(57)【要約】【課題】排気管を排気ポートに対して斜めに接合する場合においても、通気抵抗が増すことがないような新たな排気管の組み付け構造とする。【解決手段】エンジンのシリンダヘッド（１）に開口する排気ポート（２）に排気管（３）を組み付ける構造であって、この排気管（４）の上流側端を排気ポート（２）に対して斜めに接合し、その接合面にガスケット（１１）を介在させ、このガスケット（１１）から排気管（４）内に突出するポート部（１３）をガスケット（１１）と一体に形成し、このガスケットポート部（１３）で排気ポート（２）出口と排気管（４）との間を滑らかにつなぐ。【選択図】        図１
2005030247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダヘッドに開口する排気ポートに排気管を組み付ける構造であって、
この排気管の上流側端を前記排気ポートに対して斜めに接合し、
その接合面にガスケットを介在させ、このガスケットから前記排気管内に突出するポート部をガスケットと一体に形成し、
このガスケットポート部で前記排気ポート出口と前記排気管との間を滑らかにつなぐ
ことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項２】
エンジンのシリンダヘッド壁面に対して直交して開口する排気ポートに排気管を組み付ける構造であって、
前記排気管の通路径を前記排気ポート出口の通路径とほぼ同じに形成し、
この排気管の上流側端を前記排気ポートに対して斜めに接合し、
その接合面にガスケットを介在させ、このガスケットから前記排気管内に突出するポート部をガスケットに形成し、
このガスケットポート部で前記排気ポート出口と前記排気管との間を滑らかにつなぐ
ことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項３】
前記排気管は排気マニホールドのブランチ管であり、前記排気管の上流側端を前記排気ポートに対して斜めに接合する角度は、排気マニホールド集合部までの通路長さが最短であり、かつ気筒間で通路長さが等しくなるように各気筒ごとに設定することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気装置。
【請求項４】
前記ガスケットポート部の厚さを前記排気管の厚さより薄くすることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気装置。
【請求項５】
前記ガスケットを薄いプレートの二枚重ねで構成し、一方のプレートの排気ポート周りに他方のプレートに向けて突出するビードを形成し、このビードにより面圧を局部的に上げて前記排気管と前記シリンダヘッドとの間のシールを行うと共に、いずれか一方のプレートのみで前記ポート部を一体で形成することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気装置。
【請求項６】
前記ガスケットポート部の下流端は前記分岐部本体の通路断面と平行であることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンの排気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この出願の発明に関する先行技術文献情報としては次のものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−７３７５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来装置の排気マニホールドは、複数の分岐部本体（ブランチ管）とこれをシリンダヘッドに取り付けるためのフランジとを備え、このうち複数の分岐部本体の上流端近くは等間隔で列状に並び、これら列状の分岐部本体をフランジに穿設した孔に直角に差し込んで溶接等でフランジに固着している構造であるため、分岐部本体の上流端近くにストレート部が必要であり、また板厚のある分岐部本体を曲げる際の分岐部本体の曲率半径Ｒをあまり小さくすることができない（図２左側参照）。
【０００５】
こうした構成の排気マニホールドを、エンジンルームが狭い場合や後方排気のエンジンレイアウトの場合に適用したときには、排気マニホールドを収めるための十分なスペースを確保できないことから、分岐部本体の上流側開口端から排気マニホールド集合部までの通路長さが気筒間で等長にならなかったのでは、排気干渉が生じて十分にエンジン性能を引き出せないおそれがある。また、十分なスペースがあり、分岐部本体の上流側開口端から排気マニホールド集合部までの通路長さをすべての気筒で同じにできたとしても、分岐部本体の上流端近くにストレート部がある分だけ排気マニホールド集合部までの通路長さが長くなってしまい排気マニホールドのすぐ下流に設けられる触媒の温度上昇が遅れる。
【０００６】
この解決策として、分岐部本体の上流端を排気ポートに対して斜めに接合することが考えられる。これについて図６を参照して説明すると、同図は排気マニホールド３の上流端とシリンダヘッド１との接合部を示す概略断面図である。ただし、分岐部本体３は１つで代表させており、５はシリンダヘッド取付け用の第１フランジである。
【０００７】
同図において、分岐部本体４の上流側開口端は分岐部本体４の軸心に対して斜めに切り落としたような形状とされ、この開口端にも溶接代としての第２フランジ４ａが設けられ、この第２フランジ４ａと第１フランジ５とが溶接により固着される。
【０００８】
しかしながらこの場合、分岐部本体４と第１フランジ５との位置決めが従来装置と比べて困難であるため（位置決め機構なし）、第１フランジ５と第２フランジ４ａとの相対位置のバラツキが大きくなり、第１フランジ５と分岐部本体の上流側開口端との接合部に例えば図６に示したような段差が生じ、これにより通気抵抗が増大する。
【０００９】
また、図７のように排気ポート２の出口は断面が円であるのに対して分岐部本体４の上流側開口端は楕円となるので、この点でも第１フランジ５と分岐部本体の上流側開口端との接合部に例えば図７に示したような段差が生じ、これによっても通気抵抗が増す。
【００１０】
さらに、排気ポート２の出口から分岐部本体４につながる通路は緩やかには曲がっていないため、排気ポート２の出口から排出された排気は、向かう先に斜めに横たわる分岐部本体４の内壁４ｂに衝突し、これによっても通気抵抗が増す。
【００１１】
そこで本発明は、図６、図７に示したように分岐部本体４を排気ポート２に対して斜めに接合する場合においても、通気抵抗が増すことがないような新たな排気管の組み付け構造とすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンのシリンダヘッドに開口する排気ポートに排気管を組み付ける構造であって、この排気管の上流側端を前記排気ポートに対して斜めに接合し、その接合面にガスケットを介在させ、このガスケットから前記排気管内に突出するポート部をガスケットと一体に形成し、このガスケットポート部で前記排気ポート出口と前記排気管との間を滑らかにつなぐものである。
【００１３】
あるいは本発明は、エンジンのシリンダヘッド壁面に対して直交して開口する排気ポートに排気管を組み付ける構造であって、前記排気管の通路径を前記排気ポート出口の通路径とほぼ同じに形成し、この排気管の上流側端を前記排気ポートに対して斜めに接合し、その接合面にガスケットを介在させ、このガスケットから前記排気管内に突出するポート部をガスケットに形成し、このガスケットポート部で前記排気ポート出口と前記排気管との間を滑らかにつなぐものである。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、排気ポート出口と排気管入口との形状違いによる段差はあるものの、ガスケットから排気管内に突出するガスケットポート部により、排気ポート出口より排気管へと滑らかにつなぐので、排気流れが整流されることから通路抵抗が増すことがない。
【００１５】
この場合、排気管の上流側端は排気ポートに対して斜めに接合され、従来装置では必要であったストレート部がほぼないのも同然であることから、排気管が排気マニホールドのブランチ管を構成する場合、排気ポート出口から排気マニホールド集合部までの通路長さを短かくすることができ、これにより気筒間での通路長さを等しくするのに余裕が生じる。この結果、排気マニホールドをコンパクトに設計できるため、エンジンルームが狭い場合や後方排気のエンジンレイアウトの場合にも余裕を持ったエンジンレイアウトが可能となる。
【００１６】
また、排気マニホールドをコンパクトに設計できるとなると、排気マニホールド下流に設けられる触媒の温度上昇が遅れることもない。
【００１７】
【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説明する。図１は本発明の第１実施形態の排気マニホールドの上流端とシリンダヘッドとの接合部を示す概略断面図である。ただし、排気ポート及び分岐部本体３は本来気筒数と同数あり、直列エンジンの場合であれば気筒数と同数の分岐部本体（ブランチ管）が列状に並んでいるのであるが、簡単のため１つずつで代表させている。
【００１８】
図１上段に示すように、鋳鉄製やアルミダイカスト製のシリンダヘッド１には断面が円の排気ポート２がその軸心Ｃ１をシリンダヘッド壁面１ａに対して直交するように開口している。
【００１９】
この排気ポート２に対して、ステンレス製の排気マニホールド３の分岐部本体４（ブランチ管）の上流端が斜めに接合される。すなわち、排気マニホールド３は分岐部本体４と、シリンダヘッド取付け用かつステンレス製の第１フランジ５とを備えている。分岐部本体４はその軸心Ｃ２に対して斜めにカットされた上流端を有し、その上流端に溶接代としての所定幅の第２フランジ４ａが第１フランジ５と平行に設けられている。
【００２０】
分岐部本体４の上流端は、軸心Ｃ２に対して斜めにカットされているために楕円状の開口端となっており、この楕円状開口端の長軸側の内径φＢ１は分岐部本体４の内径φＢより長くなっている。第１フランジ５にはこの分岐部本体４の楕円状開口端の長軸側内径φＢ１を口径とする円孔５ａが穿たれ、この円孔５ａと分岐部本体４の楕円状開口端とを一致させた状態で第２フランジ４ａと第１フランジ５とを溶接により接合している。また、第１フランジ５の外周端には強度を高めるため所定高さの折り返し５ｂが設けられている。
【００２１】
分岐部本体４は気筒数と同数備えられ、複数の分岐部本体４は下流側において一つにまとめられ図示しない排気マニホールドの集合部に接続されている。そして、この集合部下流の排気通路に三元触媒などの触媒が設けられる。
【００２２】
このように、集合部、複数の分岐部本体４、第１フランジ５から構成される排気マニホールド３は、図示しないボルトにより第１フランジ５をシリンダヘッド壁面１ａに締結することによりシリンダヘッド１に取り付けられ、このとき分岐部本体４はその軸心Ｃ２が排気ポート２の軸心Ｃ１と所定の角度θを持って接合される。
【００２３】
ここで、所定の接合角度θは、エンジンルーム内でのエンジンレイアウトにより気筒毎に定まる。すなわち、各排気ポート２出口より排気マニホールド集合部までの通路長さが最も短くなるようにかつ気筒間での通路長さに差が生じないように気筒毎に決定される。
【００２４】
さて、分岐部本体４の内径φＢを排気ポート２の内径φＡと等しくしているのであるが、上記のように排気ポート２に対して排気マニホールド３の分岐部本体４の上流側端を斜めに接合したとき、分岐部本体４の上流側端は楕円状開口端であるために排気ポート２と分岐部本体４の上流側端との境界で通路径に段差が生じる。その段差の存在により排気流れに剥離が生じると通気抵抗が増す。
【００２５】
そこで本実施形態では、図１下段に示したように、排気マニホールド３とシリンダヘッド１の接合面にシール用かつ金属製のガスケット１１を介在させると共に、このガスケット１１に次のようなポート部１３を一体で構成する。すなわち、排気ポート２の出口から排気ポート２出口と通路径を同じにしつつ分岐部本体４の内壁４ｂへと滑らかに折れ曲がる仮想の通路を考え、この仮想の通路をガスケット１１の一部で形成する。具体的には平板状のガスケット本体１２から分岐部本体４内に突出するポート部１３を、絞り加工や曲げ加工を併用してガスケット本体１２と一体で形成し、このガスケットポート部１３の内周壁１３ａで上記仮想の通路を形成させるのである。そして、ガスケットポート部１３の下流端１３ｂは分岐部本体４の通路断面と平行となるようにする。
【００２６】
なお、図１下段ではガスケットポート部１３の板厚を分岐部本体４と同等の厚さのように記載しているが、実際にはガスケットポート部１３の板厚は分岐部本体４より薄いのであり、その薄さの分だけガスケットポート部１３を曲げ加工する際の曲率半径ｒを、分岐部本体４そのものを曲げ加工する際の曲率半径Ｒよりも小さくできる。
【００２７】
ここで、本実施形態の作用を図２を参照しながら説明すると、同図の右側に本実施形態を示すと共に、比較のため従来装置の場合を左側に記載している。
【００２８】
本実施形態のようにポート部１３を有するガスケット１１を用いることなく、従来装置により分岐部本体４そのものを排気ポート２に対して斜めに接合しようとすれば図２左側に示したようにストレート部が必要であり、かつ板厚のある分岐部本体４を割れが生じないよう滑らかに曲げる必要があるため曲率半径Ｒをあまり小さくはできない。
【００２９】
これに対して本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、排気ポート２出口と排気マニホールドの分岐部本体４入口との形状違いによる段差はあるものの、ガスケット１１から分岐部本体４内に突出するガスケットポート部１３により排気ポート１２出口より通路径を変えることなく分岐部本体４の通路へと滑らかにつながる通路が形成され、この通路により排気流れが整流されることから通路抵抗が増すことがない。
【００３０】
この場合、分岐部本体４の上流側端は排気ポート２に対して斜めに接合され、従来装置では必要であったストレート部がほぼないのも同然であることから、排気ポート２出口から排気マニホールド集合部までの通路長さを最短とすることができ、これにより気筒間での通路長さを等しくするのに余裕が生じる。この結果、排気マニホールド３をコンパクトに設計できるため、エンジンルームが狭い場合や後方排気のエンジンレイアウトの場合にも余裕を持ったエンジンレイアウトが可能となる。
【００３１】
また、排気マニホールド３をコンパクトに設計できるとなると、排気マニホールド３下流に設けられる触媒の温度上昇が遅れることもない。
【００３２】
また、本実施形態（請求項４に記載の発明）によれば、ガスケットポート部１３の厚さを分岐部本体４の厚さより薄くすることでガスケットポート部１３を曲げ加工する際の曲率半径ｒが小さくなることから、分岐部本体４の上流側端を排気ポート２に対して斜めに接合する角度をよりきつくすることができる。これにより狭いスペースでも排気マニホールド３を収めることが可能となり、エンジンレイアウトの自由度が向上する。
【００３３】
図３、図４はそれぞれ第２、第３実施形態の排気マニホールドの上流端とシリンダヘッドとの接合部を示す概略断面図である。図１下段と同一部分には同一番号をつけている。
【００３４】
第１実施形態では分岐部本体４の内径φＢを排気ポートの内径φＡと等しくした場合のものであったが、図３に示す第２実施形態では排気ポート２の内径φＡよりも分岐部本体４の内径φＢのほうを大きくしている。
【００３５】
この場合に、第２実施形態では、ガスケットポート部１３の軸心を第１実施形態と同じに滑らかに曲げつつ、第１実施形態と相違してガスケットポート部１３の通路径が排気ポート出口の内径φＡより徐々に拡大してガスケットポート部１３の下流端１３ｂで分岐部本体４の内径φＢとほぼ一致するようにガスケットポート１３を形成する。
【００３６】
ここで、ガスケットポート部１３の下流端１３ｂで分岐部本体４の内径φＢとほぼ一致するように、といったのは、ガスケットポート部１３の厚さを無視できないためで、正確にはガスケットポート部１３の下流端１３ｂの内径φＣは分岐部本体４の内径φＢから両端のガスケットポート部１３厚さを差し引いた値となる。
【００３７】
この第２実施形態でも第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００３８】
図示しないが、排気ポート２の内径φＡよりも分岐部本体４の内径φＢのほうが小さい場合にも同様に適用できる。
【００３９】
次に、シリンダヘッド１と第１フランジ５との間に介在させるガスケット１３は、図４のように通常、薄い金属製プレート２１、２２の二枚重ねで構成し、このうち図で下側にある分岐部本体側プレート２２について排気ポート２の周りにシリンダヘッド側プレート２１に向けて突出するビード２２ａを環状に形成し、これにより面圧を局部的に上げて第１フランジ５とシリンダヘッド１との間のシールを行っている。
【００４０】
そこで第３実施形態では、図４に示したようにシリンダヘッド側プレート２１のみで第１、第２実施形態で示したガスケットポート部１３と同じ機能を有するガスケットポート部２３を一体に形成する。
【００４１】
第１、第２実施形態では、ガスケットポート部１３の板厚として第３実施形態の２枚のプレート２１、２２の合計の板厚かあるいはそれ以上の板厚が必要である。これを逆にいえば、第３実施形態ではガスケットポート部２３の板厚を第１、第２実施形態のガスケットポート部１３よりも薄くできる（例えば０．２ｍｍ厚程度）。
【００４２】
第１、第２実施形態ではガスケットポート部１３の下流端１３ｂと分岐部本体４の内壁４ｂとの間でガスケットポート部１３の板厚分の段差が生じているが、第３実施形態（請求項６に記載の発明）ではこのように、ガスケット１３を薄いプレート２１、２２の二枚重ねで構成し、一方のプレート２２の排気ポート周りに他方のプレート２１に向けて突出するビード２２ａを形成し、このビード２２ａにより面圧を局部的に上げて排気マニホールド３とシリンダヘッド１との間のシールを行うと共に、いずれか一方のプレート（２１）のみでガスケットポート部２３を一体で形成するようにしたので、ガスケットポート部２３の板厚が第１、第２実施形態のガスケットポート部１３より薄い分だけガスケットポート部２３の下流端２３ａの内径φＣが分岐部本体４の内径φＢに近づき、これにより整流効果が向上する。
【００４３】
図５は第３実施形態のガスケット３１を直列４気筒エンジンに対して具体的に適用したときの概略平面図である。図で左側よりＮｏ．１気筒、Ｎｏ．２気筒、Ｎｏ．３気筒、Ｎｏ．４気筒とすると、両端のＮｏ．１気筒、Ｎｏ．４気筒に対して本発明の排気マニホールドの組み付け構造が適用されている。
【００４４】
図において、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅはボルト孔、３２はＥＧＲ通路である。
【００４５】
第３実施形態ではガスケットポート部２３をシリンダヘッド側プレート２１と一体に形成したが、分岐部本体側プレート２２と一体に形成してもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の排気マニホールドの上流端とシリンダヘッドとの接合部を示す概略断面図。
【図２】第１実施形態の作用を説明するための概略断面図。
【図３】第２実施形態の排気マニホールドの上流端とシリンダヘッドとの接合部を示す概略断面図。
【図４】第３実施形態の排気マニホールドの上流端とシリンダヘッドとの接合部を示す概略断面図。
【図５】第３実施形態のガスケット３１の概略平面図。
【図６】排気マニホールドの上流端を排気ポートに対して斜めに接合したときの概略断面図。
【図７】排気マニホールドの上流端を排気ポートに対して斜めに接合したときの接合面の違いを説明するための図。
【符号の説明】
１  シリンダヘッド
２  排気ポート
３  排気マニホールド（排気管）
４  分岐部本体（ブランチ管）
５  第１フランジ
１１  ガスケット
１２  ガスケット本体
１３  ガスケットポート部
２１  シリンダヘッド側プレート
２２  分岐部本体側プレート
２２ａ  ビード
２３  ガスケットポート部
【図１】
2005030247.tif 000003
【図２】
2005030247.tif 000004
【図３】
2005030247.tif 000005
【図４】
2005030247.tif 000006
【図５】
2005030247.tif 000007
【図６】
2005030247.tif 000008
【図７】
2005030247.tif 000009