(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド（１１）の排気ポート（１２1 〜１２4 ）に一端が連結される内管（１７，１７1 ，１７2 ）が、該内管（１７，１７1 ，１７2 ）の外面との間に間隙（１９，１９1 ，１９2 ）を介在させた外管（１８，１８1 ，１８2 ）で覆われるエンジンの排気管構造において、前記排気ポート（１２1 〜１２4 ）に一端を個別に連ならせた個別排気管（２０1 〜２０4 ; ２０1 ′，２０4 ′；２０2 ′，２０3 ′）の他端部が集合室（２２）を形成する集合管（２１，２１1 ，２１2 ）に共通に連結されて成る内管（１７，１７1 ，１７2 ）が、前記個別排気管（２０1 〜２０4 ; ２０1 ′，２０4 ′；２０2 ′，２０3 ′）の一端に一端を溶接せしめる前記外管（１８，１８1 ，１８2 ）で覆われ、内管（１７，１７1 ，１７2 ）および外管（１８，１８1 ，１８2 ）のいずれか一方に固着される弾性スペーサ（３１，３１1 ，３１2 ）が、内管（１７，１７1 ，１７2 ）の前記集合管（２１，２１1 ，２１2 ）および外管（１８，１８1 ，１８2 ）の他端間に、内管（１７，１７1 ，１７2 ）および外管（１８，１８1 ，１８2 ）の他方に対して摺動可能として介装されることを特徴とするエンジンの排気管構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダヘッドの排気ポートに一端が連結される内管が、該内管外面との間に間隙を介在させた外管で覆われるエンジンの排気管構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる排気管構造は、たとえば特公昭５８−４６６５０号公報、実公平７−１７７７５号公報および実公平２−４０２４９号公報等により既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特公昭５８−４６６５０号公報および実公平７−１７７７５号公報で開示された排気管構造では、内管および外管の両端が相互に溶接されている。このため、内管および外管間の間隙による断熱効果による内管および外管の熱伸び差に起因して耐久性に問題が生じることになる。そこで、上記実公平２−４０２４９号公報で開示された排気管構造では、内管および外管の一端が相互に溶接されるが、内管の他端外面は外管の他端内面にスライド自在に接触せしめられている。このものでは、内管および外管の熱伸び差を吸収して耐久性の向上に寄与することができるものの、内管および外管の他端をスライド自在に接触せしめるためには内管および外管の加工精度を高める必要があり、内管および外管の寸法にばらつきが生じて内管および外管の他端間に隙間が生じたときには、内管および外管相互の干渉によるびびり音が発生する可能性がある。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、内管および外管の熱伸び差を吸収して耐久性を向上するとともに、内管および外管の加工精度をそれ程高めることなく両管の干渉を防止し得るようにしたエンジンの排気管構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、シリンダヘッドの排気ポートに一端が連結される内管が、該内管の外面との間に間隙を介在させた外管で覆われるエンジンの排気管構造において、前記排気ポートに一端を個別に連ならせた個別排気管の他端部が集合室を形成する集合管に共通に連結されて成る内管が、前記個別排気管の一端に一端を溶接せしめる前記外管で覆われ、内管および外管のいずれか一方に固着される弾性スペーサが、内管の前記集合管および外管の他端間に、内管および外管の他方に対して摺動可能として介装されることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００７】
図１ないし図９は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は排気マニホールドが取付けられたエンジンの正面図、図２は図１の２矢視側面図、図３は図２の３矢視拡大図、図４は図２の４−４線拡大断面図、図５は図４の５−５線断面図、図６は第２外管半体を省略した状態での図２に対応する縦断側面図、図７はエンジン回転数が１５００ｒｐｍでの周波数に対応した音圧特性図、図８はエンジン回転数が２０００ｒｐｍでの周波数に対応した音圧特性図、図９はエンジン回転数に対応した音圧特性図である。
【０００８】
先ず図１および図２において、４気筒エンジンＥにおけるシリンダヘッド１１の前面には、各気筒に個別に連なる第１〜第４排気ポート１２1 〜１２4 が並設されており、これらの排気ポート１２1 〜１２4 から排出される排ガスをたとえば共通の触媒コンバータ１３あるいは共通の排気管に導く排気マニホールド１４が、複数のスタッドボルト１５，１５…および複数のナット１６，１６…によりシリンダヘッド１１に取付けられる。
【０００９】
図３ないし図６を併せて参照して、排気マニホールド１４は、内管１７が該内管１７の外面との間に間隙１９を介在させた外管１８で覆われて構成される。而して内管１７は、シリンダヘッド１１の各排気ポート１２1 〜１２4 に一端を個別に連ならせた個別排気管２０1 〜２０4 の他端部が、集合室２２を形成する集合管２１に共通に連結されて成り、各個別排気管２０1 〜２０4 は、各排気ポート１２1 〜１２4 からわずかに離れた位置で下方に屈曲するようにして略Ｌ字状に形成される。また集合管２１は一対の半体を相互に溶接して略扇形に構成されるものであり、集合管２１および各個別排気管２０1 〜２０4 の連結部にはシール溶接が施される。
【００１０】
外管１８は、内管１７における各個別排気管２０1 〜２０4 の軸線にほぼ沿って分割可能な第１および第２外管半体２３，２４が相互に結合されて成るものである。
【００１１】
第１外管半体２３の一端には、各個別排気管２０1 〜２０4 の一端部を嵌合させる筒状の接続管部２５1 〜２５4 が設けられており、各接続管部２５1 〜２５4 と各個別排気管２０1 〜２０4 とが相互に溶接される。しかも外管１８の一端すなわち各個別排気管２０1 〜２０4 がそれぞれ嵌合、溶接されている接続管部２５1 〜２５4 は第１フランジ２６に溶接、結合されるものであり、この第１フランジ２６を前述のスタッドボルト１５，１５…およびナット１６，１６…によりシリンダヘッド１１に締結することにより、各個別排気管２０1 〜２０4 の一端が各排気ポート１２1 〜１２4 にそれぞれ個別に連通される。
【００１２】
また外管１８の他端は第２フランジ２７に嵌合、溶接されており、第２フランジ２７は、触媒コンバータ１３あるいは排気管がその一端に備えるフランジ２８に、複数のボルト２９，２９…およびナット３０，３０…によって締結される。
【００１３】
外管１８の他端と、内管１７の他端すなわち集合管２１の端部との間には、金属製の細線材を圧縮成形して成る無端状の弾性スペーサ３１が介装されるものであり、該弾性スペーサ３１は、内管１７および外管１８のいずれか一方側にスポット溶接等により固着されるとともに、それらの他方側に摺動可能に接触せしめられ、その際、弾性スペーサ３１には一定の締め代が与えられる。
【００１４】
ところで、内管１７において、集合管２１に共通に連結される４本の個別排気管２０1 〜２０4 のうち、各気筒の点火順序で第２番目および第４番目の気筒の排気ポート１２3 ，１２2 に連なる個別排気管２０3 ，２０2 の他端側には、他の個別排気管２０1 ，２０4 の延長線上に重ならない位置まで集合室２２内に突入する突入管部３２，３３がそれぞれ一体にかつ同軸に連設されており、それらの突入管部３２，３３の側壁には複数の貫通孔３４，３４…，３５，３５…がそれぞれ設けられる。
【００１５】
また内管１７の集合管２１に対応する部分で外管１８の第２外管半体２４には、Ｏ2 センサ３６を装着するためのセンサ取付ボス３７が設けられており、センサ取付ボス３７に装着されたＯ2 センサ３６の先端部は、集合管２１に設けられた挿通孔３８を貫通して集合室２２内に突入される。
【００１６】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、シリンダヘッド１１の各排気ポート１２1 〜１２4 に一端が連結される内管１７が、該内管１７の外面との間に間隙１９を介在させた外管１８で覆われて成る排気マニホールド１４において、内管１７および外管１８の一端が相互に溶接され、内管１７および外管１８の他端間に、内管１７および外管１８のいずれか一方に固着される弾性スペーサ３１が介装されるので、内管１７および外管１８間の間隙１９による断熱効果による内管１７および外管１８の熱伸び差が生じても、外管１８の他端に対して内管１７の他端が弾性スペーサ３１を介してスライド可能であることにより、上記熱伸び差を吸収することができ、排気マニホールド１４の耐久性向上に寄与することができる。
【００１７】
しかも内管１７および外管１８の寸法にばらつきが生じても弾性スペーサ３１の弾性変形およびスライドによってその寸法ばらつきを吸収することができ、内管１７および外管１８の加工精度をそれ程高めることなく内管１７および外管１８の他端を安定的に連結することができる。しかも弾性スペーサ３１の介在により、両管１７，１８が直接接触することがないので、内管１７および外管１８相互の接触によるびびり音の発生も確実に防止することができる。
【００１８】
また排気マニホールド１４の内管１７は、４つの排気ポート１２1 〜１２4 に一端部を個別に連通させる４本の個別排気管２０1 〜２０4 の他端部が集合管２１に共通に連結されて成るものであり、各個別排気管２０1 〜２０4 から集合室２２に排ガスが流入する際に流通面積が急激に拡大することにより排気圧力波減衰効果によって排気音の低減が可能となる。
【００１９】
しかも点火順序で第２番目および第４番目の気筒の排気ポート１２3 ，１２2 に連なる個別排気管２０3 ，２０2 が、集合管２１内の集合室２２内に突入する突入管部３２，３３をそれぞれ有して集合管２１に連結され、両突入管部３２，３３の側壁に複数の貫通孔３４，３４…，３５，３５…がそれぞれ設けられることにより、排気干渉音の低減が可能となる。すなわち、点火順序で第１番目の気筒の排気ポート１２1 に連なる個別排気管２０1 からの排気圧と点火順序で第２番目の排気ポート１２3 に連なる個別排気管２０3 からの排気圧との干渉、ならびに点火順序で第２番目の気筒の排気ポート１２3 に連なる個別排気管２０3 からの排気圧と点火順序で第３番目の排気ポート１２4 に連なる個別排気管２０4 からの排気圧との干渉は、圧力波が突入管部３３の複数の貫通孔３５，３５…を通過することにより弱められるものであり、また点火順序で第３番目の気筒の排気ポート１２4 に連なる個別排気管２０4 からの排気圧と点火順序で第４番目の排気ポート１２2 に連なる個別排気管２０2 からの排気圧との干渉、ならびに点火順序で第４番目の気筒の排気ポート１２2 に連なる個別排気管２０2 からの排気圧と点火順序で第１番目の排気ポート１２1 に連なる個別排気管２０1 からの排気圧との干渉は、圧力波が突入管部３２の複数の貫通孔３４，３４…を通過することにより弱められる。
【００２０】
したがって集合室２２内に排ガスが流入する際の排気圧力波減衰効果と、上述の排気干渉音の低減効果とが相まってエンジンＥの排気音を効果的に減衰することができる。
【００２１】
ここで、エンジン回転数が１５００ｒｐｍであるときの周波数に対応した音圧特性は図７で示すようになり、またエンジン回転数が２０００ｒｐｍであるときの周波数に対応した音圧特性は図８で示すようになり、エンジン回転数に対応した音圧特性は図９で示すようになる。
【００２２】
これらの図７〜図９において、符号Ａで示す特性線は、第２番目および第４番目の点火順序である気筒の排気ポート１２3 ，１２2 に連なる個別排気管２０3 ，２０2 に複数の貫通孔３４，３４…，３５，３５…を有した突入管部３２，３３が設けられた場合を示すものであり、符号Ｂで示す特性線は、各個別排気管２０1 〜２０4 のいずれにも突入管部が設けられない場合を示すものであり、符号Ｃで示す特性線は、第１番目および第４番目の点火順序である気筒の排気ポート１２1 ，１２4 に連なる個別排気管２０1 ，２０4 に複数の貫通孔を有した突入管部が連設された場合を示すものであり、さらに符号Ｄで示す特性線は、第１番目および第２番目の点火順序である気筒の排気ポート１２1 ，１２3 に連なる個別排気管２０1 ，２０3 に複数の貫通孔を有した突入管部が連設された場合を示すものである。
【００２３】
上述の図７〜図９で明らかなように、点火順序で第２番目および第４番目の気筒の排気ポート１２3 ，１２2 に連なる個別排気管２０3 ，２０2 に、複数の貫通孔３４，３４…，３５，３５…を有して集合室２２内に突入する突入管部３２，３３がそれぞれ設けられることにより、排気干渉音を低減してエンジンＥの排気音を効果的に低減することが可能となる。
【００２４】
図１０は本発明の第２実施例を示すものであり、排気マニホールド１４′は、シリンダヘッド１１の第１および第４排気ポート１２1 ，１２4 （図２参照）に一端を個別に連ならせた個別排気管２０1 ′，２０4 ′の他端部が集合管２１1 に共通に連結されて成る内管１７1 と、該内管１７1 の外面との間に間隙１９1 を形成して内管１７1 を覆う外管１８1 と、シリンダヘッド１１の第２および第３排気ポート１２2 ，１２3 （図２参照）に一端を個別に連ならせた個別排気管２０2 ′，２０3 ′の他端部が集合管２１2 に共通に連結されて成る内管１７2 と、該内管１７2 の外面との間に間隙１９2 を形成して内管１７2 を覆う外管１８2 とを備え、内管１７1 の一端を溶接、結合させた外管１８1 の一端、ならびに内管１７2 の一端を溶接、結合させた外管１８2 の一端はフランジ２６′に共通に溶接、結合される。また両外管１８1 ，１８2 の他端はフランジ２７′に共通に溶接、結合されるものであり、両外管１８1 ，１８2 の他端と、内管１７1 ，１７2 の他端との間には、金属製の細線材を圧縮成形して成る無端状の弾性スペーサ３１1 ，３１2 がそれぞれ介装され、両弾性スペーサ３１1 ，３１2 は、内管１７1 ，１７2 および外管１８1 ，１８2 のいずれか一方側にスポット溶接等により固着される。
【００２５】
この第２実施例によっても、排気マニホールド１４′の耐久性向上に寄与することができるとともに、内管１７1 ，１７2 および外管１８1 ，１８2 の加工精度をそれ程高めることなく内管１７1 ，１７2 および外管１８1 ，１８2 の他端を安定的に連結し、内管１７1 ，１７2 および外管１８1 ，１８2 相互の干渉によるびびり音の発生も確実に防止することができる。
【００２６】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００２７】
たとえば、本発明は、上述の各実施例で説明した４気筒エンジン以外の多気筒エンジンにも適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、排気ポートに一端を個別に連ならせた個別排気管の他端部が集合室を形成する集合管に共通に連結されて成る内管が、前記個別排気管の一端に一端を溶接せしめる前記外管で覆われ、内管および外管のいずれか一方に固着される弾性スペーサが、内管の前記集合管および外管の他端間に、内管および外管の他方に対して摺動可能として介装されるので、間隙による断熱効果による内管および外管の熱伸び差が生じても、内管および外管の他端が弾性スペーサを介して相互にスライド可能であることによって上記熱伸び差を吸収して耐久性向上に寄与することができ、また内管および外管の寸法にばらつきが生じても弾性スペーサの弾性変形およびスライドによってその寸法ばらつきを吸収することができることにより、内管および外管の加工精度をそれ程高めることなく内管および外管の他端を安定的に連結することができ、両管の直接接触を回避してびびり音の発生も確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の排気マニホールドが取付けられたエンジンの正面図である。
【図２】図１の２矢視側面図である。
【図３】図２の３矢視拡大図である。
【図４】図２の４−４線拡大断面図である。
【図５】図４の５−５線断面図である。
【図６】第２外管半体を省略した状態での図２に対応する縦断側面図である。
【図７】エンジン回転数が１５００ｒｐｍでの周波数に対応した音圧特性図である。
【図８】エンジン回転数が２０００ｒｐｍでの周波数に対応した音圧特性図である。
【図９】エンジン回転数に対応した音圧特性図である。
【図１０】第２実施例の図６に対応した縦断側面図である。
【符号の説明】
１１・・・シリンダヘッド
１２1 ，１２2 ，１２3 ，１２4 ・・・排気ポート
１７，１７1 ，１７2 ・・・内管
１８，１８1 ，１８2 ・・・外管
１９，１９1 ，１９2 ・・・間隙
２０1 〜２０4 ，２０1 ′〜２０4 ′・・・個別排気管
２１，２１1 ，２１2 ・・・集合管
２２・・・集合室
１1 ，３１2 ・・・弾性スペーサ
Ｅ・・・エンジン
【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】
0003736894.tif 000008
【図８】
0003736894.tif 000009
【図９】
0003736894.tif 000010
【図１０】
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