(57)【要約】【課題】排気ガス温度を高く維持しつつ、排気マニホールドの剛性を向上可能なエンジンの排気マニホールド構造を提供することにある。【解決手段】シリンダヘッド１０の側面に形成された排気マニホールド取付面１０ａに取付けられる上流側フランジ部４と、該上流側フランジ部４に対して略直交して接続されるとともに下流側の排気系部品が取付けられる下流側フランジ部５とからなるフランジ部材２と、各気筒毎に対応してそれぞれ設けられ、上流端が上記上流側フランジ部４に接合される一方、下流端又は各下流端部を集合させた集合部が下流側フランジ部５に接合される複数の分岐管３とから構成してある。従って、上流側フランジ部４と下流側フランジ部５とが一体的に接続されているため、分岐管３の支持剛性が向上し、排気マニホールド１全体としての剛性を向上することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒エンジンの排気マニホールド構造において、
シリンダヘッドの側面に形成された排気マニホールド取付面に取付けられる上流側フランジ部と、該上流側フランジ部に対して略直交して接合されるとともに排気系部品が取付けられる下流側フランジ部とからなるフランジ部材と、
各気筒毎に対応してそれぞれ設けられ、上流端が上記上流側フランジ部に接合される一方、下流端又は各下流端を集合させた集合部が上記下流側フランジ部に接合される複数の分岐管とから構成されていることを特徴とするエンジンの排気マニホールド構造。
【請求項２】
上記分岐管の外周側には、当該分岐管に対して所定の空間を有して分岐管を覆うカバー部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気マニホールド構造。
【請求項３】
上記下流側フランジ部は、上記上流側フランジ部の上端部において上流側フランジ部に対して略直交して接合される一方、当該下流側フランジ部には、上記上流側フランジに近接する側に上記分岐管挿入用の分岐管挿入用開口部が形成されるとともに、上記上流側フランジ部から遠い側に上記分岐管内を通過した排気ガスを上記排気系部品に導出するための排気導出用開口部とが形成されており、
上記分岐管は、上流端が上記上流側フランジ部に接合され、その途中が上記分岐管挿入用開口部に挿入された後上記下流側フランジ部上方側に延び上記下流側フランジ部上方側において下方側に向かって湾曲した後、下流端が上記排気導出用開口部に接合されていることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの排気マニホールド構造。
【請求項４】
上記カバー部材は、上記下流側フランジ部よりも下方側に位置する上記分岐管を覆う第１カバー部材と、上記下流側フランジ部よりも上方側に位置する分岐管を覆う第２カバー部材とから構成されていることを特徴とする請求項３に記載のエンジンの排気マニホールド構造。
【請求項５】
上記下流側フランジ部は、上記上流側フランジ部の下端部において上流側フランジ部に対して略直交して接合されるとともに、当該下流側フランジ部には、上記分岐管を通過した排気ガスを上記排気系部品に導出するための排気導出用開口部とが形成されており、
上記分岐管は、上流端が上記上流側フランジ部に接合され、下流端が各分岐管の途中が束ねられた後上記排気導出用開口部に接合されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気マニホールド構造。
【請求項６】
上記下流側フランジ部には、排気ターボ過給機が取付けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のエンジンの排気マニホールド構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気マニホールド構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、始動直後から排気浄化性能を高めるためには、触媒を早期に活性温度まで上昇させることが必要であり、エンジンから触媒に至る排気系での熱損失を抑えることが望まれている。
しかしながら、鋳造製の排気マニホールドを使用した場合、肉厚が厚く熱容量が大きくなるため、触媒に供給される排気ガス温度が低下する。
【０００３】
そこで、下記特許文献１に示すように、ステレンス等耐熱性が高い材質から構成されるパイプ部材によって排気マニホールドを構成することが知られている。
特許文献１に示される排気マニホールドによれば、鋳造製の排気マニホールドに対して耐熱性が高いことからその肉厚を薄くすことができ、排気マニホールドにおける熱容量を小さくすることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２７６４２号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１によれば、肉圧が薄くされることによって排気マニホールドの剛性が低下してしまうため、排気マニホールド直下に排気ターボ過給機等の重量物が取付けられる場合、重量物の支持剛性が不足するおそれがある。
尚、排気マニホールドの剛性を高めるため、単に、パイプ部材の肉厚を厚くするのでは熱容量が大きくなってしまう。
【０００６】
本発明は、以上のような課題に勘案してなされたもので、その目的は、排気ガス温度を高く維持しつつ、排気マニホールドの剛性を向上可能なエンジンの排気マニホールド構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明にあってはその解決手法として次のようにしてある。すなわち、本発明の第１の構成において、多気筒エンジンの排気マニホールド構造において、シリンダヘッドの側面に形成された排気マニホールド取付面に取付けられる上流側フランジ部と、該上流側フランジ部に対して略直交して接合されるとともに排気系部品が取付けられる下流側フランジ部とからなるフランジ部材と、
各気筒毎に対応してそれぞれ設けられ、上流端が上記上流側フランジ部に接合される一方、下流端又は各下流端を集合させた集合部が上記下流側フランジ部に接合される複数の分岐管とから構成してある。
本発明の第１の構成によれば、上流側フランジ部と下流側フランジ部とが一体的に接合されるため、分岐管の肉厚を厚くすることなく分岐管の支持剛性を向上でき、排気マニホールド全体としての剛性を向上することができる。
【０００８】
本発明の第２の構成において、上記分岐管の外周側には、当該分岐管に対して所定の空間を有して分岐管を覆うカバー部材が設けられるよう構成してある。
耐熱性が高い分岐管によって排気マニホールドを構成する場合、肉厚を薄くすることができるため、熱容量が小さくなり、始動直後の触媒の活性に対しては有効であるものの、放熱性も高くなることから保温性が低下し、触媒活性後における排気ガス温度を高温に維持することが難しくなる。
本発明の第２の構成によれば、分岐管の外周に所定の空間を有して分岐管を覆うカバー部材が設けられるため、所定の空間を断熱空間として機能させることができ、排気ガス温度を高温に維持することができる。
【０００９】
本発明の第３の構成において、上記下流側フランジ部は、上記上流側フランジ部の上端部において上流側フランジ部に対して略直交して接合される一方、当該下流側フランジ部には、上記上流側フランジに近接する側に上記分岐管挿入用の分岐管挿入用開口部が形成されるとともに、上記上流側フランジ部から遠い側に上記分岐管内を通過した排気ガスを上記排気系部品に導出するための排気導出用開口部とが形成されており、
上記分岐管は、上流端が上記上流側フランジ部に接合され、その途中が上記分岐管挿入用開口部に挿入された後上記下流側フランジ部上方側に延び上記下流側フランジ部上方側において下方側に向かって湾曲した後、下流端が上記排気導出用開口部に接合されるよう構成してある。
ここで、排気干渉を可及的に抑制するため、排気マニホールドの各分岐管長を長くする場合がある。
しかしながら、本発明において、単に、各分岐管長を長くすると、下流側フランジ部も長くする必要があるため、フランジ部材が大型化するという問題が生じる。
また、通常、排気系上方は温度が高くなることから、その他のエンジン部品、車両部品が配置されることがなく、スペース上余裕がある。
本発明の第３の構成によれば、下流側フランジに排気管挿入用開口部が形成され、分岐管がその排気管挿入用開口部に挿入された後、上方側に延ばされ、その後再び下方に向かって下流側フランジに接合されるため、分岐管を下流側フランジ部の下方側から上方側に亘って配置させることができ、下流側フランジ部を大型化することなく分岐管長を長くすることができる。
また、分岐管はスペースに余裕のあるエンジン上方側に延設されるため、他の部品との干渉を招くことなく分岐管を配置することができる。
【００１０】
本発明の第４の構成において、上記カバー部材は、上記下流側フランジ部よりも下方側に位置する上記分岐管を覆う第１カバー部材と、上記下流側フランジ部よりも上方側に位置する分岐管を覆う第２カバー部材とから構成してある。
本発明の第４の構成によれば、分岐管が下流側フランジを挟んでその上流側と下流側とに分離されて配置される場合であっても、分岐管は、第１カバーと第２カバーとによって覆われるため、排気ガス温度を高温に維持する。
【００１１】
本発明の第５の構成において、上記下流側フランジ部は、上記上流側フランジ部の下端部において上流側フランジ部に対して略直交して接合されるとともに、当該下流側フランジ部には、上記分岐管を通過した排気ガスを上記排気系部品に導出するための排気導出用開口部とが形成されており
上記分岐管は、上流端が上記上流側フランジ部に接合され、下流端が各分岐管の途中が束ねられた後上記排気導出用開口部に接合されるよう構成してある。
本発明の第５の構成によれば、排気マニホールドは、上流側フランジ部、下流側フランジ部及び分岐管とによって略三角形状に構成されるため、排気マニホールドの剛性を向上することができる。
【００１２】
本発明の第６の構成において、上記下流側フランジ部には、排気ターボ過給機が取付けられるよう構成してある。
本発明の第６の構成によれば、下流側フランジ部に排気ターボ過給機が取付けられる場合であっても、排気マニホールドの剛性が向上され、排気ターボ過給機の支持剛性を維持することができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、排気ガス温度を高く維持しつつ、排気マニホールドの剛性を向上することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は排気マニホールド（カバー部材は不図示）の側面図、図２は排気マニホールドにカバー部材を取付けた状態において後方側から見た斜視図、図３は図２を左側面から見た側面図、図４は図２を後方正面から見た正面図、図５は図２を上方側から見た平面図、図６は図２を下方側から見た平面図、図７は分岐管の側面図、図８は分岐管を後方側から見た正面図、図９は図５のＡ−Ａ断面図、図１０は図５のＢ−Ｂ断面図、図１１は第１カバー部材の斜視図である。
尚、本実施形態では、４気筒直列型ガソリンエンジンに適用した例を示す。
【００１５】
図１において、排気マニホールド１は、フランジ部材２と、分岐管３とから構成されている。
フランジ部材２は、シリンダヘッド１０の排気マニホールド取付面１０ａに取付けられる上流側フランジ部４と、その上流側フランジ部４の上端部において上流側フランジ部４に略直交するよう接合されるとともに、排気ターボ過給機１１が取付けられる下流側フランジ部５とから構成されている。
尚、排気ターボ過給機１１は、周知であるため詳細な図示は省略するが、排気通路中に配置される排気タービンと、その排気タービンと回転軸を介して連結され、吸気通路中に配置される吸気ブロアとから構成される。
また、排気ターボ過給機１１の下流側の排気通路には、三元触媒やＮＯ吸蔵触媒（共に不図示）等の排気浄化装置が配設されている。
【００１６】
上流側フランジ部４には、図４にも示すように、シリンダヘッド１０に形成された排気ポート（不図示）からの排気ガスを流入する排気流入用開口部４ａが、各気筒毎に対応してそれぞれ形成されている。
【００１７】
また、下流側フランジ部５は、図２、図５、図６に示すように、上流側フランジ部４の長さ方向に沿って延び、各分岐管３の挿入が可能とされる分岐管挿入用開口部５ａが形成される連接部５ｂと、その連接部５ａの左側（図２、図５、図６中）から所定の幅でエンジン後方側に延び、排気導出用開口部５ｃが形成されるフランジ部５ｄとから構成されている。
【００１８】
分岐管３は、図７、図８に示すように、ステンレス製のパイプ部材が接合されて形成されており、各気筒の排気ポートにそれぞれ接合される第１パイプ材３ａ、３ａ、３ａ、３ａと、その第１パイプ材３ａにそれぞれ接合される第２パイプ材３ｂ、３ｂ、３ｂ、３ｂと、その第２パイプ材３ｂを集合して接合する第３パイプ材３ｃ、３ｃ、３ｃ、３ｃ、３ｃと、その第３パイプ材３ｃから上記排気導出用開口部５ｃに接合され、各分岐管３の集合部として構成される第４パイプ材３ｄ、３ｄ、３ｄとから構成されている。
そのように形成された分岐管３は、上流端が上流側フランジ部４に接合され、上方側に湾曲された後分岐管挿入用開口部５ａを挿入された後、下流側フランジ部５の上方において下方側に向かって湾曲された後、排気導出用開口部５ｃに接合されている。
尚、第１の実施の形態では、各分岐管３を集合した集合部を、排気導出用開口部５ｃに接合する例を示したが、排気導出用開口部５ｃを各気筒に対応させてそれぞれ設け、各分岐管３毎に独立して排気導出用開口部５ｃに接合するようにしてもよい。
【００１９】
また、図２乃至図６に示すように、分岐管３の外周には、分岐管３を覆うカバー部材６が設けられている。
カバー部材６は、下流側フランジ部５よりも下方側の各分岐管３（３ａ）を覆う第１カバー部材６ａと、下流側フランジ部５よりも上方側の各分岐管３（３ｂ、３ｃ、３ｄ）を覆う第２カバー部材６ｂとから構成されている。
これら第１カバー部材６ａ、第２カバー部材６ｂは、図９、図１０に示すように、それぞれ分岐管３の外周に対して所定の空間Ｓを有して接合されている。
尚、第１カバー部材６ａは、図１１に示すように構成され、上流側フランジ部４の及び下流側フランジ部５の下面側に接合されている。
また、第２カバー部材６ｂは、図５中６ｂで示すように平面視略Ｌ字状に構成され、下流側フランジ５の上面側に接合されている。
尚、これら第１カバー部材６ａ、第２カバー部材６ｂは、ともにステンレス製またはスチール製の薄板を板金成形し、または板金成形体を接合して形成されており、分岐管３を含め板厚を厚くする必要はない。
【００２０】
以上のように、第１の実施の形態によれば、上流側フランジ部４と下流側フランジ部５とが連接部５ｂを介して一体的に接続されるため、分岐管３の肉厚を厚くすることなく分岐管３の支持剛性を向上でき、排気マニホールド１全体としての剛性を向上することができる。
また、分岐管３の外周に所定の空間Ｓを有して分岐管３を覆うカバー部材６が設けられるため、所定の空間Ｓを断熱空間として機能させることができ、排気ガス温度を高温に維持することができる。
また、下流側フランジ部５に排気管挿入用開口部５ａが形成され、分岐管３がその排気管挿入用開口部５ａに挿入された後、上方側に延ばされ、その後再び下方に向かって下流側フランジ部５に接合されるため、分岐管３を下流側フランジ部５の下方側から上方側に亘って配置させることができ、下流側フランジ部５を大型化することなく分岐管３の長さを長くすることができる。その際、分岐管３はスペースに余裕のあるエンジン上方側に延設されるため、他の部品との干渉を招くことなく分岐管３を配置することができる。
また、下流側フランジ部５に、排気ターボ過給機１１が取付けられる場合であっても、排気マニホールド１の剛性が向上され、排気ターボ過給機１の支持剛性を維持することができる。
【００２１】
（第２の実施の形態）
次に、図１２、図１３に基づいて第２の実施の形態について、説明する。
図１２は第２の実施の形態に関わる排気マニホールド１の分解図、図１３は排気マニホールドの組立て図である。
図１２において、排気マニホールド１は、フランジ部材２０と、各気筒に対応してそれぞれ設けられる分岐管２１と、各分岐管２１を覆うカバー部材２２とから構成されている。
フランジ部材２０は、第１の実施の形態と同様、シリンダヘッド（図１２では不図示）の排気マニホールド取付面（図１２では不図示）に取付けられるとともに、各気筒の排気ポート（不図示）にそれぞれ対応して接続される排気流入用開口部２０ｂ、２０ｂ、２０ｂ、２０ｂが形成される上流側フランジ部２０ａと、その上流側フランジ部２０ａの下端部と連接部２０ｃを介して接合されるとともに、その連接部２０ｃに対して略直交するよう形成され、かつ排気導出用開口部２０ｄが形成される下流側フランジ部２０ｅとから構成されている。
【００２２】
また、分岐管２１は、各気筒に対応してそれぞれ設けられる４つの分岐管２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄとから構成されており、各分岐管２１ａ〜２１ｄは、その上流端が上記排気流入用開口部２０ｂにそれぞれ接合されるとともに、下流端が円形に形成された内径から徐々に略扇型に変形され、その扇型とされた４つの分岐管２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの下流端が束ねられて円形とされ、排気導出用開口部２０ｄに接合されている。
尚、分岐管２１は、第１の実施の形態と同様、ステンレス製とされている。
また、カバー部材２２は、第１の実施の形態と同様、ステンレス製またはスチール製の薄板を板金成形し、または板金成形体を接合して形成されている。
【００２３】
そして、図１３に示すように、フランジ部材２０に分岐管２１が接合された後、分岐管２１の外周に所定の空間を有して分岐管２１を覆うカバー部材２２がフランジ部材２０に接合されている。
【００２４】
以上のように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様、上流側フランジ部２０ａと下流側フランジ部２０ｅとが連接部２０ｃを介して一体的に接続されるため、分岐管３の肉厚を厚くすることなく分岐管３の支持剛性を向上でき、排気マニホールド１全体としての剛性を向上することができる。
また、排気マニホールド１は、上流側フランジ部２０ａ、下流側フランジ部２０ｅ及び分岐管２１とによって略三角形状に構成されるため、排気マニホールド１の剛性を向上することができる。
また、分岐管２１の外周に所定の空間を有して分岐管２１を覆うカバー部材２２が設けられるため、排気ガス温度を高温に維持することができる。
【００２５】
尚、本実施の形態では、分岐管３、２１の材質としてステンレス製の例を示したが、スチール製であってもよい。
【００２６】
また、第１の実施の形態では、分岐管３を第１パイプ材３ａ，第２パイプ材３ｂ，第３パイプ材３ｃ，第４パイプ材３ｄの接合により形成したが、第１パイプ材部分と第２パイプ材部分とを一部材で形成する一方、第３パイプ材部分を長寸の一部材で形成し、第４パイプ材部分も一部材で形成して、これら３部材を接合し分岐管とすることもできる。
【００２７】
また、第１の実施の形態では、分岐管３の第１パイプ材３ａを下流側フランジ部５の分岐管挿入用開口部５ａに挿入するようにしたが、各第１パイプ材部分を分岐管と別体にし、上流側フランジ部と下流側フランジ部とに接合し、第１パイプ材部分のない分岐管を下流側フランジ部に接合するようにしてもよい。
【００２８】
また、本実施の形態では、４気筒直列型エンジンに適用する例を示したが、気筒数が４気筒以外のエンジンや、ディーゼルエンジンに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る排気マニホールド（カバー部材は不図示）の側面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る排気マニホールドにカバー部材を取付けた状態において後方側から見た斜視図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る図２を左側面から見た側面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る図２を後方正面から見た正面図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る図２を上方側から見た平面図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る図２を下方側から見た平面図。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る分岐管の側面図。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る分岐管を後方側から見た正面図。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る図５のＡ−Ａ断面図。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る図５のＢ−Ｂ断面図。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る第１カバー部材の斜視図。
【図１２】本発明の第２実施の形態に係る排気マニホールド１の分解図。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る排気マニホールドの組立て図。
【符号の説明】
１：排気マニホールド
２、２０：フランジ部材
３、２１：分岐管
４、２０ａ：上流側フランジ部
５、２０ｅ：下流側フランジ部
５ａ：分岐管挿入用開口部
５ｂ、２０ｄ：排気導出用開口部
６、２２：カバー部材
６ａ：第１カバー部材
６ｂ：第２カバー部材
１０：シリンダヘッド
１０ａ：排気マニホールド取付面
１１：排気ターボ過給機
【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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【図１３】
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