JP2001065340A

JP2001065340A - 直列４気筒エンジンの排気装置

Info

Publication number: JP2001065340A
Application number: JP24266299A
Authority: JP
Inventors: Yasuji Hatano; 八州治波多野
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 1999-08-30
Publication date: 2001-03-13

Abstract

(57)【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２
５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。

Description

【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１
５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３
５の下流側にフロントチューブ１９の接続用フランジ３
９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２
７，３３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５
５ａ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７００〜８００
ｍｍ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。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，請求項２及び請求項４の一実施形態
に係る直列４気筒エンジンの排気装置の要部切欠き平面
図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図１のIII−III線断面図である。

【図４】従来の直列４気筒エンジンの排気装置の全体斜
視図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。

【符号の説明】

１５排気装置１７排気マニホールド１９フロントチューブ２１，２３半割れ外筒２５外筒２６内筒２７，２９，３１，３３分岐管３５外筒本体３７ヘッドフランジ４１，４３半割れ内筒４５，４７二股管５３外管５５内管

Claims

【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（２
５）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。