JP2002070549A

JP2002070549A - エンジンの排気マニホールド

Info

Publication number: JP2002070549A
Application number: JP2000255861A
Authority: JP
Inventors: Toru Awaya; 亨粟屋
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2002-03-08

Abstract

(57)【要約】【課題】排気マニホールドのブランチ管から触媒コン
バータへ流入する排気ガス成分を高精度に検出する。【解決手段】＃１と＃４シリンダのブランチ管１２、
１５を集合させた第１の中間管路に第１の触媒コンバー
タ２０が、＃２と＃３シリンダのブランチ管１３、１４
を集合させた第２の中間管路に第２の触媒コンバータ２
２が設けられ、各ブランチ管はその軸線ｂ１、ｂ４、お
よびｂ２、ｂ３が第１の触媒コンバータ２０および第２
の触媒コンバータ２２の軸線ｃ１、ｃ２に対してそれぞ
れ傾斜した方向から中間管路を形成する第１、第２の合
流管１９、２１に滑らかに合流する。Ｏ２センサ１、２
が合流前の軸線ｂ１、ｂ４を含む平面、およびｂ２、ｂ
３を含む平面に対してそれぞれ立ち上がる（横切る）方
向に取り付けられ、これにより、各Ｏ２センサの検知部
３は合流点近傍で管路中心部に到達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガスセンサを
取り付けた排気マニホールドの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気ガス浄化のためエンジンの排気マニ
ホールドに触媒コンバータを設けた装置が種々提案され
ている。これらの装置では、触媒コンバータを有効に機
能させるために排気ガス中の酸素濃度を検出して空燃比
を制御する必要があり、本出願人は先に特開平１０−８
９０５５号において、触媒コンバータに導かれる排気ガ
スを均一化し、高精度に酸素濃度を検出することを目的
とした提案を行っている。

【０００３】これは、筒状容器に触媒担体を収容して構
成した触媒コンバータの排気ガス流入側に集合容器を設
け、排気ポートに連通する２本のブランチ管を集合容器
に接続した排気マニホールドにおいて、ブランチ管の一
方を集合容器の中心部よりもエンジン側に接続し、他方
のブランチ管を反エンジン側に接続して、各ブランチ管
の先端部を触媒担体の端面に対して略平行に配置すると
ともに、集合容器内に流入した排気ガスが集合容器の内
周にそった渦流となるように開口したものである。そし
て、排気ガスセンサとしてＯ２センサを集合容器内にお
ける渦流の中心に向けて取り付けてある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成では、ブランチ管に対して集合容器の容積が極端に
大きいから流入ガスの混合均一化を考慮せねばならず、
そのために各ブランチ管を触媒コンバータの軸に対して
直角方向から接続し、集合容器に流入した排気ガスが渦
流となるようにしている。この結果、流入した排気ガス
の主成分が集合容器の内壁にそって流れるのに対して、
Ｏ２センサを渦流の中心に向けて取り付けてあるので、
時々刻々変化する新規流入ガスに直接触れることが困難
であり、酸素濃度の高精度の検出という目的がいまだ十
分に達成されたとは言えない。また、Ｏ２センサを渦流
の中心ではなく、内壁にそった周辺の流れに向けて設置
すると、いずれか一方のブランチ管からの排気ガスに偏
重して検出を行うこととなってしまう。

【０００５】したがって本発明は、上記の問題点に鑑
み、ブランチ管を集合させた中間管路に触媒コンバータ
を設けた排気マニホールドであって、ブランチ管から触
媒コンバータへ流入する排気ガス成分を確実、高精度に
検出できるようにした排気マニホールドを提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１の本
発明は、エンジンの排気ポートにそれぞれ接続される２
本のブランチ管を中間管路に集合させ、該中間管路に触
媒コンバータを設けた排気マニホールドにおいて、上記
２本のブランチ管はその軸線がそれぞれ触媒コンバータ
の軸線に対して傾斜した方向から中間管路に合流するよ
うに当該中間管路に接続しており、中間管路には、２本
のブランチ管の軸線が中間管路内で合流した合流点近傍
における、当該合流点から下流の中間管路中心部に検知
部を位置させて、排気ガスセンサが取り付けられている
ものとした。各ブランチ管からの排気ガスが滑らかに中
間管路における１つの流れに合流した部分に排気ガスセ
ンサの検知部が配置されるので、検知部はいずれのブラ
ンチ管からの排気ガスにも偏ることなく確実に曝され
る。

【０００７】請求項２の発明は、中間管路が上流方向へ
２股に形成された開口を有する合流管を触媒コンバータ
の排気ガス流入端に接続して構成され、合流管はその断
面を上記２股に形成された開口から触媒コンバータへの
接続部まで滑らかに変化させ、ブランチ管は合流管の２
股に形成された各開口に接続して集合させてあり、排気
ガスセンサは合流管に取り付けてあるものとした。排気
ガスセンサは、ブランチ管が接続される開口から滑らか
に断面が変化する合流管に取り付けられるので、その検
知部を容易に排気ガス流の中心部に配置することができ
る。

【０００８】請求項３の発明は、エンジンが直列４シリ
ンダエンジンであって、中間管路を２本備えて、各中間
管路にそれぞれ２本のブランチ管の軸線が中間管路内で
合流した合流点近傍における、当該合流点から下流の中
間管路中心部に検知部を位置させて、排気ガスセンサが
取り付けられているものとした。中間管路のそれぞれに
排気ガスセンサが取り付けられているので、すべてのシ
リンダからの排気ガスについてきめこまかく検知され、
高精度の検出が行なわれる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例により説明する。図１は直列４シリンダエンジン用に
適用した実施例の全体斜視図であり、図２はその側面図
である。＃１シリンダ〜＃４シリンダを備える図示省略
のエンジンのシリンダヘッドに取り付けられるヘッドフ
ランジ１０に、第１ブランチ管１２、第２ブランチ管１
３、第３ブランチ管１４および第４ブランチ管１５の各
管端が溶接結合されている。各ブランチ管１２、１３、
１４、１５は略等間隔でヘッドフランジ１０に形成され
た図示しない穴を貫通して、＃１シリンダ〜＃４シリン
ダに対応するシリンダヘッドの各排気ポートに開口して
おり、これにより第１ブランチ管〜第４ブランチ管１２
〜１５は＃１シリンダ〜＃４シリンダにそれぞれ接続す
る。

【００１０】第１ブランチ管１２と第４ブランチ管１５
の他端は第１の合流管１９に接続し、第１の合流管１９
の下流側には第１の触媒コンバータ２０の上端が接続さ
れている。また、同様に第２ブランチ管１３と第３ブラ
ンチ管１４の他端は第２の合流管２１に接続し、第２の
合流管２１の下流側には第２の触媒コンバータ２２の上
端が接続されている。

【００１１】第１の合流管１９はシリンダ列方向におい
て、＃１シリンダ寄りに、第２の合流管２１は＃４シリ
ンダ寄りに配置されており、第４ブランチ管１５は第２
ブランチ管１３と第３ブランチ管１４よりもシリンダブ
ロック側に、すなわち第２ブランチ管１３と第３ブラン
チ管１４をくぐるように配管されているとともに、配置
上４本のブランチ管のなかでは最も距離が長くなるので
図２において略直線状の経路としてある。

【００１２】一方、略直線状とされた第４ブランチ管１
５の位置が第２の合流管２１近くでは高くなっているの
で、第２ブランチ管１３と第３ブランチ管１４は第４ブ
ランチ管１５との干渉を避けて一旦上方へ延び、その後
ヘッドフランジ１０との結合部へ向けて下がる経路をと
っている。なお、第１の合流管１９および第２の合流管
２１にはそれぞれセンサボス２３、２４が設けられ、各
合流管１９、２１内へ向けてＯ２センサ１、２が取付け
られている。

【００１３】さらに、第１の触媒コンバータ２０と第２
の触媒コンバータ２２の各下流端は集合管２６に接続さ
れている。集合管２６は、各触媒コンバータ２０、２２
軸線を延長した所定長さの直線部を有したあとその断面
を絞りながら一体化させて１つの排出口２８とし、排出
口２８には図示省略の排気管との接続用の出口フランジ
３０が溶接結合されている。第１の合流管１９と第１の
触媒コンバータ２０とで第１の中間管路１７が構成さ
れ、第２の合流管２１と第２の触媒コンバータ２２とで
第２の中間管路１８が構成されている。

【００１４】ここで、各ブランチ管１２、１５、および
１３、１４は、第１の中間管路１７または第２の中間管
路１８に集合する部分において、それぞれその軸線ｂ
１、ｂ４、およびｂ２、ｂ３が第１の触媒コンバータ２
０および第２の触媒コンバータ２２の軸線ｃ１、ｃ２に
対して傾斜した方向から中間管路を形成する第１の合流
管１９または第２の合流管２１に合流している。

【００１５】そして、第１の合流管１９のセンサボス２
３に取り付けられたＯ２センサ１はその検知部３をブラ
ンチ管１２、１５の軸線ｂ１、ｂ４が中間管路１７内で
合流した合流点Ｐ１近傍、とくに当該合流点から下流の
中間管路中心部に位置させている。同じく、第２の合流
管２１のセンサボス２４に取り付けられたＯ２センサ２
はその検知部４をブランチ管１３、１４の軸線ｂ２、ｂ
３が中間管路１８内で合流した合流点Ｐ２近傍、とくに
当該合流点から下流の中間管路中心部に位置させてい
る。

【００１６】とくに図３の断面図に示されるように、第
１の触媒コンバータ２０の軸線ｃ１はヘッドフランジ１
０に対して傾斜しており、第１ブランチ管１２（および
第４ブランチ管１５）はその軸線ｂ１（ｂ４）を第１の
触媒コンバータ２０の軸線ｃ１に滑らかに合流させてい
る。そして第１の合流管１９はその断面がブランチ管１
２、１５と接続する開口部分から第１の触媒コンバータ
２０への接続部まで滑らかに変化しており、合流前のブ
ランチ管１２、１５の軸線ｂ１、ｂ４を含む平面に対し
て立ち上がる（横切る）方向に取り付けられたＯ２セン
サ１の検知部３が中間管路中心部に到達している。ま
た、合流管１９における合流点Ｐ１から、集合管２６の
第１の触媒コンバータ２０との接続側前半までは、実質
的に第１の触媒コンバータ２０の軸線ｃ１と一致する長
い直線状に形成されている。

【００１７】また、図４に示されるように、第２の触媒
コンバータ２２はその軸線ｃ２がヘッドフランジ１０と
略平行で、第２ブランチ管１３と第３ブランチ管１４の
軸線ｂ２、ｂ３が滑らかに第２の触媒コンバータ２２の
軸線ｃ２に合流している。そして第２の合流管２１もそ
の断面がブランチ管１３、１４と接続する開口部分から
第２の触媒コンバータ２２への接続部まで滑らかに変化
しており、Ｏ２センサ２の検知部４が同様に中間管路中
心部に到達している。また、合流管２１における合流点
Ｐ２から、集合管２６の第２の触媒コンバータ２２との
接続側前半までは、実質的に第２の触媒コンバータ２２
の軸線ｃ２と一致する長い直線状に形成されている。

【００１８】本実施例は以上のように構成され、直列４
シリンダエンジン用の排気マニホールドの２本の中間管
路１７、１８にそれぞれ第１の触媒コンバータ２０と第
２の触媒コンバータ２２を設けたものにおいて、両触媒
コンバータの軸線ｃ１、ｃ２を互いに傾斜させて、各中
間管路１７、１８に集合させるブランチ管１２、１５、
および１３、１４の軸線を対応する触媒コンバータの軸
線ｃ１、ｃ２に滑らかに合流するようにし、Ｏ２センサ
１、２を各中間管路１７、１８におけるブランチ管の軸
線の合流点Ｐ１、Ｐ２近傍に、合流前のブランチ管の軸
線を含む平面に対して立ち上がる方向から取り付けたの
で、ブランチ管からの排気ガスが合流したばかりの中間
管路中心部にＯ２センサの検知部３、４を位置させるこ
とができる。

【００１９】同じく、ブランチ管１２、１５、および１
３、１４が中間管路１７、１８に滑らかに合流すること
により、第１、第２の触媒コンバータ２０、２２には排
気ガスが部分的に偏ることなく均一に導入されて、各触
媒コンバータの耐久性が向上し、高い触媒機能が確保さ
れる。

【００２０】また、第１、第２の触媒コンバータ２０、
２２にそれぞれ第１、第２の合流管１９、２１を接続す
ることにより各触媒コンバータとともに第１、第２の中
間管路１７、１８を構成し、これらに各ブランチ管１
２、１５、および１３、１４を接続するようにしている
ので、中間管路の形成と、中間管路と各ブランチ管の接
続とが簡単な構成で容易に実現される。

【００２１】なお、実施例は直列４シリンダエンジン用
として２つの触媒コンバータを備える排気マニホールド
について説明したが、本発明はこれに限定されることな
く、さらに多数のシリンダを備えるエンジン用で複数の
中間管路にそれぞれ触媒コンバータを設ける排気マニホ
ールドにも適用されるものである。また、２つの触媒コ
ンバータ２０、２２に集合管２６を接続して１つの排出
口２８に絞っているが、集合させないで出口フランジ３
０が２つの排出口を有するものとし、下流に接続される
排気管側で１本に集合させるものとしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上のとおり、本発明は、エンジンの排
気ポートにそれぞれ接続される２本のブランチ管を中間
管路に集合させ、該中間管路に触媒コンバータを設けた
排気マニホールドにおいて、各ブランチ管の軸線をそれ
ぞれ触媒コンバータの軸線に対して傾斜した方向から中
間管路に合流させた合流点近傍において、当該合流点か
ら下流の中間管路中心部に検知部を位置させて、排気ガ
スセンサを取り付けたものとしたので、検知部がいずれ
のブランチ管からの排気ガスにも確実均等に曝され、精
度良く排気ガス成分を検出できるという効果を有する。

【００２３】また中間管路は、上流方向へ２股に形成さ
れてブランチ管に接続する開口を有する合流管を触媒コ
ンバータの排気ガス流入端に接続して構成し、合流管の
断面を上記２股の開口から触媒コンバータへの接続部ま
で滑らかに変化させて、排気ガスセンサをこの合流管に
取り付けることにより、その検知部を排気ガス流の中心
部に配置することがとくに容易となる。

【００２４】さらに、エンジンが直列４シリンダエンジ
ンの場合において、中間管路を２本備えてそれぞれに２
本のブランチ管の軸線の合流点近傍における、当該合流
点から下流の中間管路中心部に検知部を位置させて、排
気ガスセンサを取り付けることにより、すべてのシリン
ダからの排気ガスについてきめこまかい検知ができ、排
気ガス成分検出の精度が一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の全体斜視図である。

【図２】実施例の構成を示す側面図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ部断面図である。

【図４】図２におけるＢ部断面図である。

【符号の説明】

１、２Ｏ２センサ（排気ガスセンサ）３、４検知部１０ヘッドフランジ１２第１ブランチ管１３第２ブランチ管１４第３ブランチ管１５第４ブランチ管１７第１の中間管路１８第２の中間管路１９第１の合流管２０第１の触媒コンバータ２１第２の合流管２２第２の触媒コンバータ２３、２４センサボス２６集合管２８排出口３０出口フランジＳ１、Ｓ１’ 直線部Ｓ２集合部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの排気ポートにそれぞれ接続さ
れる２本のブランチ管（１２、１５：１３、１４）を中
間管路（１７：１８）に集合させ、該中間管路に触媒コ
ンバータ（２０：２２）を設けた排気マニホールドにお
いて、前記２本のブランチ管はその軸線（ｂ１、ｂ４：
ｂ２、ｂ３）がそれぞれ触媒コンバータの軸線（ｃ１：
ｃ２）に対して傾斜した方向から中間管路に合流するよ
うに当該中間管路に接続しており、中間管路には、前記
２本のブランチ管の軸線が中間管路内で合流した合流点
（Ｐ１：Ｐ２）近傍における、当該合流点から下流の中
間管路中心部に検知部（３：４）を位置させて、排気ガ
スセンサ（１：２）が取り付けられていることを特徴と
するエンジンの排気マニホールド。
【請求項２】前記中間管路（１７：１８）は、上流方
向へ２股に形成された開口を有する合流管（１９：２
１）を触媒コンバータ（２０：２２）の排気ガス流入端
に接続して構成され、前記合流管はその断面を前記２股
に形成された開口から触媒コンバータへの接続部まで滑
らかに変化させ、前記ブランチ管は合流管の前記２股に
形成された各開口に接続して集合させてあり、前記排気
ガスセンサ（１：２）は前記合流管に取り付けてあるこ
とを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気マニホー
ルド。
【請求項３】前記エンジンが直列４シリンダエンジン
であって、前記中間管路を２本備えて、各中間管路（１
７、１８）にそれぞれ２本のブランチ管（１２、１５：
１３、１４）の軸線（ｂ１、ｂ４：ｂ２、ｂ３）が中間
管路内で合流した合流点（Ｐ１、Ｐ２）近傍における、
当該合流点から下流の中間管路中心部に検知部（３：
４）を位置させて、前記排気ガスセンサ（１、２）が取
り付けられていることを特徴とする請求項１または２記
載のエンジンの排気マニホールド。