JP6708103B2

JP6708103B2 - 排気管の接続部材

Info

Publication number: JP6708103B2
Application number: JP2016229265A
Authority: JP
Inventors: 展弘川上; 祐輔木戸; 澄人堀
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2036-11-25
Also published as: US20180149070A1; EP3327265B1; JP2018084221A; CN108104934A; EP3327265A1

Description

本発明は、内燃機関の排気マニホールドと排気管とを接続するための接続部材に関する。

一般に、内燃機関の排気系構造には、気筒に接続された排気マニホールドと、これよりも排気流れの下流側に設けられた浄化装置とが含まれる。また、排気マニホールドと浄化装置とを接続する排気管には、例えば排気空燃比やNOx濃度など（以下、排気の成分という）を検出するセンサが設けられ、このセンサで検出された情報が内燃機関の制御に利用される。

上記の排気マニホールド，排気管，浄化装置のように排気の通路を形成する部材には、排気の熱を周辺機器に対して遮るための保護部材が設けられる。例えば特許文献１には、シリンダヘッドへの取付フランジから延びる排気管に沿って、遮熱板（保護部材）を設けた構造が開示されている。この構造では、遮熱板の上流側端部が取付フランジに形成された雌ねじ穴に対してボルトにより取り付けられている。つまり、この遮熱板の上流側端部は、鋳造により形成される取付ボスや溶接が必要なブラケットを介することなく、排気管の取付フランジに対して直接的に締結固定されている。このため、特許文献１の構造によれば、加工が容易になり、製造コストの増大を抑えることが可能であるとされている。

特開2012-211556号公報

しかしながら、特許文献１のような構造では、保護部材を取り付けるためのボス等を不要とすることはできたとしても、上述したセンサを排気管に取り付けるためのボスは必要となる。言い換えると、たとえ特許文献１に記載されるように排気マニホールドと排気管とを接続するためのフランジに保護部材を直接的に締結固定したとしても、排気管にセンサを取り付けるためには、センサ取付用のボスをフランジとは別に用意して排気管に固定する必要がある。このため、特許文献１の構造には、部品点数の削減及び製造コストの削減において改善の余地がある。

また、一般的な排気系構造では、複数の排気ポートから流出した排気が排気マニホールドを流れる過程で合流し、排気管内で互いに混ざり合って浄化装置に流れ込むことから、排気は浄化装置に近づくほど流れ方が複雑化しやすくなる。このため、上記のセンサの位置が排気管の下流側である（すなわち、浄化装置に近い）ほど、センサに対する排気の当たり方がばらつきやすくなり、センサの検出精度が低下しやすいという課題がある。

本件は、上述のような課題に鑑み創案されたものであり、排気管の接続部材において、センサの検出精度を向上させるとともに、部品点数の削減と製造コストの削減とを実現することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

（１）ここで開示する排気管の接続部材は、内燃機関の排気マニホールドと排気管とを接続するための接続部材であって、開口を有する板状に形成されて前記開口を前記排気管と連通させた状態で前記排気管に固定されるフランジ部と、前記開口の径方向外側において前記フランジ部から膨出して設けられ、排気の成分を検出するセンサが取り付けられるとともに前記排気管の外周面の一部に固定されるボス部と、前記フランジ部から突設され、前記排気管を覆う保護部材が取り付けられる取付部と、を備え、前記フランジ部は、前記開口の径方向外側の四隅に各々配置されて前記排気マニホールドに締結固定される複数の締結部を有し、前記取付部は、上下配置された一対の前記締結部の間にそれぞれ配置されており、前記排気管の外観形状に対応した形状であって前記排気管の上流端の外周を覆う前記保護部材が取り付けられる。

（２）前記フランジ部は、前記複数の締結部間の外縁部において前記開口側に窪んだ窪み部をさらに有することが好ましい。また、前記ボス部と前記締結部と前記窪み部とは、前記開口の周方向において互いにずれた位置に設けられていることが好ましい。
（３）前記取付部が、前記窪み部の外縁部から径方向外側へ突設されていることが好ましい。

（４）前記窪み部には、前記取付部が突設された第一窪み部と、前記第一窪み部よりも窪み量が大きく形成され、前記排気管の下流端に隣接して設けられる第二窪み部とが含まれていることが好ましい。
（５）前記第二窪み部は、前記開口に対して前記ボス部と逆側に配置されていることが好ましい。
（６）前記取付部は、前記保護部材を取り付けるためのブラケットが溶接される平面状の溶接面を有することが好ましい。
（７）前記ボス部は、前記内燃機関のシリンダヘッド及びシリンダブロックの並設方向と平行な軸を有する筒形状であって、前記センサが前記軸に沿って取り付けられることが好ましい。

開示の接続部材は、排気管に固定されるフランジ部と、センサが取り付けられるボス部と、排気管を覆う保護部材が取り付けられる取付部とを備えている。このため、センサ及び保護部材を取り付けるためのボス等を、排気マニホールドと排気管とを接続するためのフランジとは別に設ける場合と比べて、部品点数を削減することができるとともに、製造コストの削減に寄与することができる。また、センサが取り付けられるボス部がフランジ部から膨出して設けられるため、ボス部を排気マニホールドの直下流に位置させることができる。これにより、センサに対する排気の当たり方がばらつくことを抑制することができる。このため、センサの検出精度を向上させることができる。

一実施形態に係る排気系構造を内燃機関とともに示す分解斜視図である。図１の排気系構造の要部断面図である。接続部材に対する保護部材の取付構造を説明するための分解斜視図である。図３の接続部材の正面図（排気管が取り付けられる側から見た図）である。図１の排気系構造の配置を説明するための側面図である。

図面を参照して、実施形態としての排気管の接続部材を備える、内燃機関の排気系構造について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。

［１．構成］
［１−１．エンジン］
本実施形態に係る排気系構造は、図１に示すエンジン（内燃機関）４０に適用されている。本実施形態のエンジン４０は、図示しない車両に搭載される多気筒エンジンである。以下の説明では、エンジン４０を車両に搭載した状態で、エンジン４０の方向を規定する。すなわち、エンジン４０が搭載された車両を基準にして、前後方向及び左右方向を定める。また、重力の方向を下方とし、この逆方向を上方とする。なお、図１では、エンジン４０のシリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２を簡略化して示している。

エンジン４０は、互いに固定されたシリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２を有する。本実施形態では、シリンダブロック４２の上方にシリンダヘッド４１が設けられ、クランクシャフトが左右方向に延設されている場合について説明する。つまり、本実施形態のエンジン４０は、シリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２の並設方向が上下方向とされた横置きエンジンである。なお、シリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２の並設方向及びクランクシャフトの延設方向は、厳密に上下方向及び左右方向のそれぞれと一致していなくてもよく、例えば上下方向や左右方向に対して多少の角度を持っていてもよい。

エンジン４０の内部には、複数の気筒が左右方向に並んで設けられる。これらの気筒のそれぞれには、排気の通路を形成する排気マニホールド２が接続される。排気マニホールド２は、排気流れの上流側が複数本に枝分かれし、下流側が一本にまとまった形状とされる。各気筒から排出される排気は、排気マニホールド２を流れる過程で一箇所に集められる。

本実施形態の排気マニホールド２は、シリンダヘッド４１に内蔵されている。具体的には、排気マニホールド２は、シリンダヘッド４１の排気側の側面が外方に向かって膨出形成された張出部４１ａに内蔵されている。本実施形態のシリンダヘッド４１は、張出部４１ａが後方に向かって膨出するように設けられている。つまり、本実施形態の排気マニホールド２は、エンジン４０の気筒の後方に位置している。

排気マニホールド２の下流端の開口２ｈ（以下、排気口２ｈという）は、シリンダヘッド４１の張出部４１ａの側面（本実施形態では後方を向く外面）に形成されている。また、排気口２ｈの周囲には、排気の流れ方向に対して垂直な平面状の取付面４１ｂが形成される。本実施形態の取付面４１ｂは、上下方向かつ左右方向に広がる面として設けられる。取付面４１ｂには、図示しない締結具が締結される複数の締結孔４１ｈが形成される。本実施形態では、四つの締結孔４１ｈが排気口２ｈの周方向に略一定の間隔で配設されている。

［１−２．排気系構造］
本実施形態に係る排気系構造は、排気を浄化する浄化装置３と、上記の排気マニホールド２と、排気マニホールド２から浄化装置３に排気を導く排気管４と、排気マニホールド２及び排気管４の接続部分に設けられた接続部材１とを備えている。また、本実施形態に係る排気系構造は、接続部材１を介して排気管４に取り付けられたセンサ５と、センサ５の外周を囲う遮熱用のセンサカバー６と、排気管４及び浄化装置３を覆うヒートプロテクタ８（保護部材，図３参照）とを更に備えている。

浄化装置３は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタや排気中の所定成分を酸化あるいは還元する触媒（何れも図示略）をケース３Ａ内に収容したものである。本実施形態のケース３Ａは、略円筒状に形成された本体部３ｃと、本体部３ｃの両端にそれぞれ固定された入口部３ｂ及び出口部３ｄとで構成されている。本体部３ｃは、触媒等を保持する部位である。また、入口部３ｂは、浄化装置３における排気の入口をなす部位である。入口部３ｂは、上流側に向かって次第に縮径した中空形状に形成され、その上流端が排気管４と接続される。一方、出口部３ｄは、浄化装置３における排気の出口をなす部位である。出口部３ｄは、下流側に向かって次第に縮径した中空形状に形成され、その下流端が、図示しない他の浄化装置へと繋がる配管７と接続される。

排気管４は、排気マニホールド２と浄化装置３との間の排気通路を形成するものである。つまり、排気管４は、排気マニホールド２よりも排気流れの下流側、かつ、浄化装置３よりも排気流れの上流側に設けられる。排気管４は、両端の開口の向きが互いに略直角となるように湾曲した形状とされる。本実施形態の排気管４は、排気口２ｈから後方へ延びた後に下方へ向かって湾曲する姿勢で設けられる。つまり、排気管４は、上流端が前方に向かって開口し、下流端が下方に向かって開口している。なお、排気管４の直径は、排気の流れ方向において略一様とされる。

排気管４の上流端は、排気口２ｈと連通するように、接続部材１を介して排気マニホールド２（本実施形態ではシリンダヘッド４１の取付面４１ｂ）に接続される。また、排気管４の下流端には、浄化装置３のケース３Ａの入口部３ｂが例えば溶接により固定される。図２に示すように、排気管４は、センサ５の先端を排気管４内に突出させるための孔部４ｈを有する。孔部４ｈは、排気管４の上流端の近傍であって、かつ、この上流端に対して下流端が位置する側と逆側に穿設される。本実施形態の孔部４ｈは、排気管４の外周面のうち、上側の面に設けられる。

図３に示すように、接続部材１は、排気管４を排気マニホールド２に接続するためのフランジと、センサ５を排気管４に取り付けるためのボスと、ヒートプロテクタ８を取り付けるための取付代との三つの要素を兼ねるものである。接続部材１は、これらのフランジ，ボス，取付代としてそれぞれ機能するフランジ部１０，ボス部２０，取付部３０を有する。フランジ部１０，ボス部２０，取付部３０は、例えばダクタイル鋳鉄を材料として、鋳造により一体に形成される。

フランジ部１０は、排気マニホールド２と排気管４とに固定される平板状の部位である。フランジ部１０は、その厚み方向に貫設された開口１１と、排気マニホールド２（本実施形態ではシリンダヘッド４１の取付面４１ｂ）に締結固定される複数の締結部１２と、隣接する締結部１２の間の外縁部に設けられた窪み部１３とを有する。図２に示すように、フランジ部１０の開口１１を囲む縁部は、排気管４の上流端に例えば溶接により固定される。つまり、フランジ部１０は、開口１１を排気管４と連通させた状態で、排気管４に固定される。また、フランジ部１０は、開口１１と排気口２ｈとを連通させた状態で、排気マニホールド２に固定される。以下、フランジ部１０の外面のうち、フランジ部１０が排気マニホールド２に固定された状態でシリンダヘッド４１の取付面４１ｂに当接する面を締結面１０ａといい、この逆側の面を端面１０ｂという。

図３及び図４に示すように、締結部１２は、開口１１の径方向外側に設けられ、開口１１の上側及び下側にそれぞれ二つずつ（すなわち開口１１の四隅に）配置される。本実施形態では、四つの締結部１２が開口１１の周方向に略一定の間隔で配設されており、上側の二つの締結部１２間にボス部２０が位置する。これらの締結部１２は、シリンダヘッド４１の取付面４１ｂの締結孔４１ｈとそれぞれ対応する位置に設けられた貫通孔１２ｈを有する。本実施形態の締結部１２は、貫通孔１２ｈに挿通された図示しない締結具が締結孔４１ｈに締結されることにより、シリンダヘッド４１に固定される。

窪み部１３は、フランジ部１０の外縁部のうち、開口１１側に窪んだ部位である。本実施形態の窪み部１３には、開口１１を挟んで互いに対向配置された二つの第一窪み部１３Ａと、開口１１に対してボス部２０と逆側に配置された第二窪み部１３Ｂとが含まれている。第一窪み部１３Ａは、開口１１に対して同一側に位置する上下の締結部１２間に配置され、第二窪み部１３Ｂは、下側の二つの締結部１２間に配置される。すなわち、ボス部２０と締結部１２と窪み部１３とは、開口１１の周方向において互いにずれた位置に設けられている。第二窪み部１３Ｂは、接続部材１が排気管４に固定された状態では、排気管４の下流端（入口部３ｂとの接続位置）に隣接して設けられる。

図４に示すように、第二窪み部１３Ｂは、第一窪み部１３Ａよりも窪み量が大きく形成される。言い換えると、第二窪み部１３Ｂの窪み量Ｄｂは、第一窪み部１３Ａの窪み量Ｄａよりも大きく設定される（Ｄｂ＞Ｄａ）。なお、ここでいう窪み量Ｄａ，Ｄｂとは、窪み部１３において最も窪んだ（開口１１に最も近い）部分と、この窪み部１３の両側に位置する締結部１２の最も外側にある（開口１１から最も遠い）縁部間を結んだ直線Ｌとの距離である。

図３及び図４に示すように、ボス部２０は、センサ５が取り付けられる筒状の部位であり、フランジ部１０と一体に設けられる。ボス部２０は、フランジ部１０の開口１１の径方向外側においてフランジ部１０の端面１０ｂから厚み方向に膨出して設けられる。本実施形態のボス部２０は、フランジ部１０の開口１１の中心軸Ｃ１と直交する軸Ｃ２を有する。なお、中心軸Ｃ１は、フランジ部１０の厚み方向に延びる軸である。換言すると、本実施形態のボス部２０の軸Ｃ２は、フランジ部１０の締結面１０ａ及び端面１０ｂと平行に延びる。ボス部２０は、軸Ｃ２を囲む内周面２３と、内周面２３の径方向外側に位置する外壁面２４と、これらの内周面２３及び外壁面２４の両端にそれぞれ設けられた下端面２１及び上端面２２とを有する。

内周面２３には、センサ５を固定するための雌ねじ加工が施される。また、外壁面２４は、フランジ部１０の端面１０ｂから後方（排気管４側）に張り出した曲面状に形成される。下端面２１は、下方（開口１１側）を向く面であって、フランジ部１０の開口１１を形成する縁部と連続した曲面を形成する。すなわち、下端面２１は、排気管４の上側の外周面の一部に沿う曲面状に形成される。一方、上端面２２は、上方（開口１１と逆側）を向く面であって、軸Ｃ２と垂直な平面状に形成される。図２に示すように、ボス部２０は、内周面２３で囲まれる円柱状の空間を排気管４の孔部４ｈと連通させた状態で、排気管４の外周面の一部に例えば溶接により固定される。

図３に示すように、取付部３０は、ヒートプロテクタ８が取り付けられる平板状の部位である。取付部３０は、フランジ部１０から突設されるとともに、開口１１を挟んで互いに対向するように二つ配置される。本実施形態の取付部３０は、フランジ部１０の各第一窪み部１３Ａの外縁部から径方向外側へ突設されている。つまり、開口１１に対し同じ側に位置する取付部３０と第一窪み部１３Ａとは、フランジ部１０の径方向に並んで設けられる。各取付部３０は、排気管４側を向く平面状の溶接面３１を有する。溶接面３１には、ヒートプロテクタ８を取り付けるためのＬ字状のブラケット９の一方の面部が溶接される。なお、ブラケット９の他方の面部には締結孔９ｈが穿設される。

ヒートプロテクタ８は、排気管４及び浄化装置３内を流通する排気の熱を、周辺機器に対して遮るためのものである。ヒートプロテクタ８は、排気管４及び浄化装置３の外観形状に対応した形状に形成され、固定用の締結孔８ｈと、接続部材１のボス部２０の外壁面２４に沿う曲線状に形成された縁部８ａとを有する。ヒートプロテクタ８は、縁部８ａをボス部２０の外壁面２４に近接させた状態で、締結孔８ｈとブラケット９の締結孔９ｈとに挿通される図示しない締結具により、接続部材１に取り付けられる。なお、ヒートプロテクタ８の縁部８ａとボス部２０の外壁面２４とを、ヒートプロテクタ８の位置合わせに利用してもよい。

センサ５は、排気の成分を検出するものである。センサ５の具体例としては、排気中の酸素濃度を検出するLAFS（Linear Air-Fuel Ratio Sensor）や、排気中のNOx濃度を検出するNOxセンサ等が挙げられる。センサ５で検出された情報は、例えばエンジン４０の制御に利用される。図２に示すように、センサ５は、検出用の素子が設けられた略円柱状の検出部５ａと、雄ねじ加工が施された外周面を有する螺子部５ｂと、検出部５ａ及び螺子部５ｂよりも径方向の寸法が大きい座部５ｃと、出力端子を内蔵した出力部５ｄとを有する。これらの検出部５ａ，螺子部５ｂ，座部５ｃ，出力部５ｄは、同軸上でこの順に並んでいる。

センサ５は、螺子部５ｂが接続部材１のボス部２０の内周面２３と螺合することにより、ボス部２０に対して固定される。センサ５は、ボス部２０に固定された状態では、検出部５ａが排気管４の孔部４ｈを通じて排気管４内に突出して設けられるとともに、座部５ｃがボス部２０の上端面２２との間にセンサカバー６の一部（後述する底面部６ａ）を挟持する。

センサカバー６は、センサ５に対する周囲からの熱を遮るためのものである。センサカバー６は、センサ５との間に隙間をあけてセンサ５を囲むような大きさのカップ形状に形成される。センサカバー６は、中心に孔が形成された円形の底面部６ａと、底面部６ａの外縁から立設された側面部６ｂとを有する。センサカバー６は、底面部６ａがボス部２０の上端面２２に当接するとともに、側面部６ｂがセンサ５の座部５ｃから出力部５ｄ側を囲むように設けられる。センサカバー６は、センサ５が底面部６ａの孔に挿通され、センサ５の座部５ｃがボス部２０の上端面２２との間に底面部６ａを挟持することにより固定される。

［１−３．配置］
図５に示すように、本実施形態に係る排気系構造は、エンジン４０の気筒の後方に配置される。また、上述したように、接続部材１は、ボス部２０が排気管４の上方に位置するように設けられる。さらに、浄化装置３は、排気管４の下側に設けられる。すなわち、浄化装置３は、排気管４に対してボス部２０と逆側に設けられる。言い換えると、排気管４は、その径方向において接続部材１のボス部２０と浄化装置３との間に位置する。このように、センサ５と排気管４と浄化装置３とは、排気管４の径方向にこの順に並んで設けられる。本実施形態では、これらのセンサ５と排気管４と浄化装置３とが上下方向に並んで設けられる。

浄化装置３は、シリンダヘッド４１の張出部４１ａの下方（すなわち、排気マニホールド２の下方）の空間に一部が入り込んだ状態で設けられる。つまり、浄化装置３は、接続部材１よりもエンジン４０側に張り出して設けられる。また、本実施形態の浄化装置３は、ケース３Ａの軸Ｃ３が上下方向に延びる姿勢で設けられる。すなわち、本実施形態のケース３Ａは、シリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２の並設方向と同じ方向に延設される。なお、ここでいうケース３Ａの軸Ｃ３とは、ケース３Ａの本体部３ｃの軸Ｃ３である。

同様に、接続部材１は、ボス部２０の軸Ｃ２が上下方向に延びる姿勢で設けられる。つまり、接続部材１のボス部２０は、シリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２の並設方向と平行な軸Ｃ２を有する。また、本実施形態のセンサ５は、接続部材１のボス部２０の軸Ｃ２に沿って取り付けられる。したがって、センサ５も、シリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２の並設方向と平行な軸を有する。このように、本実施形態では、浄化装置３及びセンサ５が何れもシリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２の並設方向に沿って設けられる。

［２．作用，効果］
［２−１．排気系構造］
（１）上述した排気系構造では、排気マニホールド２と排気管４とを接続するためのフランジ部１０及びこれと一体のボス部２０を有する接続部材１が設けられ、この接続部材１のボス部２０にセンサ５が取り付けられる。また、排気管４の下流端に接続される浄化装置３が、排気管４に対してボス部２０と逆側に設けられる。このため、センサ５と排気管４と浄化装置３とをコンパクトに配置することができ、省スペース化を図ることができる。つまり、本実施形態では、センサ５と排気管４と浄化装置３とが上下方向に並んで設けられるため、上下方向と直交する方向（例えば、前後方向や左右方向）において、センサ５，排気管４，浄化装置３の設置スペースを小さく抑えることができる。

また、センサ５が排気マニホールド２の直下流に設けられた接続部材１のボス部２０に取り付けられることから、センサ５に対する排気の当たり方がばらつくことを抑制することができる。このため、センサ５の検出精度を向上させることができる。

（２）接続部材１のボス部２０がシリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２の並設方向と平行な軸Ｃ２を有し、センサ５がこの軸Ｃ２に沿って取り付けられるため、センサ５をシリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２の並設方向に沿わせることができる。これにより、エンジン４０に対するセンサ５の設置スペースを小さく抑えられることから、省スペース化により寄与することができる。例えば、センサ５を排気管４のカーブ外側の外周面や浄化装置３に近接する位置に固定するような構成と比較すると、上述した構成によればセンサ５の設置スペースを小さくできるため、省スペース化を実現しやすくすることができる。

（３）浄化装置３のケース３Ａが、シリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２の並設方向と同じ方向に延設されるため、浄化装置３をシリンダヘッド４１とシリンダブロック４２との並設方向に沿わせることができる。これにより、エンジン４０に対する浄化装置３の設置スペースを小さく抑えられることから、省スペース化により寄与することができる。

（４）浄化装置３が接続部材１よりもエンジン４０側に張り出して設けられているため、浄化装置３をエンジン４０に対してより近接させることができる。したがって、省スペース化に更に寄与することができる。
（５）排気マニホールド２がシリンダヘッド４１に内蔵されているため、排気マニホールド２の設置スペースを小さく抑えることができる。したがって、排気系構造をよりコンパクトにすることができ、省スペース化に更に寄与することができる。

（６）センサ５が接続部材１のボス部２０との間にセンサカバー６の一部を挟持するため、センサ５を接続部材１のボス部２０に取り付けるのと同時にセンサカバー６を取り付けることができる。したがって、センサカバー６の取付作業を簡略化することができる。また、センサカバー６を取り付けるための部品（例えば螺子や接着材など）が不要であるため、部品点数の削減に寄与することができる。

［２−２．接続部材］
（１）上述した接続部材１は、開口１１を排気管４と連通させた状態で排気管４に固定されるフランジ部１０と、センサ５が取り付けられるボス部２０と、ヒートプロテクタ８が取り付けられる取付部３０とを備えている。つまり、接続部材１が、排気管４を排気マニホールド２に接続するためのフランジと、センサ５を取り付けるためのボスと、ヒートプロテクタ８を取り付けるための取付代との三つの要素を兼ねている。このため、上記の接続部材１を用いて排気管４を排気マニホールド２に接続することで、センサ５及びヒートプロテクタ８を、接続部材１を介して排気管４に対して取り付けることができる。したがって、ボス部２０及び取付部３０をフランジ部１０と別体で設ける場合と比べて、部品点数を削減することができるとともに、製造コストの削減に寄与することができる。

また、ボス部２０がフランジ部１０の開口１１の径方向外側においてフランジ部１０から膨出して設けられるため、ボス部２０に取り付けられるセンサ５を排気マニホールド２の直下流に位置させることができる。これにより、センサ５に対する排気の当たり方がばらつくことを抑制することができるため、センサ５の検出精度を向上させることができる。

（２）フランジ部１０が、複数の締結部１２間の外縁部において開口１１側に窪んだ窪み部１３を有するため、窪み部１３により欠成された体積分だけフランジ部１０の体積を小さくすることができる。また、ボス部２０と締結部１２と窪み部１３とが開口１１の周方向において互いにずれて設けられているため、接続部材１をコンパクトな形状とすることができる。これらにより、省スペース化に寄与することができるとともに、接続部材１の軽量化を図ることができる。

（３）取付部３０が窪み部１３から径方向外側へ突設されているため、取付部３０の径方向における突出量を低減することができる。したがって、接続部材１をよりコンパクトな形状とすることができ、省スペース化に更に寄与することができる。

（４）上述した接続部材１には、取付部３０が突設された第一窪み部１３Ａと、この第一窪み部１３Ａよりも窪み量が大きく形成された第二窪み部１３Ｂとが設けられる。また、第二窪み部１３Ｂが排気管４の下流端に隣接して設けられる。このため、第二窪み部１３Ｂにより、排気管４の下流端へのアクセスが容易になる。したがって、排気管４の下流端に他の管状部材（本実施形態ではケース３Ａの入口部３ｂ）を溶接するといった作業をしやすくすることができる。

（５）取付部３０が、ヒートプロテクタ８を取り付けるためのブラケット９が溶接される平面状の溶接面３１を有するため、例えばヒートプロテクタ８を取付部３０に対して直接的に締結固定する場合と比べて、取付部３０を薄く形成することができるとともに、取付部３０の突出量を抑えることができる。仮に、取付部３０に雌ねじ孔を設け、この雌ねじ孔にボルト等の締結具を螺合させることでヒートプロテクタ８を取り付ける場合は、締結具の螺子部の長さに応じて取付部３０の厚みを確保する必要がある。また、この場合、ヒートプロテクタ８と排気管４との隙間を確保するためには、フランジ部１０からの取付部３０の突出量を大きくする必要がある。これに対し、上述したようにブラケット９を介してヒートプロテクタ８を取り付ける場合は、取付部３０に平面状の溶接面３１を設ければよいため、取付部３０を薄く形成することができるとともに、取付部３０の突出量を抑えることができる。したがって、接続部材１の軽量化を図ることができる。

［３．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。

上述した実施形態では、シリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２の並設方向が上下方向である場合を例示したが、これらの並設方向は特に限定されない。また、エンジン４０が配置される向き（姿勢）や、エンジン４０に対する排気系構造の位置も、上述したものに限られない。例えば、シリンダヘッド４１は、張出部４１ａが前方や左右に向かって膨出するように設けられてもよい。つまり、排気マニホールド２は、エンジン４０の気筒の前方や左右に位置してもよい。また、これに伴って、接続部材１や排気管４や浄化装置３等がエンジン４０の前方や左右に配置されてもよい。

上述した実施形態では、排気マニホールド２がシリンダヘッド４１に内蔵されている場合を例示したが、排気マニホールド２はシリンダヘッド４１と別体で設けられていてもよい。なお、排気マニホールド２がシリンダヘッド４１と別体である場合には、接続部材１のフランジ部１０の取付先は、シリンダヘッド４１ではなく、例えば、排気マニホールド２の下流端に設けられるフランジ部とされる。

本排気系構造は、上記のエンジン４０のような多気筒エンジンに限らず、単気筒エンジンに対しても適用可能である。本排気系構造が単気筒エンジンに適用される場合には、排気マニホールドが気筒に設けられる複数の排気ポートのそれぞれに接続される。

上述した実施形態では、接続部材１のボス部２０が筒形状であって、シリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２の並設方向と平行な軸Ｃ２を有する場合を例示したが、ボス部２０の形状や軸Ｃ２の方向は上述したものに限られない。ボス部２０は、少なくとも、センサ５が排気管４内の排気の成分を検出可能となるように取り付けられるものであればよい。同様に、浄化装置３のケース３Ａの形状や延設方向（軸Ｃ３の方向）も、上述したものに限られない。

なお、センサ５は、接続部材１のボス部２０の軸Ｃ２や、シリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２の並設方向に対して、交差する方向に沿って取り付けられてもよい。ただし、センサ５は、ケース３Ａの軸Ｃ３と直交する方向において、浄化装置３よりも出っ張らないように設けられることが好ましい。つまり、図５に示すように、センサ５は、浄化装置３の最大外径部を軸Ｃ３方向に延長した領域Ｅ内に収まるように設置されることが好ましい。言い換えると、センサ５は、その全体が浄化装置３と軸Ｃ３方向において重なるように設けられることが好ましい。このようにセンサ５を設置すれば、浄化装置３の軸Ｃ３と直交する方向において、浄化装置３に対するセンサ５の設置スペースを抑えることができるため、省スペース化に寄与することができる。

また、接続部材１がヒートプロテクタ８の取付代としての要素を兼ねる必要がない場合には、接続部材１から取付部３０を省略してもよい。取付部３０が省略された場合であっても、本排気系構造によれば、上述したようにセンサ５と排気管４と浄化装置３とをコンパクトに配置することができるため、省スペース化を図ることができるとともに、センサ５の検出精度を向上させることができる。また、取付部３０を省略すれば、この分だけ接続部材１を軽量化することができる。

同様に、接続部材１から締結部１２や窪み部１３を省略してもよい。例えば、接続部材１から締結部１２を省略し、フランジ部１０の締結面１０ａを排気マニホールド２に溶接固定するようにしてもよい。また、接続部材１から窪み部１３を省略して、フランジ部１０を円形や矩形といった簡素な形状に形成してもよい。

なお、センサ５は、排気の成分を検出するものであればよく、その具体的な種類は特に限られない。同様に、浄化装置３は、排気を浄化するフィルタや触媒等を収容したものであればよく、その具体的な種類は特に限られない。

１接続部材
２排気マニホールド
４排気管
５センサ
８ヒートプロテクタ（保護部材）
９ブラケット
１０フランジ部
１１開口
１２締結部
１３窪み部
１３Ａ第一窪み部
１３Ｂ第二窪み部
２０ボス部
３０取付部
３１溶接面

Claims

内燃機関の排気マニホールドと排気管とを接続するための接続部材であって、
開口を有する板状に形成され、前記開口を前記排気管と連通させた状態で前記排気管に固定されるフランジ部と、
前記開口の径方向外側において前記フランジ部から膨出して設けられ、排気の成分を検出するセンサが取り付けられるとともに前記排気管の外周面の一部に固定されるボス部と、
前記フランジ部から突設され、前記排気管を覆う保護部材が取り付けられる取付部と、を備え、
前記フランジ部は、前記開口の径方向外側の四隅に各々配置されて前記排気マニホールドに締結固定される複数の締結部を有し、
前記取付部は、上下配置された一対の前記締結部の間にそれぞれ配置されており、前記排気管の外観形状に対応した形状であって前記排気管の上流端の外周を覆う前記保護部材が取り付けられる
ことを特徴とする、排気管の接続部材。
前記フランジ部は、前記複数の締結部間の外縁部において前記開口側に窪んだ窪み部をさらに有し、
前記ボス部と前記締結部と前記窪み部とは、前記開口の周方向において互いにずれた位置に設けられている
ことを特徴とする、請求項１記載の排気管の接続部材。
前記取付部が、前記窪み部の外縁部から径方向外側へ突設されている
ことを特徴とする、請求項２記載の排気管の接続部材。
前記窪み部には、前記取付部が突設された第一窪み部と、前記第一窪み部よりも窪み量が大きく形成され、前記排気管の下流端に隣接して設けられる第二窪み部とが含まれている
ことを特徴とする、請求項３記載の排気管の接続部材。
前記第二窪み部は、前記開口に対して前記ボス部と逆側に配置されている
ことを特徴とする、請求項４に記載の排気管の接続部材。
前記取付部は、前記保護部材を取り付けるためのブラケットが溶接される平面状の溶接面を有する
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の排気管の接続部材。
前記ボス部は、前記内燃機関のシリンダヘッド及びシリンダブロックの並設方向と平行な軸を有する筒形状であって、前記センサが前記軸に沿って取り付けられる
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の排気管の接続部材。