JPH1026019A - 排気マニホールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｏ₂ センサ及び触媒コンバータを備えた排気
マニホールドにおいて、低廉化を図るとともに触媒作用
の効率及び酸素濃度の検出精度を高くする。 【解決手段】 複数の分岐管３が突設された第１のパイ
プ２と、Ｏ₂ センサを取付けるセンサ取付部９が設けら
れるとともに排気ガス浄化触媒５が内蔵された第２のパ
イプ４とをそれらの軸芯を交叉させて一体接続すること
により、形状・構造が極めて単純で低コストの排気マニ
ホールド１を構成し、また第１と第２のパイプ２、４の
シャープに屈折する接続部で排気ガスの流れに乱れを発
生させ、排気ガスが触媒５の全体に均等に分散して流れ
るようにして触媒作用の効率を高くし、またその接続部
近傍又はその直下流部にＯ₂ センサを配置することによ
り高い精度で酸素濃度を検出するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関における排
気マニホールドに関し、特に排気ガス中の酸素濃度を検
出するＯ₂ センサが配設されるとともに排気ガス浄化用
の触媒コンバータが一体的に設けられた排気マニホール
ドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】排気マニホールドにＯ₂ センサを配設す
るとともにその直下流に触媒コンバータを接続したもの
は、例えば実開平１−３９４１８号公報等に開示されて
いるように従来から知られている。この種の排気マニホ
ールドの構成を図４を参照して説明する。

【０００３】図４において、シリンダヘッドの排気ポー
トにそれぞれ接続される複数の分岐管２２が突設された
排気マニホールド２１に対してハニカム構造の排気ガス
浄化触媒２４を内蔵した触媒コンバータ２３が接続され
ている。排気マニホールド２１の触媒コンバータ２３と
の接続部２５は、排気ガスの流れをスムーズにするため
大きな曲率半径で滑らかに湾曲させたり、鈍角に屈曲さ
せたりしている。図示例では曲率半径を大きくとって略
直角に湾曲させている。そして、湾曲した接続部２５の
外周部に、Ｏ₂ センサ２６を取付けるセンサ取付部２７
が形成されている。また、これら排気マニホールド２１
及び触媒コンバータ２３は複雑な形状であるために通常
鋳鉄にて構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示すように鋳鉄製の排気マニホールド２１と触媒コンバ
ータ２３を接続した構成では、形状及び構成が複雑で、
部品点数及び製造・組立工数が多くなるためコスト高に
なるという問題があった。

【０００５】また、排気ガスの流れは湾曲した接続部２
５の外周側を流れようにとするため、触媒２４は湾曲し
た接続部２５の外周側に対応する部分だけが主として使
われ、内周側に対応する部分はあまり使われない状況が
発生し、触媒作用の効率が悪くなるとともに触媒２４に
おける排気ガスの流通抵抗も大きくなるという問題があ
った。

【０００６】また、湾曲した接続部２５の内周側を流れ
る排気ガスはＯ₂ センサ２６に当たらないために、排気
ガス中の酸素濃度の検出精度が悪化し、空燃比制御の精
度が悪くなるという問題があった。

【０００７】なお、板金製の排気マニホールド一体型コ
ンバータとして、コンバータ部の入口部にドーム状部を
形成してこのドーム状部から複数の分岐管を延出すると
ともにこのドーム状部にＯ₂ センサを取付けるようにし
たものも知られているが、形状が複雑でやはり製造コス
トが高くなるとともに、各分岐管からの排気ガスがＯ₂
センサに均等に当たらず酸素濃度の検出精度が悪いとい
う問題がある。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、Ｏ₂ センサ及び触媒コンバータを備えた排気マニホ
ールドにおいて、低コストで製造でき、また触媒作用の
効率が高く、高い精度で酸素濃度を検出できる排気マニ
ホールドを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の分岐管
が突設された第１のパイプと、Ｏ₂ センサを取付けるセ
ンサ取付部が設けられるとともに排気ガス浄化触媒が内
蔵された第２のパイプとをそれらの軸芯を交叉させて一
体接続して成るものであり、第１と第２のパイプを一体
接続して構成しているので、軽量で、形状・構造が極め
て単純で低コストにて製造できる。また、第１と第２の
パイプの接続部ではシャープに屈折するので、その接続
部で排気ガスの流れに乱れが発生し、排気ガスが十分に
混合されて第２のパイプ内を流れることになり、排気ガ
スが触媒の全体に均等に分散して流れることにより触媒
の全体が使用され、触媒作用の効率が高くなる。また、
接続部で排気ガスが十分に混合されるので、この接続部
近傍又はその直下流部にＯ₂ センサを配置することによ
り高い精度で酸素濃度を検出することができる。

【００１０】なお、第１と第２のパイプをシャープな屈
折状態で接続すると、接続部で排気ガスの流れが乱れる
ことより流通抵抗が大きくなるようにも考えられるが、
実際はむしろ逆であって、流通抵抗の大きい部分である
触媒内を排気ガスが上記のように全体的に均等に流れる
ことによる流通抵抗の低下効果が大きく、その分排気ガ
スの流通抵抗による出力ダウンを小さくすることができ
る。

【００１１】更に、第１と第２のパイプを、その交叉角
度すなわち両パイプの軸芯間の角度が鋭角になるように
接続し、また両パイプの接続部の角部に鋭いエッジ部を
形成すると、接続部での上記排気ガスの乱れが強くなっ
て混合作用が一層強くなり、より高い効果を奏すること
ができる。

【００１２】また、第２のパイプにおける第１のパイプ
との接続部側の端面の閉鎖部材にセンサ取付部を形成す
ると、別途にセンサ取付部を設ける必要がなくなるとと
もに、Ｏ₂ センサに混合された排気ガスが確実に当たる
ので、低コストで精度の高い検出ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図１〜図３を参照して説明する。

【００１４】図１〜図３において、１は排気マニホール
ドであり、シリンダヘッドの各排気ポートに接続される
複数の分岐管３が突設されて排気マニホールドの集合部
を構成する第１のパイプ２と、ハニカム構造の排気ガス
浄化触媒５が内蔵されて触媒コンバータ部を構成する第
２のパイプ４とを備えている。

【００１５】第１のパイプ２はストレートパイプから成
り、その一端は閉鎖端板６を溶接して閉鎖されており、
他端は同じくストレートパイプから成る第２のパイプ４
の一端近傍に互いに連通するように溶接にて一体的に接
続されている。これら第１と第２のパイプ２、４はそれ
らの軸芯同士の交叉角θが鋭角を成すように接続され、
その接続部の内側の角部１４はエッジを形成している。
各分岐管３の先端は、これら分岐管３に共通する単一の
接続フランジ７に溶接されており、この接続フランジ７
をシリンダヘッドの排気側の側面に接合することにより
各分岐管３が排気ポートに接続される。

【００１６】第２のパイプ４の一端は、その端部内周に
嵌合する嵌合部８ａと端縁に係合する鍔部８ｂとを有す
る円板状の閉鎖部材８が溶接されて閉鎖されており、か
つその閉鎖部材８の中央部には取付座９ａと取付ねじ穴
９ｂとからなるセンサ取付部９が設けられ、Ｏ₂ センサ
１０を装着するように構成されている。触媒５は、この
第２のパイプ４の第１のパイプ２との接続部から他端側
に適当距離だけ離れた位置に保持されている。第２のパ
イプ４の他端には、くの字状に屈曲させて出口管部１１
が接続されており、その出口管部１１の先端には、排気
管と接続するための接続管部１３が突出形成された接続
フランジ１２が溶接されている。

【００１７】以上の排気マニホールド１は、接続フラン
ジ７と閉鎖部材８を除いてステンレス鋼板にて構成さ
れ、薄肉・軽量化を図るとともに腐食による穴明きを防
止している。接続フランジ７は所定の剛性と接続強度を
確保するため、また閉鎖部材８もセンサ取付部９を形成
するために、数ｍｍ程度の板厚の鋼板にて構成されてい
る。

【００１８】以上の構成において、シリンダヘッドの排
気ポートから排出された排気ガスは、各分岐管３を介し
て集合部である第１のパイプ２に入り、この第１のパイ
プ２から第２のパイプ４に向けて流れ込む。このとき、
第１のパイプ２と第２のパイプ４の接続部ではその軸芯
同士を交叉させた状態で接続しているので、この接続部
で排気ガス流路がシャープに屈折しており、さらにその
交叉角θが鋭角でしかも内側の角部１４がエッジを成し
ているので、第１のパイプ２から第２のパイプ４に流れ
込む排気ガスは接続部でその流れに大きな乱れを発生す
ることになり、この接続部で排気ガスが十分に混合され
るとともに、第２パイプ４の断面内で均等に分散され、
その状態で第２のパイプ４内を下流に向かってことにな
る。従って、排気ガスは排気ガス浄化触媒５内を均等に
分散して流れることになり、それによって排気ガス浄化
触媒５の全体が使用され、触媒作用の効率が高くなる。
また、排気ガス浄化触媒５内を均等に分散して流れるこ
とにより、一部に集中して流れる場合に比して流通抵抗
も少なくなり、それだけ排気ガス浄化触媒５の流通抵抗
による出力低下を低減することができる。

【００１９】また、接続部で排気ガスが十分に混合され
るので、この接続部に設けられたセンサ取付部９に取付
けたＯ₂ センサ１０に対して排気ガスの全体が当たるこ
とになり、高い精度で酸素濃度を検出することができ、
精度の高い空燃比制御を行うことができる。

【００２０】また、本実施形態の排気マニホールド１は
ストレートパイプから成る第１のパイプ２と第２のパイ
プ４を一体的に接続して構成しているので、形状・構造
が極めて単純であり、低コストにて製造することができ
る。また、第２のパイプ４の第１のパイプ２との接続部
側の端面の閉鎖部材８にセンサ取付部９を形成している
ので、別途にセンサ取付部９を設ける必要がなくなると
ともに、Ｏ₂ センサ１０に混合された排気ガスが確実に
当たるので、低コストで精度の高い検出ができる。

【００２１】なお、上記実施形態では、センサ取付部９
を第２のパイプ４の一端を閉鎖する閉鎖部材８に形成し
た例を示したが、エンジン周辺の各種機器の配置状態に
応じては第１のパイプ２と第２のパイプ４の接続部の近
傍位置乃至直下流位置に適当に形成してもよい。また、
第１のパイプ２と第２のパイプ４の交叉角θは上記のよ
うに鋭角に設定するのが好ましいが、略直角に設定して
も良い。また、第１のパイプ２と第２のパイプ４はスト
レートパイプにて構成するのがコスト面からも有利であ
るが、接続部から適当範囲の部分がストレートであれば
その他の部分は必要に応じて適当に屈曲させても良い。

【００２２】

【発明の効果】本発明の排気マニホールドによれば、以
上のように第１と第２のパイプをそれらの軸芯を交叉さ
せて一体接続して構成しているので、軽量で、形状・構
造が極めて単純で低コストにて製造することができ、低
コストでＯ₂ センサ及び触媒コンバータが配設された排
気マニホールドを提供することができる。また、第１と
第２のパイプの接続部ではシャープに屈折するので、そ
の接続部で排気ガスの流れの乱れにより排気ガスが十分
に混合・分散され、排気ガスが触媒の全体に均等に分散
して流れ、触媒の全体が使用されることにより触媒作用
の効率が高くなり、その結果触媒の小型化及び貴金属の
使用量の低減が図れてコスト低下を図ることができる。
また、接続部で排気ガスが十分に混合されることによ
り、この接続部又はその直下流部にＯ₂ センサを配置す
ることにより高い精度で酸素濃度を検出することができ
る。

【００２３】したがって、本発明によれば低コストに
て、触媒作用の効率が高く、高い精度で酸素濃度を検出
できる排気マニホールドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排気マニホールドの一実施形態の正面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図４】従来例の排気マニホールドの正面図である。

【符号の説明】

１ 排気マニホールド ２ 第１のパイプ ３ 分岐管 ４ 第２のパイプ ５ 排気ガス浄化触媒 ９ センサ取付部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の分岐管が突設された第１のパイプ
   と、Ｏ₂ センサを取付けるセンサ取付部が設けられると
   ともに排気ガス浄化触媒が内蔵された第２のパイプとを
   それらの軸芯を交叉させて一体接続して成ることを特徴
   とする排気マニホールド。