| 【発明の名称】 |
直列４気筒エンジンの排気装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】波多野 八州治
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| 【要約】 |
【課題】本発明は直列４気筒エンジンの排気装置に関し、製造が容易でコストが安く構造の簡単な直列４気筒エンジンの排気装置を提供することを目的とする。
【解決手段】直列４気筒エンジンの排気ポートに接続される分岐管２７，２９，３１，３３を有する排気マニホールド１７と、これに接続するフロントチューブ１９からなる排気装置１５で、排気マニホールド１７を、プレス加工した一対の半割れ外筒２１，２３を最中合わせして形成され、エンジンの排気ポートに接続される分岐管２７，２９，３１，３３を有する外筒２５と、外筒２５内に配置され、２，３番排気ポートに接続される外筒２５の分岐管２９，３１内周に排ガス導入口を溶接した内筒２７で構成すると共に、フロントチューブ１９の上流部を、外筒２５に接続する外管５３と内筒２７に接続する内管５５の二重管構造とした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 直列４気筒エンジンのシリンダヘッドに装着され、当該エンジンの各排気ポートに接続される４つの分岐管（２７，２９，３１，３３）を有する排気マニホールド（１７）と、当該排気マニホールド（１７）に接続されるフロントチューブ（１９）とからなる直列４気筒エンジンの排気装置（１５）であって、上記排気マニホールド（１７）を、金属板をプレス成形した一対の半割れ外筒（２１，２３）を最中合わせして形成され、エンジンの各排気ポートに接続される４つの分岐管（２７，２９，３１，３３）を有する外筒（２５）と、当該外筒（２５）内に配置され、２番及び３番排気ポートに接続される外筒（２５）の分岐管（２９，３１）の内周に排ガス導入口を全周溶接した内筒（２６）とで構成して、１番及び４番の排気ポートから排出された排ガスが外筒（２５）内を流下し、２番及び３番の排気ポートから排出された排ガスが内筒（２６）内を流下する二重管構造とすると共に、上記フロントチューブ（１９）の上流部を外管（５３）と内管（５５）とからなる二重管構造として、当該外管（５３）に上記外筒（２５）を接続し、フロントチューブ（１９）の内管（５５）に上記内筒（２６）を接続したことを特徴とする直列４気筒エンジンの排気装置。
【請求項２】 内筒（２６）は、金属板をプレス成形した一対の半割れ内筒（４１，４３）からなることを特徴とする請求項１記載の直列４気筒エンジンの排気装置。
【請求項３】 内筒は、金属製パイプからなることを特徴とする請求項１記載の直列４気筒エンジンの排気装置。
【請求項４】 １番及び４番の排気ポートから排出された排ガスの外筒（２５）内に於ける合流部までのシリンダヘッドからの距離と、２番及び３番の排気ポートから排出された排ガスの内筒（２６）内に於ける合流部までのシリンダヘッドからの距離は、夫々、略等長とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の直列４気筒エンジンの排気装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直列４気筒エンジンの排気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に車両排気系には、エンジンから放出される排ガスを１本に纏めて下流側に送る排気マニホールドがエンジンのシリンダヘッドに装着されているが、実開平２−６１１２３号公報に開示されるように、昨今、複数本の金属製パイプを用いた排気マニホールド（パイプエキゾーストマニホールド）が多くの車両に装備されている。
【０００３】図４は直列４気筒エンジンに装着されるこの種の排気マニホールドを示し、図中、１〜４は三次元的な曲げ加工が施された金属製のパイプで、各パイプ１〜４の上流側は夫々ヘッドフランジ５に接続されており、当該ヘッドフランジ５をシリンダヘッドにボルト締めして各パイプ１〜４がエンジンの排気ポートと連通するようになっている。
【０００４】そして、各パイプ１〜４は、可及的に等長であることが背圧対策上好ましいため、極力等長になるように設計されている。また、各パイプ１〜４の下流側は集合管６に接続され、そして、当該集合管６にフランジ７，８を介してフロントチューブ９が接続されているが、図５に示すように、昨今、フロントチューブ９の上流部に１枚の板材からなる隔壁１０を溶接して排ガス流路を２分割し、１，４番の排気ポートに接続されたパイプ１，４をフロントチューブ９の一方の排ガス流路９ａに開口すると共に、２，３番の排気ポートに接続されたパイプ２，３を他方の排ガス流路９ｂに開口することで、排気干渉を防止した排気装置１１が知られており、エンジンの排気量にもよるが、一般にシリンダヘッドから７００〜８００ｍｍのフロントチューブ９内に排ガスの集合部を設けることが、背圧対策の点からも好ましいとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、上記排気マニホールド１３とフロントチューブ９からなる従来の排気装置１１では、パイプ１〜４を狭小な空間で極力等長になるように設計するため、パイプ１〜４に三次元的な複雑な加工を施して排気マニホールド１３を製造している。この結果、この加工の複雑化に伴い製造コストが高くなってしまう欠点が指摘されている。
【０００６】また、フロントチューブ９の上流部に１枚の板材からなる隔壁１０を溶接するに当たり、溶接時のズレ対策として図５に示すように断面略Ｚ字状または図示しないが断面Ｓ字状の板材が使用されているが、斯かる板材は強度が偏るため、フロントチューブ９の曲げ加工時に縦方向に力がかかると、隔壁１０が座屈してしまう虞があった。
【０００７】本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、従来に比し製造が容易でコストも安く、構造の簡単な直列４気筒エンジンの排気装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するため、請求項１に係る発明は、直列４気筒エンジンのシリンダヘッドに装着され、当該エンジンの各排気ポートに接続される４つの分岐管を有する排気マニホールドと、当該排気マニホールドに接続されるフロントチューブとからなる直列４気筒エンジンの排気装置であって、上記排気マニホールドを、金属板をプレス成形した一対の半割れ外筒を最中合わせして形成され、エンジンの各排気ポートに接続される４つの分岐管を有する外筒と、当該外筒内に配置され、２番及び３番排気ポートに接続される外筒の分岐管内周に排ガス導入口を全周溶接した内筒とで構成して、１番及び４番の排気ポートから排出された排ガスが外筒内を流下し、２番及び３番の排気ポートから排出された排ガスが内筒内を流下する二重管構造とすると共に、上記フロントチューブの上流部を外管と内管とからなる二重管構造とし、当該外管に上記外筒を接続し、フロントチューブの内管に上記内筒を接続したことを特徴とする。
【０００９】そして、請求項２に係る発明は、請求項１記載の直列４気筒エンジンの排気装置に於て、内筒は、金属板をプレス成形した一対の半割れ内筒からなることを特徴とし、請求項３に係る発明は、請求項１記載の直列４気筒エンジンの排気装置に於て、内筒は、金属製パイプからなることを特徴としている。また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の直列４気筒エンジンの排気装置に於て、１番及び４番の排気ポートから排出された排ガスの外筒内に於ける合流部までのシリンダヘッドからの距離と、２番及び３番の排気ポートから排出された排ガスの内筒内に於ける合流部までのシリンダヘッドからの距離は、夫々、略等長とされていることを特徴としている。
【００１０】（作用）各請求項に係る排気装置によれば、エンジンの駆動に伴い、１番及び４番の排気ポートから順次排出された排ガスが、夫々、分岐管から外筒内に流入して、内筒との間に形成された間隙で合流し乍ら外筒，フロントチューブの外管を流下し、また、２番及び３番の排気ポートから順次排出された排ガスが夫々内筒内で合流し乍ら、フロントチューブの内管を流下する。
【００１１】そして、内管の下流側端部から外管内に流出された排ガスが、外管内を流下してきた排ガスと集合して下流側の触媒コンバータや消音器へと流下していくこととなる。また、請求項４に係る排気装置によれば、１番及び４番の排気ポートから排出された排ガスの外筒内に於ける合流部までのシリンダヘッドからの距離と、２番及び３番の排気ポートから排出された排ガスの内筒内に於ける合流部までのシリンダヘッドからの距離が略等長とされているため、排気干渉が防止されることとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１乃至図３は請求項１，請求項２及び請求項４の一実施形態に係る排気装置を示し、図４に示す従来例と同様、本実施形態に係る排気装置１５も、直列４気筒エンジンのシリンダヘッドに装着される排気マニホールド１７と、当該排気マニホールド１７に接続されるフロントチューブ１９とで構成されている。
【００１３】而して、図示するように排気マニホールド１７は、金属板をプレス成形した上下一対の半割れ外筒２１，２３を最中合わせして形成された外筒２５と、当該外筒２５内に組み込まれた内筒２６とで構成されており、外筒２５は、エンジンの各排気ポートと連通する断面円形状の４つの分岐管２７，２９，３１，３３が、断面楕円形状の外筒本体３５と一体的に形成された左右対称な構造となっている。
【００１４】そして、各分岐管２７，２９，３１，３３の上流側にヘッドフランジ３７が溶接され、外筒本体３５の下流側にフロントチューブ１９の接続用フランジ３９が溶接されている。一方、上記内筒２６は、同じく金属板をプレス成形した上下一対の左右対称な略Ｙ字形状の半割れ内筒４１，４３を最中合わせして形成されている。そして、図２に示すように内筒２６の上流部に形成された二股管４５，４７の一方の排ガス導入口が、シリンダヘッドの２番排気ポートと連通する分岐管２９の内周に全周溶接され、また、他方の二股管４７の排ガス導入口が、シリンダヘッドの３番排気ポートと連通する分岐管３１の内周に全周溶接されており、２番及び３番の排気ポートから排出された排ガスが、分岐管２９，３１及び二股管４５，４７を経て内筒２６から下流側に流下し、そして、１番及び４番の排気ポートから分岐管２７，３３を介して導入された排ガスが、図３に示すように内筒２６と外筒本体３５との間に形成された間隙４９を介して外筒２５内を流下するようになっている。
【００１５】そして、排気マニホールド１７にフランジを５１を介して接続されたフロントチューブ１９は、その上流部が外管５３と内管５５からなる二重管構造とされており、外管５３が排気マニホールド１７の外筒２５に接続され、そして、内管５５が排気マニホールド１７の内筒２６に接続されており、内管５５の下流側端部５５ａから外管５３内に流出される排ガスが、外管５３内を流下した排ガスと集合するようになっている。そして、エンジンのシリンダヘッドから内管５５の下流側端部５５ａまでの長さは７００〜８００ｍｍとされている。
【００１６】本実施形態に係る排気装置１５はこのように構成されているから、エンジンの駆動に伴い、１番及び４番の排気ポートから順次排出された排ガスが、夫々、分岐管２７，３３から外筒２５内に流入して、図３に示すように内筒２６との間に形成された間隙４９で合流し乍ら外筒２５，フロントチューブ１９の外管５３を流下し、また、２番及び３番の排気ポートから順次排出された排ガスが、夫々、二股管４５，４７から内筒２６内で合流し乍ら、フロントチューブ１９の内管５５を流下する。そして、内管５５の下流側端部５５ａから外管５３内に流出された排ガスが、外管５３内を流下してきた排ガスと集合して下流側の触媒コンバータや消音器へと流下していくこととなる。
【００１７】そして、従来周知のように４気筒エンジンの点火順序は、■第１シリンダ→第３シリンダ→第４シリンダ→第２シリンダまたは、■第１シリンダ→第２シリンダ→第４シリンダ→第３シリンダの２種類であるが、本実施形態は、夫々左右対称に成形された外筒２５と内筒２６とが二重管構造をなして排気マニホールド１７を構成しているので、従来の排気マニホールドのように、複数の分岐管が極力等長になるようにこれら分岐管を三次元的な複雑な加工を施して配置することなく、１番及び４番の排気ポートから排出された排ガスの外筒２５内に於ける合流部までのシリンダヘッドからの距離と、２番及び３番の排気ポートから排出された排ガスの内筒２６内に於ける合流部までのシリンダヘッドからの距離が、夫々、略等長となり、併せてエンジンのシリンダヘッドから内管５５の下流側端部５５ａまでの長さを７００〜８００ｍｍに設定することにより、排気干渉がなく、また、背圧対策上好ましいものとなる。
【００１８】このように本実施形態に係る排気装置１５によっても、図４及び図５に示す従来の排気装置１１と同様、排気干渉を防止してエンジン出力の低下を防止することができ、また、エンジンのシリンダヘッドから内管５５の下流側端部５５ａまでの長さを７００〜８００ｍｍとすることで背圧対策上好ましいものとなるが、本実施形態は、斯かる従来例のように排気マニホールドを形成するに当たり複数本のパイプを三次元的に曲げ加工したり、フロントチューブの上流部に１枚の板材からなる隔壁を溶接する作業が不要となるため、上記従来例に比し製造が容易でコストの安い構造の簡単な排気装置を提供することが可能となった。
【００１９】尚、上記実施形態では、排気マニホールド１７の内筒２６を一対の半割れ内筒４１，４３を最中合わせして成形したが、図示しない請求項１，請求項３及び請求項４に係る発明の一実施形態のように、内筒を金属製パイプで左右対称に成形して、これを上記実施形態と同様，外筒２５内に配置してもよい。而して、斯かる実施形態によっても、上記実施形態と同様、所期の目的を達成することが可能である。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように各請求項に係る直列４気筒エンジンの排気装置によれば、従来に比し製造が容易でコストの安い構造の簡単な排気装置を提供することが可能となった。そして、請求項４に係る排気装置によれば、排気干渉を防止してエンジン出力の低下を防止することが可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４７６５
【氏名又は名称】カルソニックカンセイ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年８月３０日（１９９９．８．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７２７１８
【弁理士】
【氏名又は名称】古谷 史旺 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６５３４０（Ｐ２００１−６５３４０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１３日（２００１．３．１３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２４２６６２ |
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