(57)【要約】【課題】  本願発明は、簡単な構造で、低回転時から高回転時までシリンダーの充填効率を向上させることができると共に、逆流パルスのシリンダー内圧への影響を抑制することのできるエキゾーストマニホールドを提供することにある。【解決手段】  本願発明は、エンジン２の排気ポート２０とマフラー３との間に配置されるエキゾーストマニホールド１において、前記排気ポート２０の開口面積よりも大きい開口面積を有して排気方向に延出する入口部Ａと、前記マフラー３と接続され、前記排気ポート２０の開口面積と略等しい開口面積を有する出口部Ｃと、前記入口部Ａと前記出口部Ｃを接続し、前記入口部Ａの開口面積から前記出口部Ｃの開口面積まで漸次断面積が縮小する中間部Ｂとによって構成されることを特徴とするものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ポートとマフラーとの間に配置されるエキゾーストマニホールドにおいて、
前記排気ポートの開口面積よりも大きい開口面積を有して排気方向に延出する入口部と、
前記マフラーと接続され、前記排気ポートの開口面積と略等しい開口面積を有する出口部と、
前記入口部と前記出口部を接続し、前記入口部の開口面積から前記出口部の開口面積まで漸次断面積が縮小する中間部とによって構成されることを特徴とするエキゾーストマニホールド。
【請求項２】
前記入口部と前記排気ポートの間には、段差が形成されることを特徴とする請求項１記載のエキゾーストマニホールド。
【請求項３】
前記入口部は、楕円若しくは長円形状であることを特徴とする請求項１又は２記載のエキゾーストマニホールド。
【請求項４】
前記入口部は、前記排気ポート周縁に形成された保持延出部に外嵌されることを特徴とする請求項１又は２記載のエキゾーストマニホールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、エンジンの排気側とマフラーとの間に配置されるエキゾーストマニホールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、二重管構造のエキゾーストマニホールドにおける内管の平坦部の加振に起因する外管からの放射音の発生を抑制することのできるエキゾーストマニホールドを提供するものである。特許文献１に開示されエキゾーストマニホールドは、二枚のステンレス鋼板材を型取りし、合わせ面を溶接することにより外管を形成し、内管及び外管をフランジに固定し、内管での平坦部の内方に、円弧状をなす遮蔽板をフランジから延出し、この遮蔽板により排気ガスの圧力波が直接内管の平坦部を加振しないようにするものである。
【０００３】
特許文献２は、排気ガスの衝突で発生する圧力波で異音が発生するのを効果的に抑制することができ、しかもコスト高にならずかつ下流の排ガス浄化触媒を速やかに温度上昇させることのできる排気マニホールドを提供するものである。この特許文献２に開示される排気マニホールドは、二枚の板金成形品を一体接合して構成され、シリンダヘッドの排気ポート配置面に対する取付フランジと排気ガスが流出する出口フランジを有するもので、前記排気ポートに対向する部分と出口フランジを含む部分を、その他の部分に対して連続的若しくは断続的に区分けする線状の境界領域を設定し、境界領域を薄抜く部や板ばね部にて構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１０７７４５号公報
【特許文献２】特開２００９−１２７５５７号公報
【特許文献３】特開２００９−１８０１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在のインテークマニホールドは、ターボであってもそれほど圧力が高くないので、流体力学や層流などの流れの力学に基づいて設計されている。排気管も同様に流れ力学に基づいて設計されているが、排気ガスは非常に高温、高圧なため流れの力学では対応しきれず、充填効率が低下するという問題点がある。また、排気管は、基本的に温度、圧力の変化を中心に設計すると、エンジンはそのままでも高効率を得ることができる。
【０００６】
また、多気筒エンジンでは排気管を集合させてから触媒に入るが、排気管のパルスが隣接する排気管を逆流し、シリンダー内圧を高くしてしまい、ノッキングを誘発してしまうという問題が生じる。また、このパルスは、特許文献１及び２に記載されているように、高周波異音の原因となる。さらに、ある種の自動車では、排気管の集合部分をエンジンから遠くして逆流パルスのタイミングを変えてシリンダー内圧上昇を抑えるようにしているが、特定の回転速度しか有効ではなく、逆流パルスが届けばシリンダー内にパルスが入り込むことには変わりがなく、排気ガスが冷えて触媒の機能に支障がでるので、それを制御するために複雑な制御が必要となるという不具合が生じる。
【０００７】
さらに、従来のマフラーにおいて、排気管内径が排気ポート径と同じであるため、排気ガスは高い圧力を保ったままサイレンサーに入り膨張することで低圧に変化するものであるが、排気ポート出口付近の排気ガスの圧力が高圧のままであるため、シリンダー内に残った排気ガスが排出されにくくなり、新気（混合気）が十分に充填されず効率が落ちるという不具合があった。また、シリンダー内の圧力が高いと充填効率が下がるだけではなくノッキングを起こしやすくなるため、点火時期を遅らせたり、圧縮比を下げなければならなくなり、低効率になってしまうという不具合が生じる。このため、高性能エンジンでは、排気ポート、排気管、サイレンサーの内径を広げ、全体の圧力を下げることでシリンダー内の圧力を下げ、充填効率を高めているが、これでは高回転時のみ有効であり、低回転時は逆に抜けが良すぎるために、トルクの低下を招いてしまうという不具合を生じる。
【０００８】
このため、本願発明は、簡単な構造で、低回転時から高回転時までシリンダーの充填効率を向上させることができると共に、逆流パルスのシリンダー内圧への影響を抑制することのできるエキゾーストマニホールドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、本願発明は、エンジンの排気ポートとマフラーとの間に配置されるエキゾーストマニホールドにおいて、前記排気ポートの開口面積よりも大きい開口面積を有して排気方向に延出する入口部と、前記マフラーと接続され、前記排気ポートの開口面積と略等しい開口面積を有する出口部と、前記入口部と前記出口部を接続し、前記入口部の開口面積から前記出口部の開口面積まで漸次断面積が縮小する中間部とによって構成されることを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記入口部と前記排気ポートの間には、段差が形成されるものである。
【００１１】
さらに前記入口部は、楕円若しくは長円形状であることが望ましい。さらにまた、前記入口部は、前記排気ポート周縁に形成された保持延出部に外嵌されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明によれば、エキゾーストマニホールドの入口側の開口面積を排気ポートの開口面積よりも大きくしたことによって、エキゾーストマニホールドの入口部に圧力を下げることができるため、排気ポート内の高圧の排気ガスを無理なく引き出すことができるために、エンジンのシリンダー内の圧力を効率的に下げることが可能となり、高回転時の充填効率を上げることができるものである。
【００１３】
また、排気ポートとエキゾーストマニホールドの間に段差が形成されるため、この段差によって、マフラー側から逆流する逆流パルスをエキゾーストマニホールド内に反射させることができるため、シリンダー内に入り込む逆流パルスを大幅に低減することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本願発明を示した概略構成図である。
【図２】図２は、本願発明のエキゾーストマニホールドにおける排気パルスの状態を示した説明図である。
【図３】図３は、本願発明のエキゾーストマニホールドの入口部の別の実施例を示した説明図である。
【図４】図４は、本願発明のエキゾーストマニホールドの別の実施例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施例について図面により説明する。
【実施例１】
【００１６】
本願発明に係るエキゾーストマニホールド１は、図１に示すように、エンジン２の排気ポート２０と、マフラー３の間に配置されるもので、前記排気ポート２０と連通する入口部Ａと、中間部Ｂと、前記マフラー３と連通する出口部Ｃとによって構成される。尚、Ｄはエンジン２の吸気ポート２３の新気混合気である。
【００１７】
前記入口部Ａの端部には、エキゾーストマニホールド１をハウジング２１の固定するためのフランジ部１０が設けられ、ボルト１１によって前記ハウジング２１に固定される。また、入口部Ａは、前記排気ポート２０の開口面積よりも広い開口面積を有し、前記排気ポート２０と入口部Ａ間に段差２２が形成される。
【００１８】
前記入口部Ａは、前記排気ポート２０の開口面積よりも広い開口面積を有して前記排気ポート２０からの排気方向に所定の長さ延出し、拡散空間１２を画成する。これに続く中間部Ｂは、前記入口部Ａの開口面積と同様の断面積から前記排気ポート２０の開口面積と略等しい断面積まで漸次断面積が縮小される形状をし、絞り空間１３が画成される。出口部Ｃは、この縮小された断面積のまま前記マフラー３との連結部１５まで延出する連結空間１４を画成するものである。
【００１９】
以上の構成により、本願発明に係るエキゾーストマニホールド１において、排気ポート２０から排出される排気ガスが、エキゾーストマニホールド１の入口部Ａの拡散空間１２に排出されて拡散し、低圧部分Ｈが生じる。このため、高圧部分Ｇに存在する排気ガスを無理なく引き出すことができるため、シリンダー内の圧力Ｆを下げることができるので、高回転時の充填効率を大幅に上げることができるものである。
【００２０】
また、低圧部分Ｈの排気ガスは、中間部Ｂを通過するときに絞られて中圧となり、マフラー３へ排出される（Ｉ〜Ｊ，Ｋ）。このように、中間部Ｂにてエキゾーストマニホールド１を絞ることで排気ガスの抜けすぎを防止することができるので、低中速域のトルクを向上させることができるものである。
【００２１】
さらに、前記入口部Ａと排気ポート２０との間の段差２２は、たとえば図２に示すように、マフラー側から反射して戻ってくる排気ガスの逆流パルスＢＰは、中間部Ｂを通過して拡散空間１２に至る時に拡散して弱まると共に、拡散空間１２を通過して広がった逆流パルスの周縁部分が前記段差２２に衝突して反射するために、排気ポート２０に侵入する逆流パルスを大幅に低減することができるものである。このように、本願発明のエキゾーストマニホールド１によれば、全領域（低回転時から高回転時において）で逆流パルスを低減できるために、高圧縮化が可能となり、ノッキングを抑制でき、高効率を達成することができるものである。
【実施例２】
【００２２】
上述して実施例１において、前記入口部Ａの断面形状は略円形である。これに対して図３で示す本願発明の実施例２に係るエキゾーストマニホールド１’は、エキゾーストマニホールド１の入口部Ａの形状が長円形状若しくは楕円形状であることが望ましい。これは、フランジ部１０にある固定ボルト１１を避けることが可能となる形状である。この形状とすることによって、現状のほとんどのエンジンに採用することが可能となるものである。このように、断面形状が円形であることが望ましいが、排気ポート２０の開口面積よりも大きい開口面積を有し、且つ段差２２を有する構造であれば同様の効果を奏するものである。
【実施例３】
【００２３】
図４に示す実施例３は、エンジンの排気ポート周縁に形成されるフランジ部１０’の外周側面に外嵌するように、本願発明のエキゾーストマニホールド１”を装着するようにしても良いものである。この場合、フランジ部１０’に保持部１６を装着方向に延出させるように設け、この保持部１６に前記エキゾーストマニホールド１”の入口部Ａを外嵌させ、スプリングなどで固定するようにしても良いものである。
【００２４】
尚、図３に示される実施例２及び図４に示される実施例３ついて、同一の部分及び同一の効果を奏する部分には同一の番号を付してその説明を省略する。
【符号の説明】
【００２５】
１，１’，１”  エキゾーストマニホールド
２  エンジン
３  マフラー
１０，１０’  フランジ部
１１  ボルト
１２  拡散空間
１３  絞り空間
１４  連結空間
１５  連結部
２０  排気ポート
２１  ハウジング
２２  段差
２３  吸気ポート
Ａ  入口部
Ｂ  中間部
Ｃ  出口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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