(57)【要約】【課題】一部の分岐管がフランジとともに鋳造により一体成形され且つ他の分岐管がパイプからなる排気マニホールドとターボ過給機とを備えた排気マニホールド構造において、ターボ過給機を確実に支持し且つ排気の温度の低下を防ぎ、熱によるパイプの伸びを吸収する技術を提供する。【解決手段】排気マニホールド構造１は排気マニホールド５とターボ過給機７とを有する。排気マニホールド５は上流側フランジ１１、第１〜第４分岐管１３，１５，１７，１９、排気集合ケース部２１、パイプ接続部２３、下流側フランジ２５及び２次エア通路部２７からなる。上流側フランジ１１、第３及び第４分岐管１７，１９、排気集合ケース部２１、パイプ接続部２３、下流側フランジ２５及び２次エア通路部２７は鋳造により一体成形されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが、多気筒エンジンにおける複数の排気ポートのそれぞれと連通した複数のポート用開口部を有し且つ気筒列方向に延びている上流側フランジと、該上流側フランジにおける上記多気筒エンジンと反対側の面に上記各ポート用開口部に対応するように配設された複数の分岐管と、該各分岐管からの排気が集合する排気集合ケース部と、該排気集合ケース部の下流側に設けられた下流側フランジとを有している排気マニホールドと、
タービンとコンプレッサと上記タービンに取り付けられ且つ上記下流側フランジに結合されたタービン側フランジとを有しているターボ過給機とを備えた排気マニホールド構造であって、
上記排気集合ケース部、上記下流側フランジ及び上記ターボ過給機は、上記多気筒エンジンの気筒列方向一方側に位置し、
上記上流側フランジと上記複数の分岐管のうち上記気筒列方向一方側に位置している分岐管により構成されている一方側分岐管部と上記排気集合ケース部と上記下流側フランジとは、鋳造により一体成形されて排気マニホールド本体を構成し、
上記複数の分岐管のうち上記一方側分岐管部以外の分岐管により構成されている他方側分岐管部は、金属パイプからなり、
上記排気マニホールド本体は更に、上記排気集合ケース部に鋳造により一体成形され且つ該排気集合ケース部から上記他方側分岐管部の下流端に向かって延びているパイプ接続部を有し、
上記他方側分岐管部の下流端と上記パイプ接続部の上流端とは、熱による上記他方側分岐管部の歪みを吸収する熱歪み吸収機構を介して接続されていることを特徴とする排気マニホールド構造。
【請求項２】
請求項１記載の排気マニホールド構造において、
上記多気筒エンジンは、上記気筒列方向一方側と反対側の気筒列方向他方側から上記気筒列方向一方側に向かって順に並んだ第１、第２、第３及び第４気筒を有している直列４気筒エンジンにより構成され、
上記第１、第２、第３及び第４気筒はそれぞれ、上記複数の排気ポートとしての第１、第２、第３及び第４排気ポートと連通し、
上記第１、第２、第３及び第４排気ポートはそれぞれ、上記複数のポート用開口部としての第１、第２、第３及び第４ポート用開口部と連通し、
上記複数の分岐管は、上記第１、第２、第３及び第４ポート用開口部のそれぞれに対応するように配設された第１、第２、第３及び第４分岐管により構成され、
上記一方側分岐管部は上記第３及び第４分岐管により構成され、
上記他方側分岐管部は上記第１及び第２分岐管により構成されていることを特徴とする排気マニホールド構造。
【請求項３】
請求項２記載の排気マニホールド構造において、
上記直列４気筒エンジンは、上記第１、第３、第４及び第２気筒の順に排気行程が行われるように構成され、
上記第１分岐管は、上流端が上記第１ポート用開口部に溶接され且つ該第１ポート用開口部から上記気筒列方向一方側に湾曲しながら延びている湾曲部と該湾曲部の下流端から上記気筒列方向一方側に延び且つ下流端が上記熱歪み吸収機構を介して上記パイプ接続部の上流端に接続されている直路部とにより構成され、
上記第２分岐管は、上流端が上記第２ポート用開口部に溶接されているとともに該第２ポート用開口部から気筒列方向と直交する方向に延び且つ下流端が上記直路部に接続されていることを特徴とする排気マニホールド構造。
【請求項４】
請求項３記載の排気マニホールド構造において、
上記熱歪み吸収機構は、上記パイプ接続部の上流端部と該上流端部に摺動自在に嵌挿された上記第１分岐管の下流端部とからなる摺動部と、該摺動部の外周面を覆うように設けられたベローズ管とにより構成されていることを特徴とする排気マニホールド構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の排気マニホールド構造において、
上記コンプレッサは、上記タービンの上記気筒列方向一方側の側方に位置し、
上記ターボ過給機は、上記コンプレッサにおける上記気筒列方向一方側の面に取り付けられたコンプレッサ側フランジを有していることを特徴とする排気マニホールド構造。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の排気マニホールド構造において、
上記排気マニホールド本体は更に、該排気マニホールド本体に鋳造により一体成形されているとともに上記上流側フランジにおける上記各分岐管の配設側の面に沿って延び且つ内部に、２次エアが流通する２次エア流路が形成された２次エア流路部を有していることを特徴とする排気マニホールド構造。
【請求項７】
請求項６記載の排気マニホールド構造において、
上記上流側フランジにおける上記各ポート用開口部の近傍には、上記各排気ポートと連通した複数の分配用開口部が配設され、
上記２次エア流路には、気筒列方向に延び且つ２次エアの入口と連通した２次エア流路本体と、該２次エア流路本体と上記各分配用開口部とを連通させている複数の２次エア分配流路とが含まれていることを特徴とする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、排気マニホールドと該排気マニホールドの下流側に設けられたターボ過給機とを有している排気マニホールド構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、多気筒エンジンにおける複数の排気ポートのそれぞれと連通した上流側フランジと、上流側フランジにつながった複数の分岐管と、これらの分岐管からの排気が集合する排気集合ケース部と、この排気集合ケース部の下流側に設けられた下流側フランジとを備えた排気マニホールドが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この排気マニホールドでは、複数の分岐管のうち一部の分岐管が上流側及び下流側フランジとともに鋳造により一体成形されている一方、それ以外の分岐管が金属パイプで構成されている。そして、分岐管を上述のような構成にすることにより、上記排気マニホールドでは、十分な強度を保ちつつ軽量化を図ることができる。
【０００３】
【特許文献１】
実開平４−１２９８３４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、下流側フランジの下流側にはターボ過給機が設置されている場合がある。このターボ過給機は金属製であるがゆえにそれ相応の重さを有している。したがって、このターボ過給機を確実に支持するためには、ターボ過給機を支持する排気マニホールドがある程度の強度を持っていなければならない。
【０００５】
また、排気マニホールドの下流側には触媒コンバータが設けられているため、この触媒コンバータの触媒の活性化を図るべく、触媒コンバータに流入する排気の温度はより高温であることが好ましい。ここで、排気の温度を高温に保つためには、排気マニホールドによる排気からの熱の吸収を抑えればよい。
【０００６】
また、上記金属パイプは排気の熱により伸びるため、この伸びを吸収することができる部材を排気マニホールドに備え付ける必要がある。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の分岐管のうち一部の分岐管が上流側及び下流側フランジとともに鋳造により一体成形されている一方、上記分岐管以外の分岐管が金属パイプからなる排気マニホールドと該排気マニホールドの下流側に設けられたターボ過給機とを備えた排気マニホールド構造において、ターボ過給機を確実に支持するとともに排気の温度の低下を防ぎ、熱による金属パイプの伸びを吸収することができる技術を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、それぞれが、多気筒エンジンにおける複数の排気ポートのそれぞれと連通した複数のポート用開口部を有し且つ気筒列方向に延びている上流側フランジと、該上流側フランジにおける上記多気筒エンジンと反対側の面に上記各ポート用開口部に対応するように配設された複数の分岐管と、該各分岐管からの排気が集合する排気集合ケース部と、該排気集合ケース部の下流側に設けられた下流側フランジとを有している排気マニホールドと、タービンとコンプレッサと上記タービンに取り付けられ且つ上記下流側フランジに結合されたタービン側フランジとを有しているターボ過給機とを備えた排気マニホールド構造であって、上記排気集合ケース部、上記下流側フランジ及び上記ターボ過給機が、上記多気筒エンジンの気筒列方向一方側に位置し、上記上流側フランジと上記複数の分岐管のうち上記気筒列方向一方側に位置している分岐管により構成されている一方側分岐管部と上記排気集合ケース部と上記下流側フランジとが、鋳造により一体成形されて排気マニホールド本体を構成し、上記複数の分岐管のうち上記一方側分岐管部以外の分岐管により構成されている他方側分岐管部が、金属パイプからなり、上記排気マニホールド本体が更に、上記排気集合ケース部に鋳造により一体成形され且つ該排気集合ケース部から上記他方側分岐管部の下流端に向かって延びているパイプ接続部を有し、上記他方側分岐管部の下流端と上記パイプ接続部の上流端とが、熱による上記他方側分岐管部の歪みを吸収する熱歪み吸収機構を介して接続されていることを特徴とするものである。
【０００９】
これにより、排気マニホールド本体は鋳造により一体成形されているため、排気マニホールド本体はある程度の強度を有している。したがって、下流側フランジに結合されたターボ過給機、すなわち、排気マニホールド本体に結合されたターボ過給機を確実に支持することができる。
【００１０】
ところで、鋳造により成形された分岐管は金属パイプからなる分岐管と比べて厚みがあるため、鋳造により成形された分岐管の方が排気から熱を奪いやすい。
【００１１】
ここで、本発明によれば、他方側分岐管部が金属パイプからなるため、分岐管のすべてが鋳造により成形されている場合と比較して、排気マニホールドによる排気からの熱の吸収を抑えることができる。したがって、排気の温度の低下を防ぐことができる。
【００１２】
また、金属パイプからなる他方側分岐管部とパイプ接続部とは熱歪み吸収機構を介して接続されているため、この熱歪み吸収機構により、熱による他方側分岐管部の歪み、すなわち、他方側分岐管部の伸びを吸収することができる。
【００１３】
ところで、ターボ過給機のタービンの周囲には、排気マニホールド等の排気系とともに、ターボ過給機のコンプレッサ、吸気管等の吸気系が配設されているため、ターボ過給機が多気筒エンジンの気筒列方向中央部に位置している場合には、吸気系の配置位置が制限されるとともに、吸気系が排気系の近辺に配置されることになる。
【００１４】
ここで、本発明によれば、一方側分岐管部、排気集合ケース部、下流側フランジ及びターボ過給機が多気筒エンジンの気筒列方向一方側に位置しているため、一方側分岐管部、排気集合ケース部、下流側フランジ及びターボ過給機が多気筒エンジンの気筒列方向中央部に位置している場合と比較して、コンプレッサの周囲にはスペースが生じる。したがって、吸気系の配置の自由度を高めることができ、ひいては、吸気系を排気系から離して配置することができる。
【００１５】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記多気筒エンジンが、上記気筒列方向一方側と反対側の気筒列方向他方側から上記気筒列方向一方側に向かって順に並んだ第１、第２、第３及び第４気筒を有している直列４気筒エンジンにより構成され、上記第１、第２、第３及び第４気筒がそれぞれ、上記複数の排気ポートとしての第１、第２、第３及び第４排気ポートと連通し、上記第１、第２、第３及び第４排気ポートがそれぞれ、上記複数のポート用開口部としての第１、第２、第３及び第４ポート用開口部と連通し、上記複数の分岐管が、上記第１、第２、第３及び第４ポート用開口部のそれぞれに対応するように配設された第１、第２、第３及び第４分岐管により構成され、上記一方側分岐管部が上記第３及び第４分岐管により構成され、上記他方側分岐管部が上記第１及び第２分岐管により構成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
これにより、直列４気筒エンジンに係る排気マニホールド構造において、ターボ過給機を確実に支持するとともに排気の温度の低下を防ぎ、熱による他方側分岐管部の伸びを吸収することができる。また、直列４気筒エンジンに係る排気マニホールド構造において、吸気系の配置の自由度を高めることができるとともに、吸気系を排気系から離して配置することができる。
【００１７】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記直列４気筒エンジンが、上記第１、第３、第４及び第２気筒の順に排気行程が行われるように構成され、上記第１分岐管が、上流端が上記第１ポート用開口部に溶接され且つ該第１ポート用開口部から上記気筒列方向一方側に湾曲しながら延びている湾曲部と該湾曲部の下流端から上記気筒列方向一方側に延び且つ下流端が上記熱歪み吸収機構を介して上記パイプ接続部の上流端に接続されている直路部とにより構成され、上記第２分岐管が、上流端が上記第２ポート用開口部に溶接されているとともに該第２ポート用開口部から気筒列方向と直交する方向に延び且つ下流端が上記直路部に接続されていることを特徴とするものである。
【００１８】
これにより、第１及び第２分岐管が排気行程の順番が連続する第１及び第２気筒のそれぞれに対応するため、第１及び第２分岐管が排気行程の順番が連続しない第１及び第２気筒のそれぞれに対応する場合と比較して、排気の温度の低下を確実に防ぐことができる。
【００１９】
第４の発明は、上記第３の発明において、上記熱歪み吸収機構が、上記パイプ接続部の上流端部と該上流端部に摺動自在に嵌挿された上記第１分岐管の下流端部とからなる摺動部と、該摺動部の外周面を覆うように設けられたベローズ管とにより構成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
これにより、摺動部とベローズ管とからなる簡単な構造により本発明に係る熱歪み吸収機構を具現化することができる。
【００２１】
第５の発明は、上記第１〜第４の発明のいずれか１つにおいて、上記コンプレッサが、上記タービンの上記気筒列方向一方側の側方に位置し、上記ターボ過給機が、上記コンプレッサにおける上記気筒列方向一方側の面に取り付けられたコンプレッサ側フランジを有していることを特徴とするものである。
【００２２】
これにより、コンプレッサがタービンの気筒列方向一方側の側方に位置し、また、コンプレッサにおける気筒列方向一方側の面にはコンプレッサ側フランジが取り付けられているため、コンプレッサがタービンの気筒列方向他方側の側方に位置している場合と比較して、コンプレッサの周囲にはスペースがさらに生じる。したがって、吸気系の配置の自由度をさらに高めることができる。
【００２３】
第６の発明は、上記第１〜第５の発明のいずれか１つにおいて、上記排気マニホールド本体が更に、該排気マニホールド本体に鋳造により一体成形されているとともに上記上流側フランジにおける上記各分岐管の配設側の面に沿って延び且つ内部に、２次エアが流通する２次エア流路が形成された２次エア流路部を有していることを特徴とするものである。
【００２４】
これにより、排気マニホールド本体には更に２次エア流路部が鋳造により一体成形されているため、この２次エア流路部をターボ過給機の支持に寄与させることができる。したがって、ターボ過給機をさらに確実に支持することができる。
【００２５】
第７の発明は、上記第６の発明において、上記上流側フランジにおける上記各ポート用開口部の近傍には、上記各排気ポートと連通した複数の分配用開口部が配設され、上記２次エア流路には、気筒列方向に延び且つ２次エアの入口と連通した２次エア流路本体と、該２次エア流路本体と上記各分配用開口部とを連通させている複数の２次エア分配流路とが含まれていることを特徴とするものである。
【００２６】
ところで、排気系における２次エアの供給位置が上流であればあるほど、２次エアと排気とが早期に混合しやすくなる。
【００２７】
ここで、本発明によれば、２次エアを、２次エア流路本体、各２次エア分配流路及び各分配用開口部を介して排気系の最上流に位置している各排気ポートに供給することができる。そのため、２次エアと各排気ポートを流通する排気とを早期に混合させることができ、排気中の炭化水素、一酸化炭素等を十分に酸化させることができる。したがって、排気の温度の高温化を図ることができ、排気の温度の低下を確実に防ぐことができる。
【００２８】
【発明の効果】
上記第１の発明によれば、排気マニホールド本体は鋳造により一体成形されているため、排気マニホールド本体はある程度の強度を有している。したがって、排気マニホールド本体に結合されたターボ過給機を確実に支持することができる。
【００２９】
また、他方側分岐管部が金属パイプからなるため、分岐管のすべてが鋳造により成形されている場合と比較して、排気マニホールドによる排気からの熱の吸収を抑えることができる。したがって、排気の温度の低下を防ぐことができる。
【００３０】
また、金属パイプからなる他方側分岐管部とパイプ接続部とは熱歪み吸収機構を介して接続されているため、この熱歪み吸収機構により、熱による他方側分岐管部の歪みを吸収することができる。
【００３１】
また、一方側分岐管部、排気集合ケース部、下流側フランジ及びターボ過給機が多気筒エンジンの気筒列方向一方側に位置しているため、一方側分岐管部、排気集合ケース部、下流側フランジ及びターボ過給機が多気筒エンジンの気筒列方向中央部に位置している場合と比較して、コンプレッサの周囲にはスペースが生じる。したがって、吸気系の配置の自由度を高めることができ、ひいては、吸気系を排気系から離して配置することができる。
【００３２】
上記第２の発明によれば、直列４気筒エンジンに係る排気マニホールド構造において、ターボ過給機を確実に支持するとともに排気の温度の低下を防ぎ、熱による他方側分岐管部の伸びを吸収することができる。また、直列４気筒エンジンに係る排気マニホールド構造において、吸気系の配置の自由度を高めることができるとともに、吸気系を排気系から離して配置することができる。
【００３３】
上記第３の発明によれば、第１及び第２分岐管が排気行程の順番が連続する第１及び第２気筒のそれぞれに対応するため、第１及び第２分岐管が排気行程の順番が連続しない第１及び第２気筒のそれぞれに対応する場合と比較して、排気の温度の低下を確実に防ぐことができる。
【００３４】
上記第４の発明によれば、摺動部とベローズ管とからなる簡単な構造により本発明に係る熱歪み吸収機構を具現化することができる。
【００３５】
上記第５の発明によれば、コンプレッサがタービンの気筒列方向一方側の側方に位置し、また、コンプレッサにおける気筒列方向一方側の面にはコンプレッサ側フランジが取り付けられているため、コンプレッサがタービンの気筒列方向他方側の側方に位置している場合と比較して、コンプレッサの周囲にはスペースがさらに生じる。したがって、吸気系の配置の自由度をさらに高めることができる。
【００３６】
上記第６の発明によれば、排気マニホールド本体には更に２次エア流路部が鋳造により一体成形されているため、この２次エア流路部をターボ過給機の支持に寄与させることができる。したがって、ターボ過給機をさらに確実に支持することができる。
【００３７】
上記第７の発明によれば、２次エアを、２次エア流路本体、各２次エア分配流路及び各分配用開口部を介して排気系の最上流に位置している各排気ポートに供給することができるため、２次エアと各排気ポートを流通する排気とを早期に混合させることができ、排気中の炭化水素、一酸化炭素等を十分に酸化させることができる。したがって、排気の温度の高温化を図ることができ、排気の温度の低下を確実に防ぐことができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３９】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る排気マニホールド構造１は、直列４気筒エンジン３と、このエンジン３の下流側に設けられた排気マニホールド５と、この排気マニホールド５の下流側に設けられたターボ過給機７とを備えている。
【００４０】
エンジン３は、車両に対して横置きに搭載されている。言い換えれば、エンジン３は、クランク軸（図示せず）が車幅方向に延びるように、車両に対して据えられている。このエンジン３は、車幅方向右側から車幅方向左側に向かって順に並んだ第１〜第４気筒（図示せず）を有している。このエンジン３では、第１、第３、第４及び第２気筒の順で排気行程が行われる。第１〜第４気筒はそれぞれ、エンジン３の一部を構成しているシリンダヘッド（図示せず）に形成された第１〜第４排気ポート（図示せず）と連通している。エンジン３の上方には、後述するコンプレッサ７ｃにより圧縮された高温吸気を冷却するインタークーラー９が設置されている。
【００４１】
図１〜図４に示すように、排気マニホールド５はステンレス鋼からなり、ガスケット（図示せず）を介してシリンダヘッドの後方側の面に取り付けられている。排気マニホールド５は、気筒列方向に延びている板状の上流側フランジ１１と、この上流側フランジ１１につながっている管状の第１〜第４分岐管１３，１５，１７，１９と、これらの分岐管１３，１５，１７，１９からの排気が集合する排気集合ケース部２１と、この排気集合ケース部２１と連通した管状のパイプ接続部２３と、排気集合ケース部２１の下流側につながっている板状の下流側フランジ２５と、内部に２次エアが流通する２次エア通路２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅが形成された２次エア通路部２７とを備えている。
【００４２】
第３及び第４分岐管１７，１９と排気集合ケース部２１とパイプ接続部２３と下流側フランジ２５とは、エンジン３の車幅方向左側、すなわち、エンジン３の気筒列方向左側に位置している。詳細には、第３及び第４分岐管１７，１９と排気集合ケース部２１とパイプ接続部２３と下流側フランジ２５とは、エンジン３における気筒列方向と直交する方向に関する排気側（本実施形態ではエンジン３の後方側）であってエンジン３の気筒列方向左側寄りに配置されている。言い換えれば、第３及び第４分岐管１７，１９と排気集合ケース部２１とパイプ接続部２３と下流側フランジ２５とは、エンジン３の後方側におけるエンジン３の気筒列方向中央部よりも気筒列方向左側に位置している。上流側フランジ１１と第３及び第４分岐管１７，１９と排気集合ケース部２１とパイプ接続部２３と下流側フランジ２５と２次エア通路部２７とは、ステンレス鋼を用いて鋳造により一体成形されてステンレス鋳鋼製の排気マニホールド本体を構成している。なお、本発明に係る気筒列方向一方側は気筒列方向左側に対応する。
【００４３】
上流側フランジ１１は、気筒列方向右側から気筒列方向左側に向かって順に並んだ第１〜第４ポート用開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを有している。第１及び第２ポート用開口部１１ａ，１１ｂはそれぞれ、上流側フランジ１１の背面、すなわち、上流側フランジ１１におけるエンジン３と反対側の面から後方に且つ上方に突出している。第１及び第２ポート用開口部１１ａ，１１ｂにはそれぞれ、該第１及び第２ポート用開口部１１ａ，１１ｂを貫通した断面円状の貫通孔が形成されている。第３及び第４ポート用開口部１１ｃ，１１ｄにはそれぞれ、上流側フランジ１１を貫通した円状の開口が形成されている。第１〜第４ポート用開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄはそれぞれ、第１〜第４排気ポートと連通している。なお、本発明に係る気筒列方向他方側は気筒列方向右側に対応する。
【００４４】
上流側フランジ１１における第１〜第４ポート用開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれの近傍には、上流側フランジ１１を貫通した円状の開口が形成された第１〜第４分配用開口部１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈが配設されている。詳細には、第１分配用開口部１１ｅは第１ポート用開口部１１ａの右下側に形成され、第２分配用開口部１１ｆは第２ポート用開口部１１ｂの右下側に設けられ、第３分配用開口部１１ｇは第３ポート用開口部１１ｃの左下側に形成され、第４分配用開口部１１ｈは第４ポート用開口部１１ｄの左下側に設けられている。また、第１〜第４分配用開口部１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈの口径は、第１〜第４ポート用開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの口径よりも小さい。
【００４５】
上記第１〜第４分岐管１３，１５，１７，１９はそれぞれ、上流側フランジ１１の背面に第１〜第４ポート用開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに対応するように配置されている。すなわち、第１〜第４分岐管１３，１５，１７，１９はそれぞれ、第１〜第４ポート用開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを介して第１〜第４排気ポートと連通している。
【００４６】
第１分岐管１３は金属パイプ、例えば、ステンレス鋼製のパイプからなる。第１分岐管１３は、第１ポート用開口部１１ａから上方に且つ気筒列方向左側の方向に湾曲しながら延びている湾曲部１３ａと、この湾曲部１３ａの下流端から気筒列方向左側の方向に延びている直線部１３ｂと、後述する嵌挿部１３ｃとにより構成されている。湾曲部１３ａの上流端部は第１ポート用開口部１１ａに内嵌されて溶接されている。直線部１３ｂの鉛直方向に関する位置は、上流側フランジ１１の上端の位置よりも高い（図２及び図４を参照）。直線部１３ｂにおける第２分岐管１５の下流端に対向する部分には、第２分岐管１５の下流端に向かって開口した開口部が形成されている。
【００４７】
第２分岐管１５は金属パイプ、例えば、ステンレス鋼製のパイプからなり、第２ポート用開口部１１ｂから上方に且つ車両前後方向に延びている。第２分岐管１５の上流端部は第２ポート用開口部１１ｂに差し込まれて溶接されている。第２分岐管１５の下流端は直線部１３ｂの開口部に溶接されている。詳細には、第２分岐管１５の下流端部はつば状に形成され、そのつば部が開口部に溶接されている。そして、第２分岐管１５と直線部１３ｂとは開口部を介して連通している。なお、本発明に係る他方側分岐管部は第１及び第２分岐管１３，１５に対応する。
【００４８】
第３及び第４分岐管１７，１９は、４本の分岐管１３，１５，１７，１９のうち気筒列方向左側に位置しているものである。第３分岐管１７は、第３ポート用開口部１１ｃから上方に且つ気筒列方向左側の方向に湾曲しながら延びている。第４分岐管１９は、第４ポート用開口部１１ｄから上方に向かって延びている。なお、本発明に係る一方側分岐管部は第３及び第４分岐管１７，１９に対応する。
【００４９】
上記排気集合ケース部２１には、第３分岐管１７の下流端と第４分岐管１９の下流端とパイプ接続部２３の下流端とがつながっている。排気集合ケース部２１の下流端は、下流側フランジ２５の開口部２５ａ（開口部２５ａについては後述する）につながっている。上記パイプ接続部２３は、排気集合ケース部２１における気筒列方向右側の部分から上方に且つ気筒列方向右側に向かって延びている。すなわち、パイプ接続部２３は、排気集合ケース部２１から直線部１３ｂの下流端に向かって延びている。パイプ接続部２３の上流端と直線部１３ｂの下流端とは、後述する熱歪み吸収機構２９を介して接続されている。
【００５０】
図５に示すように、熱歪み吸収機構２９は、第１分岐管１３を流れる排気の熱による該第１分岐管１３の歪みを吸収するものである。熱歪み吸収機構２９は、パイプ接続部２３の上流端部２３ａと該上流端部２３ａに摺動自在に差し込まれた管状の嵌挿部１３ｃとからなる摺動部と、この摺動部の外周面を覆うように設けられたベローズ管２９ａとにより構成されている。詳しくは、パイプ接続部２３の上流端部２３ａの内周面にパイプ接続部２３の外側に凹んでなる凹部が形成され、この凹部の下流端と嵌挿部１３ｃの上流端との間に隙間が形成されるように、嵌挿部１３ｃが凹部に内嵌されている。嵌挿部１３ｃは直線部１３ｂの下流端部に外嵌されている。ベローズ管２９ａの上流端は嵌挿部１３ｃの外周面に溶接されている一方、下流端はパイプ接続部２３の上流端部２３ａの外周面に溶接されている。なお、本発明に係る第１分岐管の下流端部は嵌挿部１３ｃに対応する。
【００５１】
図１〜図４に示すように、上記下流側フランジ２５は水平方向に延びている。下流側フランジ２５の上下方向に関する位置は、上流側フランジ１１における各ポート用開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの上端部の位置とほぼ一致している（図４を参照）。下流側フランジ２５には、円状の開口が形成された開口部２５ａが設けられている。
【００５２】
図１及び図２に示すように、上記ターボ過給機７はエンジン３の気筒列方向左側に位置し、下流側フランジ２５の下側に設置されている。ターボ過給機７は、排気のエネルギーにより回転するタービン７ａと、このタービン７ａの上端側に取り付けられたタービン側フランジ７ｂと、タービン７ａに直結した遠心式のコンプレッサ７ｃと、このコンプレッサ７ｃにおける気筒列方向左側の面に取り付けられたコンプレッサ側フランジ７ｄとを有している。
【００５３】
タービン７ａの下流側には、排気管（図示せず）を介して触媒コンバータ（図示せず）が設けられている。タービン側フランジ７ｂは下流側フランジ２５に結合され、タービン側フランジ７ｂには円状の排気入口が形成されている。コンプレッサ７ｃはタービン７ａの気筒列方向左側に位置し、吸気系の一部を構成している。ターボ過給機７の周囲には吸気系が配置されている。具体的には、コンプレッサ７ｃの気筒列方向右側には、下流端が、コンプレッサ側フランジ７ｄを介してコンプレッサ７ｃに接続された、車両前後方向に延びている第１吸気管３１が取り付けられている。また、コンプレッサ７ｃの上方には、上流端がコンプレッサ７ｃに接続されているとともに下流端がインタークーラー９に接続されている、鉛直方向に延びている第２吸気管３２が据え付けられている。
【００５４】
図２〜図４に示すように、上記２次エア通路部２７は、上流側フランジ１１の背面に沿って気筒列方向に延びている。詳細には、２次エア通路部２７は、上流側フランジ１１の背面における第１〜第４ポート用開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの下端部に沿うように、車幅方向に延びている。２次エア通路部２７の内部には、気筒列方向に延びている２次エア通路本体２７ａと、車両前後方向に延びている第１〜第４分配通路２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅとが形成されている。２次エア通路本体２７ａの両端（本実施形態では２次エア通路本体２７ａの左右端）は塞がれている。第１〜第４分配通路２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅはそれぞれ、第１〜第４分配用開口部１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈにつながっている。ガスケットにおける第１〜第４分配用開口部１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈのそれぞれに対応する部分には、第１〜第４ガスケット開口（図示せず）が形成されている。シリンダヘッドにおける第１〜第４ガスケット開口のそれぞれに対応する部分には、第１〜第４ガスケット開口と第１〜第４排気ポートとを連通させている第１〜第４シリンダ通路（図示せず）が形成されている。つまり、２次エア通路本体２７ａと各排気ポートとは、各分配通路２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅ、各分配用開口部１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ、各ガスケット開口及び各シリンダ通路を介して連通している。なお、本発明に係る上流側フランジにおける各分岐管の配設側の面は、上流側フランジ１１の背面に対応する。
【００５５】
２次エア通路部２７の上面における第３分岐管１７と第４分岐管１９との間には、２次エアを２次エア通路本体２７ａに導入するための２次エア導入部３３が接続されている（図６も参照）。この２次エア導入部３３は、鋳造後の排気マニホールド本体に対して取り付けられている。２次エア導入部３３は、円状の２次エア導入口が形成された板状の導入用フランジ３３ａと、上下方向に延びているステンレス鋼製の導入用パイプ部３３ｂとにより構成されている。すなわち、２次エア通路本体２７ａと２次エア導入口とは、２次エア導入部３３を介して連通している。導入用フランジ３３ａは水平方向に延びている。導入用フランジ３３ａの鉛直方向に関する位置は、第１気筒１３の直線部１３ｂの上端の位置にほぼ一致している。なお、本発明に係る２次エアの入口は２次エア導入口に対応する。
【００５６】
−エンジンの排気−
ここで、排気マニホールド構造１を用いてエンジンの排気を行う際の動作について説明する。
【００５７】
エンジンが作動すると、第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順に排気の排出が行われる。次に、エンジンから排出された排気は、第１分岐管１３、第３分岐管１７、第４分岐管１９、第２分岐管１５の順に流入する。次に、第１分岐管１３を流通した排気がパイプ接続部２３を介して排気集合ケース部２１に流れ込み、その後、第３分岐管１７を流通した排気が排気集合ケース部２１に流入する。それから、第４分岐管１９を流通した排気が排気集合ケース部２１に流れ込み、その後、第２分岐管１５を流通した排気が第１分岐管１３の直線部１３ｂ及びパイプ接続部２３を介して排気集合ケース部２１に流入する。次に、排気集合ケース部２１を流通した排気は、下流側フランジ２５の開口部２５ａ及びタービン側フランジ７ｂの排気入口を介して、タービン７ａに流れ込む。そして、タービン７ａを流通した後、排気は排気管を介して触媒コンバータに流入する。
【００５８】
また、２次エア通路本体２７ａに流れ込んだ２次エアは、各分配通路２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅ、各分配用開口部１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ、各ガスケット開口及び各シリンダ通路を介して、各排気ポートに流入する。そして、各排気ポートに流れ込んだ２次エアにより、各排気ポートを流通する排気中の炭化水素、一酸化炭素等は酸化されて水、二酸化炭素等になる。
【００５９】
一方、第１吸気管３１を介してコンプレッサ７ｃに流入した空気はコンプレッサ７ｃで圧縮され、圧縮されたその空気は第２吸気管３２を介してインタークーラー９に流れ込む。
【００６０】
以上により、本実施形態によれば、上流側フランジ１１と第３及び第４分岐管１７，１９と排気集合ケース部２１とパイプ接続部２３と下流側フランジ２５とを有している排気マニホールド本体が、鋳造により一体成形されているため、排気マニホールド本体はある程度の強度を有している。したがって、下流側フランジ２５に結合されたターボ過給機７、すなわち、排気マニホールド本体に結合されたターボ過給機７を確実に支持することができる。
【００６１】
また、４本の分岐管１３，１５，１７，１９のうち第１及び第２分岐管１３，１５がステンレス鋼製のパイプからなるため、４本の分岐管１３，１５，１７，１９のすべてが鋳造により成形されている場合と比較して、排気マニホールド５による排気からの熱の吸収を抑えることができる。したがって、排気の温度の低下を防ぐことができる。
【００６２】
また、第１分岐管１３の直線部１３ｂとパイプ接続部２３とは熱歪み吸収機構２９を介して接続されているため、この熱歪み吸収機構２９により、熱による第１分岐管１３の歪み、すなわち、第１分岐管１３の伸びを吸収することができる。
【００６３】
また、本実施形態によれば、摺動部とベローズ管２９ａとからなる簡単な構造により、熱歪み吸収機構２９を具体化することができる。
【００６４】
また、第３及び第４分岐管１７，１９、排気集合ケース部２１、下流側フランジ２５及びターボ過給機７が直列４気筒エンジン３の気筒列方向左側に位置しているため、第３及び第４分岐管１７，１９、排気集合ケース部２１、下流側フランジ２５及びターボ過給機７が直列４気筒エンジン３の気筒列方向中央部に位置している場合と比較して、ターボ過給機７の周囲にはスペースが生じる。したがって、吸気系の配置の自由度を高めることができ、ひいては、吸気系を排気系から離して配置することができる。さらに、コンプレッサ７ｃがタービン７ａの気筒列方向左側の側方に位置し、また、コンプレッサ７ｃにおける気筒列方向左側の面にコンプレッサ側フランジ７ｄが取り付けられているため、コンプレッサ７ｃがタービン７ａの気筒列方向右側に位置している場合と比較して、コンプレッサ７ｃの周囲にはスペースがさらに生じる。したがって、吸気系の配置の自由度をさらに高めることができる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、直列４気筒エンジンに係る排気マニホールド構造１において、ターボ過給機７を確実に支持するとともに排気の温度の低下を防ぎ、熱による第１分岐管１３の伸びを吸収することができる。また、本実施形態によれば、直列４気筒エンジンに係る排気マニホールド構造１において、吸気系の配置の自由度を高めることができるとともに、吸気系を排気系から離して配置することができる。
【００６６】
また、第１及び第２分岐管１３，１５が排気行程の順番が連続する第１及び第２気筒のそれぞれに対応するため、第１及び第２分岐管１３，１５が排気行程の順番が連続しない第１及び第２気筒のそれぞれに対応する場合と比較して、排気の温度の低下を確実に防ぐことができる。
【００６７】
また、排気マニホールド本体には２次エア通路部２７が鋳造により一体成形されているため、この２次エア通路部２７をターボ過給機７の支持に寄与させることができる。したがって、ターボ過給機７をさらに確実に支持することができる。
【００６８】
また、２次エアを、２次エア通路本体２７ａ、各分配通路２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ，２７ｅ、各分配用開口部１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ、各ガスケット開口及び各シリンダ通路を介して排気系の最上流に位置している各排気ポートに供給することができる。そのため、２次エアと各排気ポートを流通する排気とを早期に混合させることができ、排気中の炭化水素、一酸化炭素等を十分に酸化させることができる。したがって、排気の温度の高温化を図ることができ、排気の温度の低下を確実に防ぐことができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、エンジン３が直列４気筒エンジンからなるが、４気筒以外の複数の気筒を有しているエンジンで構成されていてもよい。このとき、気筒数と同数の排気ポート、ポート用開口部及び分岐管が設けられる。
【００７０】
また、本実施形態では、排気集合ケース部２１とパイプ接続部２３と下流側フランジ２５とが直列４気筒エンジン３の気筒列方向左側に位置しているが、排気集合ケース部２１とパイプ接続部２３と下流側フランジ２５とが直列４気筒エンジン３の気筒列方向右側に位置してもよい。このとき、第１及び第２分岐管１３，１５が上流側フランジ１１等とともに鋳造により一体成形され、第３及び第４分岐管１７，１９がステンレス鋼製のパイプからなる。
【００７１】
また、本実施形態では、第２分岐管１５の下流端が第１分岐管１３の直線部１３ｂの開口部に溶接されているが、第２分岐管１５の下流端を排気集合ケース部２１に直接つなげてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る排気マニホールド構造の平面図である。
【図２】実施形態に係る排気マニホールド構造の正面図である。
【図３】実施形態に係る排気マニホールドの平面図である。
【図４】実施形態に係る排気マニホールドの正面図である。
【図５】実施形態に係る熱歪み吸収機構の縦断面図である。
【図６】実施形態に係る排気マニホールドの側面図である。
【符号の説明】
１    排気マニホールド構造
３    直列４気筒エンジン（多気筒エンジン）
５    排気マニホールド
７    ターボ過給機
１１  上流側フランジ
１３  第１分岐管（他方側分岐管部）
１５  第２分岐管（他方側分岐管部）
１７  第３分岐管（一方側分岐管部）
１９  第４分岐管（一方側分岐管部）
２１  排気集合ケース部
２３  パイプ接続部
２５  下流側フランジ
２７  ２次エア通路部
【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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