(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に並列配置されてエンジン（Ｅ）の４本の排気ポート（２1 〜２4 ）にそれぞれ連通する４本の枝管部（５1 〜５4 ）と、これら枝管部（５1 〜５4 ）の下流端に一体に連なると共に排気浄化装置（Ｃ）に連通する共通の集合室部（６）とからなるマニホールド本体（７）を備え、その集合室部（６）に、その内部を通る排ガス中のＯ2 濃度を検知するＯ2 センサ（１０）を付設した、Ｏ2 センサ付排気マニホールドであって、
全ての枝管部（５1 〜５4 ）を、それらの軸線（Ａ1 〜Ａ4 ）が集合室部（６）内の一点（Ｐ）で交わるように各々湾曲させて形成し、該一点（Ｐ）にＯ2 センサ（１０）の検知部（１０ａ）を配置したものにおいて、
各枝管部（５1 〜５4 ）内における湾曲外側の流路長と湾曲内側の流路長とを極力等しくすべく、内側２本の枝管部（５2 ，５3 ）では、湾曲内側の壁面が、その上流部（ａ）に対し下流部（ｃ）を傾斜部（ｂ）を介して流路中心側へオフセットさせるように形成され、且つ外側２本の枝管部（５1 ，５4 ）では、湾曲内側の壁面が彎曲外側の壁面よりも大きな曲率で流路内に向って深く折れ曲るように形成され、
マニホールド本体（７）は、全ての枝管部（５1 〜５4 ）の軸線（Ａ1 〜Ａ4 ）を含み且つ共通の集合室部（６）を二分する境界面（１４）において、鋼板をプレス成形して各々構成される上部半体（７Ａ）と下部半体（７Ｂ）とに分割されると共に、その上，下部半体（７Ａ，７Ｂ）の合わせ面相互が、各枝管部（５1 〜５4 ）及び共通の集合室部（６）においてそれぞれ溶接され、
上部半体（７Ａ）の集合室部（６）上壁となる部分に形成した平坦部に、Ｏ2 センサ（１０）を装着するための、該上部半体（７Ａ）よりも厚肉の取付ボス（１１）が固設されることを特徴とする、Ｏ2 センサ付排気マニホールド。
【請求項２】
請求項１記載のものにおいて、
前記上，下部半体（７Ａ，７Ｂ）の、内側２本の枝管部（５2 ，５3 ）相互の間隙（１３2 ）に臨んで相対向する各内側縁により段付き重ね継手（１８）が構成され、その段付き重ね継手（１８）は、一方の半体（７Ａ）の各内側縁から前記境界面（１４）と直交する方向へ直線的に延長した直状継手片（１９）と、他方の半体（７Ｂ）の各内側縁から外方へ向う段部（２０ａ）を形成しつゝ直状継手片（１９）の外側面に係合するように起立する段付き継手片（２０）とから構成され、これら両継手片（１９，２０）が互いに溶接されることを特徴とする、Ｏ2 センサ付排気マニホールド。
【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４本の排気ポートにそれぞれ連通する４本の枝管部と、これら枝管部の下流端に一体に連なると共に排気浄化装置に連通する共通の集合室部とからなるマニホールド本体を備え、その集合室部に、その内部を通る排ガス中のＯ2 濃度を検知するＯ2 センサを付設した、Ｏ2 センサ付排気マニホールドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
かゝるＯ2 センサ付排気マニホールドは、例えば特公平７−３９８０７号公報に開示されているように公知である。Ｏ2 センサの出力信号は、主としてエンジンの燃料供給装置の制御信号に用いられる。
【０００３】
ところで、これまでは排気マニホールドの集合室部にＯ2 センサを取付けるに当り、その取付位置については特別な配慮が払われていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者は、排気マニホールドの集合室部でも、Ｏ2 センサの取付位置によって検知したＯ2 濃度に差違があることを究明した。これは、エンジンの複数の排気ポートからそれぞれ排出される排ガス中のＯ2 濃度に差違があり、これら排ガスが排気マニホールドの集合室部で合流したとき、その混合状態が集合室部の場所により異なることに起因すると考えられる。
【０００５】
そこで、排ガスの良好な混合状態を得べく集合室部を大容積化し、その出口側にＯ2 センサを配置して、全排ガス中の平均Ｏ2 濃度を検知することが考えられるが、集合室部の大容積化は、排ガスの温度低下を招き、Ｏ2 センサの活性化を遅らせたり、排気浄化装置での浄化効率を低下させる等の不都合を生じる。
【０００６】
本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたもので、排ガス温度を低下させないよう比較的小容積に形成した集合室部でも、全排ガス中の平均Ｏ2 濃度を正確に検知し得る、前記Ｏ2 センサ付排気マニホールドを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、相互に並列配置されてエンジンの４本の排気ポートにそれぞれ連通する４本の枝管部と、これら枝管部の下流端に一体に連なると共に排気浄化装置に連通する共通の集合室部とからなるマニホールド本体を備え、その集合室部に、その内部を通る排ガス中のＯ2 濃度を検知するＯ2 センサを付設した、Ｏ2 センサ付排気マニホールドであって、全ての枝管部を、それらの軸線が集合室部内の一点で交わるように各々湾曲させて形成し、該一点にＯ2 センサの検知部を配置したものにおいて、各枝管部内における湾曲外側の流路長と湾曲内側の流路長とを極力等しくすべく、内側２本の枝管部では、湾曲内側の壁面が、その上流部に対し下流部を傾斜部を介して流路中心側へオフセットさせるように形成され、且つ外側２本の枝管部では、湾曲内側の壁面が彎曲外側の壁面よりも大きな曲率で流路内に向って深く折れ曲るように形成され、マニホールド本体は、全ての枝管部の軸線を含み且つ共通の集合室部を二分する境界面において、鋼板をプレス成形して各々構成される上部半体と下部半体とに分割されると共に、その上，下部半体の合わせ面相互が、各枝管部及び共通の集合室部においてそれぞれ溶接され、上部半体の集合室部上壁となる部分に形成した平坦部に、Ｏ2 センサを装着するための、該上部半体よりも厚肉の取付ボスが固設されることを特徴とする。
【０００８】
また請求項２の発明は、請求項１の前記特徴に加えて、前記上，下部半体の、内側２本の枝管部相互の間隙に臨んで相対向する各内側縁により段付き重ね継手が構成され、その段付き重ね継手は、一方の半体の各内側縁から前記境界面と直交する方向へ直線的に延長した直状継手片と、他方の半体の各内側縁から外方へ向う段部を形成しつゝ直状継手片の外側面に係合するように起立する段付き継手片とから構成され、これら両継手片が互いに溶接されることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。
【００１０】
図１及び図２は本発明の排気マニホールドを取付けたエンジンの正面図及び側面図、図３及び図４は同排気マニホールドの単体正面図及び側面図、図５は図４の５−５線断面図、図６及び図７は図３の６−６線及び７−７線断面図である。
【００１１】
先ず図１及び図２において、エンジンＥのシリンダヘッド１の前面に複数本（図示例では４本）の排気ポート２1 〜２4 が開口しており、これら排気ポートから排出される排ガスを共通の触媒コンバータＣ（排気浄化装置）に誘導するための排気マニホールドＭが複数のスタッドボルト３，３…とナット４，４…によりシリンダヘッド１に取付けられる。
【００１２】
図３ないし図７に示すように、上記排気マニホールドＭは、相互に並列配置されて前記４本の排気ポート２1 〜２2 に個別に連通する４本の枝管部５1 〜５2 、及びこれら枝管部５1 〜５4 の下流端に一体に連なる共通の集合室部６からなるマニホールド本体７と、枝管部５1 〜５4 の上流端に溶接される第１フランジ板８と、集合室部６の出口端に溶接される第２フランジ板９とからなっており、略鉛直方向に配置される第１フランジ板８の前面から延出した枝管部５1 〜５4 は、略水平方向に配置される第２フランジ板９に向って下方へ屈曲している。
【００１３】
第１フランジ板８には、枝管部５1 〜５4 の上流端を囲むように多数の取付孔１２，１２…が穿設され、特に下方の中間部に位置する取付孔１２は、図３において、枝管部５1 〜５4 相互の間隙１３1 〜１３3 に臨むように配置される。これら取付孔１２，１２…に前記シリンダヘッド１前面に突出するスタッドボルト３，３…を挿通して、ナット４，４…を螺締することにより第１フランジ板８がシリンダヘッド１前面に固着される。
【００１４】
また第２フランジ板９は、前記触媒コンバータＣとの連結に供される。
【００１５】
また図３及び図４に明示するように、４本全ての枝管部５1 〜５4 は、それらの軸線Ａ1 〜Ａ4 が集合室部６内の一点Ｐ（望ましくは集合室部６内の中心）で交わるように形成される。そして集合室部６の上壁に固設された取付ボス１１に装着されるＯ2 センサ１０の検知部１０ａが上記一点Ｐに配置される。
【００１６】
また図３に示すように、内側２本の枝管部５2 と５3 、外側２本の枝管部５1 と５4 はそれぞれ対称形をなしており、したがって各枝管部５1 〜５4 は、下流端を前記一点Ｐに向わせるように湾曲している。その際、各枝管部５1 〜５4 内における湾曲外側の流路長と湾曲内側の流路長とを極力等しくすべく、内側２本の枝管部５2 ，５3 では、湾曲内側の壁面が、その上流部ａに対し下流部ｃを傾斜部ｂを介して流路中心側へオフセットさせるように形成され、外側２本の枝管部５1 ，５4 では、湾曲内側の壁面が彎曲外側の壁面よりも大きな曲率で流路内に向って深く折れ曲るように形成される。
【００１７】
マニホールド本体７は、全ての枝管部５1 〜５4 の軸線Ａ1 〜Ａ4 を含み且つ集合室部６を二分する境界面１４において上部半体７Ａと下部半体７Ｂとに分割され、各半体７Ａ，７Ｂは鋼板を素材としてプレス成形される。そして、Ｏ2 センサ１０を装着するための前記取付ボス１１は、上部半体７Ａよりも厚肉に形成されていて、上部半体７Ａの集合室部６上壁となる部分に形成した平坦部に固設される。
【００１８】
而してマニホールド本体７のプレス成形時、両半体７Ａ，７Ｂの、枝管部５1 〜５4 の配列方向最外側に位置して相対向する各外側縁部により拝み合せ継手１５が構成される。即ち、この拝み合せ継手１５は、上部半体７Ａの各外側縁から前記境界面１４に沿って外方へ張出した上部フランジ１６と、下部半体７Ｂの各外側縁から外方へ張出して上部フランジ１６と合わせられる下部フランジ１７とから構成され、これら両フランジ１６，１７は互いに溶接される。
【００１９】
また、両半体７Ａ，７Ｂの、枝管部５1 〜５4 相互の間隙１３1 〜１３3 に臨んで相対向する各内側縁により段付き重ね継手１８が構成される。即ち、この段付き重ね継手１８は、上部半体７Ａの各内側縁から前記境界面１４と直交する方向へ直線的に延長した直状継手片１９と、下部半体７Ｂの各内側縁から外方へ向う段部２０ａを形成しつゝ直状継手片１９の外側面に係合するように起立する段付き継手片２０とから構成され、これら両継手片１９，２０は互いに溶接される。
【００２０】
而して、上記溶接時、上、下部半体７Ａ，７Ｂの両外側縁部に構成された拝み合せ継手１５，１５では、上、下部フランジ１６，１７の重ね合せにより、両半体７Ａ，７Ｂの境界面１４と直交する方向での位置ずれが規制され、また上、下部半体７Ａ，７Ｂの各内側縁部に構成された段付き重ね継手１８では、直状継手片１９及び段付き継手片２０の係合により両半体７Ａ，７Ｂの境界面１４に沿う方向での位置ずれが規制され、これにより製作誤差の極めて少ない鋼板製マニホールド本体７を容易に得ることができる。
【００２１】
また枝管部５1 〜５4 相互の間隙１３1 〜１３3 に臨む継手は、全て側方への張出しが極めて小さい段付き重ね継手１８であるから、該継手１８により上記間隙１３1 〜１３3 を狭める量は極めて少ない。したがって、第１フランジ板８をシリンダヘッド１に取付ける際には、該継手１８に邪魔されることなく上記間隙１３1 〜１３4 に工具を挿入して、ナット４を螺締する等の取付作業を容易に行うことができる。
【００２２】
次に、この実施例の作用について説明する。エンジンＥの排気ポート２1 〜２2 から排出される排ガスは、排気マニホールドＭの枝管部５1 〜５2 にそれぞれ誘導されて共通の集合室部６に向う。このとき、全ての枝管部５1 〜５4 は、それぞれの軸線Ａ1 〜Ａ4 が集合室部６の一点Ｐで交わるように形成されているので、枝管部５1 〜５4 を通過した排ガスは、該一点Ｐで合流する。したがって該一点Ｐ即ち全排ガスの合流点に検知部１０ａを配置したＯ2 センサ１０は、全排ガスの平均Ｏ2 濃度を正確に検知することができるので、このＯ2 センサ１０の出力信号により、エンジンＥの燃焼状態や排ガス中のＯ2 濃度を適正に調整すべく燃料供給装置を的確に制御することができる。
【００２３】
こうして排ガス中のＯ2 濃度が適正に制御されると、その排ガスが排気マニホールドＭの集合室部６から触媒コンバータＣへ送られたとき、正常な酸化反応により触媒コンバータＣの活性状態が保持され、排気浄化作用が効率良く行われる。
【００２４】
しかも前記一点Ｐは、排ガス中の平均Ｏ2 濃度を検知し得、且つ各枝管部５1 〜５4 に最も近接した点であるから、該一点Ｐに検知部１０ａを配置したＯ2 センサ１０は、各枝管部５1 〜５4 を通過した直後の高温の排ガスに曝されることになり、エンジン始動後の活性化が早く、早期に検知機能を発揮することができる。
【００２５】
また前記一点Ｐで排ガスの平均Ｏ2 濃度を正確に検知し得ることにより、集合室部６の小容積化が可能となり、排ガスが触媒コンバータＣに移るまでの温度低下を極力少なくして、触媒コンバータＣでの排気浄化反応を促進することができる。
【００２６】
さらに内側２本の枝管部５2 ，５3 の湾曲内側の壁面、及び外側２本の枝管部５1 ，５4 の湾曲内側の壁面を前述のように形成して、各枝管部５1 〜５4 内における湾曲外側の流路長と湾曲内側の流路長とを極力等しくしたので、各枝管部５1 〜５4 内を排ガスが流れるとき、各枝管部内の湾曲内側と湾曲外側とでの流速の差を少なくすることができ、その結果、各枝管部内を流れる排ガス中のより正確な平均Ｏ2 濃度をＯ2 センサ１０により検出することができる。
【００２７】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、相互に並列配置される４本全ての枝管部を、それらの軸線が集合室部内の一点で交わるように形成し、該一点にＯ2 センサの検知部を配置したので、比較的小容積に形成した集合室部においても、Ｏ2 センサにより全排ガス中の平均Ｏ2 濃度を正確に検知できると共に、Ｏ2 センサの活性化を早めることができ、また集合室部の小容積化により、排気マニホールドから排気浄化装置に移る排ガスの温度低下を極力少なくし、該装置での排気浄化反応を促進することができる。その上、各枝管部内における湾曲外側の流路長と湾曲内側の流路長とを極力等しくすべく、内側２本の枝管部では、湾曲内側の壁面が、その上流部に対し下流部を傾斜部を介して流路中心側へオフセットさせるように形成され、且つ外側２本の枝管部では、湾曲内側の壁面が彎曲外側の壁面よりも大きな曲率で流路内に向って深く折れ曲るように形成されるので、湾曲する管路であっても、湾曲外側の流路長と湾曲内側の流路長とを極力等しくして、湾曲内側での排ガス流速と湾曲外側での排ガス流速との差を少なくすることができ、これにより該枝管部内を流れる排ガス中のより正確な平均Ｏ2 濃度をＯ2 センサにより検出することができる。またこのようなマニホールド本体は、全ての枝管部の軸線を含み且つ共通の集合室部を二分する境界面において、鋼板をプレス成形して各々構成される上部半体と下部半体とに分割されると共に、その上，下部半体の合わせ面相互が、各枝管部及び共通の集合室部においてそれぞれ溶接され、上部半体の集合室部上壁となる部分に形成した平坦部に、Ｏ2 センサを装着するための、該上部半体よりも厚肉の取付ボスが固設される。
【００２９】
また特に請求項２の発明によれば、マニホールド本体を構成する上，下部半体の、内側２本の枝管部相互の間隙に臨んで相対向する各内側縁により、側方への張出しが極めて小さい段付き重ね継手が構成されるので、その継手により内側２本の枝管部相互の間隙を狭める量は極めて少なくなり、従って、マニホールド本体をシリンダヘッドに取付ける際には、該継手に邪魔されることなく上記間隙に工具を挿入して、ナットを螺締する等の取付作業を容易に行うことができる。また上記段付き重ね継手の直状継手片及び段付き継手片相互の係合により、上，下部半体相互の前記境界面に沿う方向での位置ずれが規制されるので、製作誤差の少ない鋼板製マニホールド本体を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例に係る排気マニホールドを取付けたエンジンの正面図
【図２】  同エンジンの側面図
【図３】  図１中の排気マニホールドの拡大正面図
【図４】  同排気マニホールドの側面図
【図５】  図４の５−５線断面図
【図６】  図３の６−６線断面図
【図７】  図３の７−７線断面図
【符号の説明】
Ａ1 〜Ａ4     枝管部の軸線
Ｃ            排気浄化装置としての触媒コンバータ
Ｅ            エンジン
Ｍ            排気マニホールド
Ｐ            集合室部内の一点
２1 〜２4     排気ポート
５1 〜５4     枝管部
６            集合室部
１０          Ｏ2 センサ
１０ａ        検知部
１１ 取付ボス
ａ            上流部
ｂ            傾斜部
ｃ            下流部
【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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【図７】
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