JPH1089062A - 多気筒内燃機関の排気マニホールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 自動車等に搭載される直列多気筒内燃機関に
おいて、断熱製に富み軽量でかつ耐振製の高い板金製排
気マニホールドを提供する。 【解決手段】 排気マニホールド１はスチール製の上流
側フランジ２と、下流側フランジ３と、４本の板金製で
ステンレス製エキマニパイプ４と、板金製でステンレス
製エキマニチャンバー５と、それらパイプ及びチャンバ
ーを覆う板金製エキマニケース６とよりなり、上流側フ
ランジには、シリンダヘッドの排気ポートに夫々連なる
４個の孔10と、同ヘッドに螺着するボルトを挿通するボ
ルト孔11とを形成し、エキマニチャンバーは、２枚のプ
レス成型した表側チャンバー半体18及び裏側チャンバー
半体を最中状に合わせ、その上流端当接部20を相互に溶
接で一体に結合したもので、エキマニチャンバーの各分
岐上流開口端部にエキマニパイプの下流端17が夫々相対
的に移動可能に嵌合している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に搭載さ
れる多気筒内燃機関において、排気ガス保温性の高い排
気マニホールドに関するものである。

【０００２】

【従来技術】鋳造排気マニホールドでは、肉厚が厚くて
重量が大きいため、内燃機関、ひいてはこれを搭載して
いる車体の軽量化の阻害原因となり、熱容量の増大によ
り、始動時に排気ガスが冷却されて、排気ガス浄化用触
媒の初期機能が低下する不具合がある。

【０００３】このような不具合を解消するために、実公
平４−１２９２号公報記載の排気マニホールドがある。

【０００４】その公報記載の排気マニホールドにおいて
は、排気ポートの開口端に取付けられたフランジの各取
付け孔に円筒状ガイドパイプの上流端がそれぞれ取付け
られ、その複数本の円筒状ガイドパイプの外周を覆うマ
ニホールドケースの下流端が、排気管取付けフランジの
孔に取付けられている。

【０００５】

【解決しようとする課題】前記公報の排気マニホールド
では、前記円筒状ガイドパイプの上流端はフランジの取
付け孔に嵌込まれて固定されているものの、その円筒状
ガイドパイプの下流端はマニホールドケースに対して空
間を持って配置されているだけであるため、前記マニホ
ールドケース内を前記円筒状ガイドパイプの長手方向だ
けでなく、これと直交する方向にも自由に移動でき、そ
の結果、内燃機関の振動や、マニホールドケース内の周
期的な排気圧力変動等により、前記円筒状ガイドパイプ
が振動し、また重力や加速力等の外力により、前記円筒
状ガイドパイプが前記マニホールドケースに接触して、
前記円筒状ガイドパイプに発生する振動や騒音が前記マ
ニホールドケースを介し大気中に放散されて防振性や遮
音性が低減する難点がある。しかも前記円筒状ガイドパ
イプが前記マニホールドケースに接触し、排気ガス中の
熱が前記円筒状ガイドパイプからマニホールドケースを
経由して大気中に放熱され、排気ガス温度が低下する難
点がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような難
点を克服した多気筒内燃機関の排気マニホールドの改良
に係り、内燃機関の各気筒の排気ポートに排気マニホー
ルドの薄肉分岐パイプ上流端が連なり、その分岐パイプ
の下流部が集合して板金製集合部に連なる多気筒内燃機
関の排気マニホールドにおいて、前記分岐パイプおよび
前記集合部の外周に空間を持って板金製ケースが装着さ
れ、前記分岐パイプおよび前記ケースの上流側端部は上
流側フランジに溶接され、 前記集合部および前記ケー
スの下流側端部は下流側フランジに溶接され、前記分岐
パイプと前記集合部とがスライド部により分岐パイプ長
手方向に沿い相対移動可能に保持されるとともに、前記
スライド部は前記集合部と前記ケースによって外方より
押えられて保持されることを特徴とするものである。

【０００７】本発明は、前記したように構成されている
ので、内燃機関の各気筒から排気ポートを流出した排気
ガスは、それぞれ前記分岐パイプ内を通過した後、前記
集合部内に流入して、他の分岐パイプを通過した排気ガ
スと合流し、排気管へ排出されるため、排気ガスの流れ
に乱れを起こすことなく円滑に流れることができ、機関
出力や効率が高水準に維持される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図６に図示され
た本発明の一実施形態について説明する。排気マニホー
ルド１は、図示されない乗用車に搭載される直列４気筒
４ストローク内燃機関に用いられる排気マニホールドで
あって、該排気マニホールド１はスチール製上流側フラ
ンジ２と、スチール製下流側フランジ３と、４本の分岐
パイプたるステンレス製エキマニパイプ４と、板金製集
合部たるステンレス製エキマニチャンバー５と、該エキ
マニパイプ４およびエキマニチャンバー５を覆うケース
たるステンレス製エキマニケース６とよりなっており、
図１に図示されるように、前記上流側フランジ２には、
前記内燃機関の図示されないシリンダヘッドの排気ポー
トの下流開口にそれぞれ連なる４個の孔10と、該シリン
ダヘッドにネジ止めされるボルトを通すためのボルト孔
11とが形成され、前記下流側フランジ３には、図示され
ない排気管に連なる孔12と、該排気管の上流端のフラン
ジを貫通するオネジ13がネジ止めされたネジ孔14と、図
示されないシリンダブロックにブラケッケトを介して接
続するためのボルト孔15とが形成されている。

【０００９】また前記エキマニチャンバー５は、２枚の
プレス成型された表側チャンバー半体18および裏側チャ
ンバー半体19を最中状に合せ、その上流端20を相互に溶
接でもって一体に結合されたもので、該エキマニチャン
バー５の各分岐上流開口端部21にエキマニパイプ４の下
流端17がそれぞれ相対的に摺動可能に嵌込まれている。

【００１０】さらにエキマニケース６も、２枚のプレス
成型された表側ケース半体24および裏側ケース半体25が
やはり最中状に合され、図１の太線で図示されるよう
に、その当接外周部全周に亘り溶接でもって一体に結合
され、その分岐上流端部26はそれぞれエキマニパイプ４
の上流端16の外周に密接して上流側フランジ２の連通孔
10に嵌込まれ、図４、図５の太線で図示されるように、
溶接でもって、上流側フランジ２の孔10と、エキマニパ
イプ４の上流端16とエキマニケース６の分岐上流端部26
とが相互に一体に結合され、集合下流端部27はエキマニ
チャンバー５の集合下流開口端部22の外周面に密接して
下流側フランジ３の孔12に嵌込まれ、溶接でもって、下
流側フランジ３の連通孔12と、エキマニチャンバー５の
集合下流開口端部22とエキマニケース６の集合下流端部
27とが相互に一体に結合され、エキマニパイプ４とエキ
マニチャンバー５との嵌込み部の外側には、エキマニケ
ース６の表側ケース半体24および裏側ケース半体25の内
方へ湾曲された外方湾曲部28、内方湾曲部29でもって押
されている。

【００１１】さらにまたエキマニチャンバー５の表側チ
ャンバー半体18には、集合下流部に位置して、センサ取
付け孔23が形成されるととに、エキマニケース６の表側
ケース半体24にも、これに対応した位置にてセンサ取付
け孔30が形成されており、これらセンサ取付け孔23、30
を貫通してエキマニチャンバー５内に図示されないＯ ₂
センサの検出部が突出されるようになっている。

【００１２】しかも、図示されない内燃機関の１、２、
３、４番気筒の排気ポートにそれぞれ連なる１、２、
３、４番の孔10₁ 、10₂ 、10₃ 、10₄ に１、２、３、４
番のエキマニパイプ４₁ 、４₂ 、４₃ 、４₄ が接続され
るが、図１から明らかなように、１、４番の孔10₁ 、10
₄ は、下流側フランジ３の孔12に対して離れた位置に配
置される結果、１、４番のエキマニパイプ４₁ 、４₄ の
下流端17₁ 、17₄ は、図１の正面図で、２、３番のエキ
マニパイプ４₂ 、４₃ の下流端17₂ 、17₃ に比べて、下
流側フランジ３の孔12より離れた位置にてエキマニチャ
ンバー５内に開口されている。

【００１３】また、グラスウールの如き耐熱性に富んだ
吸音材32がエキマニケース６の外周面に当てがわれその
外面がエキマニカバー33、34で覆われ、両者がボルトナ
ット35で一体的に結合されている。

【００１４】図１ないし図６に図示の実施形態は、前記
したように構成されているので、図示されない内燃機関
が運転を開始すると、各気筒の燃焼室で発生した高温排
気ガスが図示されない排気ポートから上流側フランジ２
の連通孔10、エキマニパイプ４、エキマニチャンバー５
および下流側フランジ３の連通孔12を介して図示されな
い排気管に排出される。

【００１５】この内燃機関始動時においては、排気マニ
ホールド１は低温状態で、排気ガスの熱を吸収して、排
気ガスが冷却される傾向にあるが、エキマニパイプ４、
エキマニチャンバー５およびエキマニケース６はいずれ
も薄板金製であって、熱容量が小さく、かつ、エキマニ
パイプ４、エキマニチャンバー５に対してエキマニケー
ス６が空間を有する２重構造となって断熱性に富んでい
るため、排気ガスがそれ程低温に冷却されず、図示され
ない排気管中の排気ガス浄化用触媒が直ちに活性化する
ことができ、始動時の排気ガス浄化用触媒の初期機能が
低下することが避けられる。

【００１６】また排気マニホールド１のエキマニケース
６内の排気通路が、その通路方向に沿って２分割された
エキマニパイプ４およびエキマニチャンバー５で構成さ
れ、かつエキマニパイプ４の下流端17がエキマニチャン
バー５の上流開口端部21にスライド可能に嵌込まれてい
るため、エキマニパイプ４およびエキマニチャンバー５
が、エキマニケース６に比べて高温に加熱された結果、
エキマニパイプ４およびエキマニチャンバー５の熱膨張
量が、エキマニケース６の熱膨張量に比べて大きくて
も、その熱膨張の差は、エキマニパイプ４とエキマニチ
ャンバー５との相対的スライドでもって吸収され、エキ
マニパイプ４、エキマニチャンバー５およびエキマニケ
ース６に大きな熱応力が発生することが未然に防止され
る。

【００１７】さらに、エキマニパイプ４の下流端17がエ
キマニチャンバー５の上流開口端部21にスライド可能に
嵌込まれていても、この嵌込み部には、エキマニケース
６の表側ケース半体24および裏側ケース半体25の外方彎
曲部28、内方彎曲部29でもって内方へ押えられているた
め、図示されない内燃機関で発生した振動が排気マニホ
ールド１に伝達されても、エキマニパイプ４の下流端17
とエキマニチャンバー５の上流端21との嵌込み部の振動
は確実に抑制される。

【００１８】さらにまた、図示されない内燃機関の４個
の気筒では、１、３、４、２番気筒の順序で等間隔に燃
焼を起し、かつ、１、４番のエキマニパイプ４₁ 、４₄
の開口端17₁ 、17₄ と２、３番のエキマニパイプ４₂ 、
４₃ の開口端17₂ 、17₃ とが位置をずらして配置されて
いるため、排気干渉を起こすことがなく、排気の動的効
果が充分に発揮されて、吸入効率が間接的に増大し、機
関出力および効率が向上しうる。

【００１９】しかもエキマニパイプ４の下流端17がエキ
マニチャンバー５の上流開口端部21にスライド可能に嵌
込まれて、この嵌込み部が気密でなくても、エキマニパ
イプ４およびエキマニチャンバー５の外周面がエキマニ
ケース６でもって気密に密閉されているため、排気の漏
洩は未然に阻止されうる。

【００２０】またエキマニパイプ４の各々下流端17は、
下流に向って空間が縮小されているエキマニチャンバー
５内の中央付近まで突出し、かつ集合下流端部に向けて
開口されているため、排気ガスが整流されて大きな乱れ
を起こさずに円滑に排気マニホールド１内を排気ガスが
流れることができ、排気抵抗の低下で吸入効率の向上も
可能となる。

【００２１】さらにエキマニパイプ４およびエキマニチ
ャンバー５とエキマニケース６との間に空気断熱層が形
成されるとともに、さらに高温で、かつ音が大きく発生
するエキマニパイプ４とエキマニチャンバー５との嵌込
み部の外部を吸音材32と、エキマニカバー33、34で覆わ
れているため、排気マニホールド1 の断熱性と保温性が
確保され、かつ吸音効果も高い。

【００２２】さらにまた排気ガス通路を形成するエキマ
ニパイプ４およびエキマニチャンバー５は、上流端16、
集合下流開口端部22および彎曲部28、29以外では、エキ
マニケース６から完全に離れ、エキマニパイプ４および
エキマニチャンバー５とエキマニケース６との間で空気
断熱層が形成されているため、エキマニパイプ４および
エキマニチャンバー５からエキマニケース６への熱伝達
が抑制され、内燃機関始動直後における排気ガス温度低
下が避けられ、エキマニケース６から外部への輻射熱が
抑制され、その結果、エンジンルーム内の雰囲気温度が
低温に保持される。

【００２３】しかも各エキマニパイプ４_1,４_2,４_3,４₄
はエキマニチャンバー５に対しそれぞれ自由にスライド
可能となるので、熱収縮による熱応力発生が抑制される
とともに振動による応力発生も防止され、エキマニパイ
プ４とエキマニチャンバー５の耐久性が向上する。

【００２４】また各気筒からの排気ガスが集合する最も
高温でかつ音が大きく発生するエキマニチャンバー５の
外周に吸音材32とエキマニカバー33、34を覆ったため、
エンジンルーム内の騒音レベルが大幅に低下する。

【００２５】また図７ないし図８に図示するように、排
気マニホールド36におけるエキマニチャンバー５の分岐
上流部37を外方へ隆出させて、該分岐上流部37とエキマ
ニパイプ４の下流端17とにスチール製メッシュ38を介装
するとともに、該分岐上流部37とエキマニケース６とに
もスチール製メッシュ39を介装してもよくこのように構
成することにより、断熱性を保持させつつ、エキマニパ
イプ４、エキマニチャンバー５の嵌込み部のスライドを
より一層円滑に行わせることができる。

【００２６】さらにメッシュ38、39を取付ける際には、
スポット溶接を行い、またはエキマニケース６や、エキ
マニパイプ４や、エキマニチャンバー５に、メッシュ3
8、39を収納できる凹部を形成すると、メッシュ38、39
を確実に固定して脱落を防止できる。

【００２７】さらにまた図９ないし図１０に図示される
ように、エキマニチャンバー５の分岐上流開口端部21の
外周に補強短管40を一体に嵌込んで溶接してもよく、該
エキマニチャンバー５の分岐上流開口端部21の強度を増
大させることができるとともに、その耐久性を向上させ
ることができる。

【００２８】

【発明の効果】このように本発明では、分岐パイプと集
合部とがスライド部により分岐パイプ長手方向に沿い相
対移動可能に保持されているため、高温の排気ガスに直
接触れて前記分岐パイプと前記集合部が高温に加熱さ
れ、これら分岐パイプおよび集合部が排気ガスの流れ方
向に沿って著しく伸縮しても、この伸縮が前記スライド
部による前記分岐パイプと前記集合部との相対移動でも
って吸収され、この分岐パイプ、集合部およびケースに
おける熱応力の発生が抑制され、排気マニホールドの耐
久性が向上する。

【００２９】また本発明においては、前記分岐パイプは
薄肉で、かつ前記集合部が板金製であるため、両者の熱
容量が小さく、しかもこの分岐パイプおよび集合部が空
間を持って前記ケースでもって覆われているため、断熱
性が高く、内燃機関始動直後であっても、前記分岐パイ
プおよび前記集合部は急速に高温に加熱される結果、排
気ガスは高温に保持されて、排気ガス浄化用触媒が直ち
に活性化され、排気ガスが始動直後でも充分に浄化され
うる。しかも排気マニホールドの断熱性が優れているた
め、この排気マニホールドから放射される輻射熱が減少
し、エンジンルーム内の雰囲気温度が低温に保持され
る。

【００３０】さらに本発明では、前記分岐パイプと前記
集合部とがスライド部により分岐パイプ長手方向に沿い
移動可能に保持されるとともに、前記スライド部は前記
集合部と前記ケースとによって外方より押えられて保持
されているため、内燃機関で発生する振動や内燃機関を
搭載している車輌の振動を前記排気マニホールドが受け
ても、前記スライド部は安定して静止した状態で保持さ
れ、振動によるスライド部の応力発生が抑制され、前記
スライド部および前記分岐パイプの耐久性が向上する。

【００３１】また本発明を請求項２記載のように構成す
ることにより、スライド部が集合部およびケースに各々
形成された内方突出部により直接保持されたため、簡素
な構成で支持剛性が向上し、排気ガスに触れて高温に加
熱された分岐パイプおよび集合部から前記ケースへの熱
伝導が抑制され、排気ガスが充分に高温状態に保持され
る。

【００３２】さらに本発明を請求項３記載のように構成
することにより、スライド部が前記分岐パイプと集合部
との間および前記集合部とケースとの間に各々配置され
たメッシュにより保持されたため、断熱性が高水準に維
持され、また熱膨張または熱収縮に対しより一層円滑な
移動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多気筒内燃機関の排気マニホール
ドの一実施形態の正面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１の側面図である。

【図４】図１のIV−IV線に沿って載断した縦断側面図で
ある。

【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿って載断した縦断側面図で
ある。

【図６】図１のVI−VI線に沿って載断した縦断側面図で
ある。

【図７】さらに他の実施形態の要部拡大縦断側面図であ
る。

【図８】図７のVIII−VIII線に添って載断した横断面図
である。

【図９】さらに他の実施形態でエキマニケースを除去し
た状態の要部拡大正面図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿って載断した要部縦断側
面図である。

【符号の説明】

１…排気マニホールド、２…上流側フランジ、３…下流
側フランジ、４…エキマニパイプ、５…エキマニチャン
バー、６…エキマニケース、10…孔、11…ボルト孔、12
…孔、13…オネジ、14…ネジ孔、15…ボルト孔、16…上
流端、17…下流端、18…表側チャンバー半体、19…裏側
チャンバー半体、20…上流端、21…分岐上流開口端部、
22…集合下流開口端部、23…センサ取付け孔、24…表側
ケース半体、25…裏側ケース半体、26…分岐上流端部、
27…集合下流端部、28…外方彎曲部、29…内方彎曲部、
30…センサ取付け孔、32…吸音材、33…エキマニカバ
ー、34…エキマニカバー、35…ボルトナット、36…排気
マニホールド、37…分岐上流部、38…メッシュ、39…メ
ッシュ、40…補強短管。

フロントページの続き (72)発明者 小松田 卓 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 石井 和夫 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の各気筒の排気ポートに排気マ
   ニホールドの薄肉分岐パイプ上流端が連なり、その分岐
   パイプの下流部が集合して板金製集合部に連なる多気筒
   内燃機関の排気マニホールドにおいて、 前記分岐パイプおよび前記集合部の外周に空間を持って
   板金製ケースが装着され、 前記分岐パイプおよび前記ケースの上流側端部は上流側
   フランジに溶接され、 前記集合部および前記ケースの下流側端部は下流側フラ
   ンジに溶接され、 前記分岐パイプと前記集合部とがスライド部により分岐
   パイプ長手方向に沿い相対移動可能に保持されるととも
   に、前記スライド部は前記集合部と前記ケースによって
   外方より押えられて保持されることを特徴とする多気筒
   内燃機関の排気マニホールド。
2. 【請求項２】 前記スライド部は、前記集合部と前記ケ
   ースに各々形成された内方突出部により直接保持される
   ことを特徴とする前記請求項１記載の多気筒内燃機関の
   排気マニホールド。
3. 【請求項３】 前記スライド部は、前記分岐パイプと前
   記集合部との間および前記集合部とケースとの間に各々
   配置されたメッシュにより保持されることを特徴とする
   前記請求項１記載の多気筒内燃機関の排気マニホール
   ド。