ガスが貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを通過しにくくなるので、より多数の貫通孔２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを設けることが好ましい。例えば、図３に示すように、内管の各内管部２２’，２３’，２４’に、図２に示す場合に比べて、より小さい径ｄ２’，ｄ３’，ｄ４’の円形の貫通孔２２ｂ’，２３ｂ’，２４ｂ’を、より多く設けることが可能である。
【００３７】
上述した例では、排気マニホールド１０における触媒コンバータ６０へ送られる排気ガスの集合部が第３内管部２４の内部となっている場合について説明したが、排気マニホールドにおける触媒コンバータへ送られる排気ガスの集合部は、それ以外の部分であってもよい。また、上述した例では、触媒コンバータ６０が一体化されたタイプの排気マニホールド１０に本発明を適用した場合について説明したが、触媒コンバータが一体化されていないタイプの排気マニホールドにも、本発明は適用可能である。
【００３８】
排気マニホールドの取り付け対象として挙げたＶ型６気筒エンジンは一例であり、排気マニホールドの取り付け対象は、それ以外のエンジン（例えば、直列型４気筒エンジン）であってもよい。エンジンは、ガソリンエンジンであっても、ディーゼルエンジンであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を適用する排気マニホールドの一実施形態を示す平面図である。
【図２】シリンダヘッドの排気ポート側から見た排気マニホールドの内部を示す図である。
【図３】内管に設けられる貫通孔の変形例を示す図２相当図である。
【符号の説明】
【００４０】
２，３，４    排気ポート
１０    排気マニホールド
２０    内管
２２    第１内管部
２３    第２内管部
２４    第３内管部
２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ    貫通孔
３０    外管
４０    上流側フランジ
【図１】
2008202536.tif 000003
【図２】
2008202536.tif 000004
【図３】
2008202536.tif 000005