JPH0530966B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 産業上の利用分野 本発明は、５気筒エンジンの各シリンダからの
排気を集合させてエグゾーストパイプに導くため
の排気マニホールドに関し、特に、排気干渉によ
る出力の減少を防止するための５気筒エンジン用
排気マニホールドに関する。

(2) 従来の技術 多気筒エンジンのシリンダブロツクには、各シ
リンダからの排気を集合させてエグゾーストパイ
プに導くための排気マニホールドが接続されてお
り、この排気マニホールドはエンジンの気筒数及
び用途に応じて様々な形態のものが使用されてい
る。

直列５気筒エンジンは、その一端側から＃１〜
＃５の５個のシリンダを有しており、その点火は
＃１→＃２→＃４→＃５→＃３の順序で行われる
ように設定されている。

第５ａ，５ｂ図は、上述の５気筒エンジンに用
いられる従来の排気マニホールドＭを示すもので
あつて、第５ａ図の例は、シリンダブロツク１に
配置された各シリンダから延びる５本の単管Ｓ１
〜Ｓ５を接合フランジ２の手前位置において１本
に集合させ、この接合フランジ２をマフラ−３を
有するエグゾーストパイプ４に連結したものであ
る。また、第５ｂ図の例は、＃１シリンダから接
合フランジ２に延びる単管Ｓ１に、＃２〜＃５シ
リンダから延びる単管Ｓ２〜Ｓ５をそれぞれ合流
させたものである。これ等の排気マニホールドＭ
は５本の単管Ｓ１〜Ｓ５を接合フランジ２の手前
位置で１本に集合させていることから、５−１集
合型と呼ばれる（たとえば実開昭54−118511号公
報参照）。

第６ａ図の例は、＃１，＃３，＃４シリンダか
ら延びる３本の単管Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４を中間にお
いて第１集合管Ｄ１に纏めるとともに、＃２，
＃５シリンダから延びる２本の単管Ｓ２，Ｓ５を
中間において第２集合管Ｄ２に纏め、これ等２本
の集合管Ｄ１，Ｄ２を接合フランジ２に接続した
ものである。また、第６ｂ図の例は、＃１，
＃２，＃５シリンダの単管Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５を中
間において第１集合管Ｄ１に纏めるとともに、
＃３，＃４シリンダから延びる２本の単管Ｓ３，
Ｓ４を中間において第２集合管Ｄ２に纏め、これ
等２本の集合管Ｄ１，Ｄ２を接合フランジ２に接
続したものである。これ等の排気マニホールドＭ
は５本の単管Ｓ１〜Ｓ５を中間において２本の集
合管Ｄ１，Ｄ２に纏めてから接合フランジ２に接
続していることから、５−２集合型と呼ばれる。

第７図の例は、＃２，＃５シリンダから延びる
２本の単管Ｓ２，Ｓ５を中間において第１集合管
Ｄ１に纏めるとともに、＃３，＃４シリンダから
延びる２本の単管Ｓ３，Ｓ４を中間において第２
集合管Ｄ２に纏め、これ等２本の集合管Ｄ１，Ｄ
２と＃１シリンダから延びる単管Ｓ１を接合フラ
ンジ２に接続したものである。そして、この排気
マニホールドＭは５本の単管Ｓ１〜Ｓ５が３本に
纏められて接合フランジ２に接続していることか
ら、５−３集合型と呼ばれる。

(3) 発明が解決しようとする課題 一般に内燃機関においては、排気吹出しに伴つ
て排気管内にかなりの大きさの圧力変動が生じる
ため、この圧力変動を利用してシリンダ内への吸
気を促進させる方法が取られている。

第８図は、クランク角θ°に対する排気管内圧力
Pexの変動を示すものである。同図から明らかな
ように、下死点BCDの直後に最大となつた排気
管内圧力は上死点TDCの近傍で最小となり、こ
の排気管内圧力の小さい領域において排気弁の開
期間Ｅと吸気弁の開期間Ｉが重複する、いわゆる
弁重り期間Ｏが設定されている。そして、この弁
重り期間において、低い排気管内圧力がシリンダ
内に伝播して吸気を促進し、体積効率の向上が図
られる。

第９図は、弁重り期間における排気管内圧力
PPexoに対する体積効率ηvの関係を示すもので、
同図から明らかなように、弁重り期間における排
気管内圧力が小さいほど体積効率が向上している
ことが理解される。

ところで、多気筒エンジンにおいては、あるシ
リンダの吸排気作用が他のシリンダの排気吹出し
によつて著しく阻害されることがある、即ち、あ
るシリンダの弁重り期間に他のシリンダの排気吹
出しの正圧波が排気マニホールドを介して伝播
し、このために、低圧であるべき弁重り期間にお
ける排気管内圧力が増加して体積効率が減少して
しまうのである。上述のような排気干渉は点火順
序が連続しており、しかも、相互を接続する排気
マニホールドの長さが短い２個のシリンダ間に特
に発生し易いものである。

以上の説明から明らかなように、第５ａ，５ｂ
図に示した従来の５−１集合型排気マニホールド
は、いずれも構造が簡単で軽量であるという利点
を有しているが、全てのシリンダ間で排気干渉が
生じるという欠点を有している。

また、第６ａ，６ｂ図に示した従来の５−２集
合型排気マニホールドを用いれば、殆どのシリン
ダ間の排気干渉が防止されるものの、点火順序が
連続しており、かつ相互を接続する排気マニホー
ルドの長さが短い２個のシリンダ、即ち、第６ａ
図のものでは＃１，＃３シリンダ、第６ｂ図のも
のでは＃１，＃２シリンダ間に排気干渉が発生す
るという問題点を有している。

更に、第７図に示した従来の５−３集合型排気
マニホールドは、全てのシリンダ間の排気干渉を
防止できるという利点を有しているが、接合フラ
ンジに３本の管を接続する必要があるために、構
造が複雑で重量が増加するという問題点を有して
いる。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもの
で、５気筒エンジンにおいて全てのシリンダ間の
排気干渉を防止することが可能であり、かつ接合
フランジ周りの構造が簡単で軽量化が可能な排気
マニホールドを提供することを目的とする。

Ｂ 発明の構成 (1) 課題を解決するための手段 前記目的を解決するために、本発明は、シリン
ダブロツクに一方向に配列して設けられた５個の
シリンダのうち、任意の３個のシリンダから延び
る３本の単管を第１集合管に纏めるとともに、残
りの２個のシリンダから延びる２本の単管を第２
集合管に纏め、これ等の第１，第２集合管を接合
フランジに接続した５気筒エンジン用排気マニホ
ールドにおいて、前記３個のシリンダのうち連続
して点火される２個のシリンダから延びる２本の
単管のいずれか一方を、前記第１集合管の中間部
にずらせて接続したことを第１の特徴とする。

また本発明は、上記特徴に加えて、第１，第２
集合管を接合フランジの手前で第３集合管に纏め
るとともに、前記ずらせて接続した単管の第１集
合管の中間部への接続部と、２本の単管の第２集
合管への接続部を、前記第３集合管から異なる距
離に位置させたことを第２の特徴とする。

(2) 作用 本発明の第１の特徴によれば、第１集合管に接
続する３個のシリンダのうちの２個は点火順序が
連続しており、しかも両シリンダから延びる単管
が共通の第１集合管に接続されているために排気
干渉を起こし易いものであるが、この２個のシリ
ンダから延びる単管のいずれか一方が前記第１集
合管の中間部にずらせて接続されることによつ
て、遅れて点火されるシリンダの排気吹出しによ
る正圧波が先に点火されるシリンダに伝播する際
に減衰と時間遅れが生じ、このシリンダの弁重り
期間における排気管内圧力の上昇が防止される。

また、第２の特徴によれば、第１，第２集合管
を接合フランジの手前位置において第３集合管に
纏めたので、上述の２個のシリンダの排気干渉に
加えて、前記ずらせて接続した単管を有するシリ
ンダと、このシリンダと連続点火関係にある第２
集合管側の２個のシリンダの一方に新たに排気干
渉の問題が生じる。しかしながら、前記ずらせて
接続した単管の第１集合管の中間部への接続部
と、２本の単管の第２集合管への接続部とが、第
３集合管から異なる距離に位置することによつ
て、遅れて点火されるシリンダの排気吹出しによ
る正圧波が先に点火されるシリンダに伝播する際
に減衰と時間遅れが生じ、このシリンダの弁重り
期間における排気管内圧力の上昇が防止される。

(3) 実施例 以下、図面に基づいて本発明による５気筒エン
ジン用排気マニホールドの実施例について説明す
る。

第１図は本発明の第一の実施例を示すもので、
第６ａ図に示した従来の５−２集合型排気マニホ
ールドを改良したものである。

第１図に示すように、シリンダブロツク１に直
列に配置した＃１〜＃５の５個のシリンダのう
ち、＃３，＃４シリンダから延びる２本の単管Ｓ
３，Ｓ４を中間において第１集合管Ｄ１に纏める
とともに、＃２，＃５シリンダから延びる２本の
単管Ｓ２，Ｓ５を中間において第２集合管Ｄ２に
纏め、これ等２本の集合管を接合フランジ２に接
続している。残る＃１シリンダから延びる単管Ｓ
１は前記第１集合管Ｄ１の中間部に接続されてお
り、その接続部Ａは前記＃３，＃４シリンダから
延びる２本の単管Ｓ３，Ｓ４の接続部Ｂから距離
Ｌだけ離れて位置している。そして、前記接合フ
ランジ２は中間にマフラー３を備えたエグゾース
トパイプ４に連結されており、排気ガスを外部に
案内するようになつている。

次に、上述の構成を備えた本発明による５気筒
エンジン用排気マニホールドの第一の実施例の作
用について説明する。

第２図は、第１図の＃１シリンダの排気吹出し
によつて排気干渉を受ける＃３シリンダの単管Ｓ
３のＰ点における排気管内圧力Pexの変動を示す
図である。同図における一点鎖線Ａは、第１図に
同じく一点鎖線で示した従来の＃１シリンダの単
管Ｓ１の接続（Ｌ＝０；即ち、第６ａ図の従来
例）による排気管内圧力を示すもので、弁重り期
間における排気管内圧力Pexoの高いピーク値に
よつて大きな排気干渉を受けていることを示して
いる。

第２図における実線Ｂは、本発明によつて＃１
シリンダの単管Ｓ１の第１集合管Ｄ１に対する接
続部を距離Ｌ＝１だけ変位させた場合を示すもの
で、弁重り期間における排気管内圧力Pexoのピ
ーク値が減少し、しかもピーク位置に遅れが生じ
ることによつて、排気干渉が減少したことが理解
される。

また、第２図における破線Ｃは、距離ＬをＬ１
よりも大きいＬ２とした場合を示すもので、弁重
り期間における排気管内圧力Pexoのピーク値の
減少とそのピーク位置の遅れが一層顕著になり、
更に大きな効果が得られたことを示している。

第３図は第１図の実施例の変形例を示すもの
で、＃１シリンダの単管Ｓ１を第１集合管Ｄ１の
中間に接続する代わりに、＃３シリンダに単管Ｓ
３を第１集合管Ｄ１の中間に接続したものであ
る。このように構成しても、＃１シリンダの単管
Ｓ１と＃３シリンダの単管Ｓ３との相対的な接続
関係に実質的な差異は無く、第１図のものと同一
の効果が得られることは明らかである。

第４図は本発明の第二の実施例であつて、第３
図に示した本発明の第一の実施例の変形例の変形
例を更に改良した５−２−１集合型排気マニホー
ルドを示すものである。

即ち、この排気マニホールドＭは先の実施例の
変形例における第１，第２集合管Ｄ１，Ｄ２を接
合フランジ２の手前位置で第３集合管Ｄ３に纏め
たものであつて、接合フランジ２と集合管の接続
部の簡素化を図つたものである。この５−２−１
集合型排気マニホールドにおいては、上述の
＃１，＃３シリンダの排気干渉に加えて、新たに
点火順序が連続する＃５，＃３シリンダの排気干
渉の問題が発生する。このために本実施例では、
＃３シリンダから延びる単管Ｓ３の第１集合管Ｄ
１の中間部への接続部Ａと、＃２，＃５シリンダ
から延びる単管Ｓ２，Ｓ５の第２集合管Ｄ２への
接続部Ｃが、第３集合管Ｄ３の始端Ｄから距離Ｈ
だけ異なる距離に配置されている。

このように構成することによつて、遅れて点火
される＃３シリンダの排気吹出しによる正圧波が
＃５シリンダに伝播する際に減衰と時間遅れが生
じ、＃５シリンダの弁重り期間における排気管内
圧力の上昇が防止される。

以上、本発明による５気筒エンジン用排気マニ
ホールドの実施例を詳述したが、本発明は、前記
実施例に限定されるものではなく、特許請求の範
囲に記載された本発明を逸脱することなく、種々
の小設計変更を行うことが可能である。

例えば、５個のシリンダを第１集合管に接続す
る３個と、第２集合管に接続する２個に区分けす
る方法は、上記実施例のものに限定されず、第６
ｂ図のようにすることも可能である。そしてシリ
ンダの点火順序も上記実施例のものに限定され
ず、シリンダの区分けに対応して適宜設定するこ
とが可能である。

更に、第一の実施例およびその変形例における
距離Ｌ、および第二の実施例における距離Ｈは所
定の数値に限定されるものではなく、本発明が適
用される種々の５気筒エンジンの特性に応じて実
験等によつて適宜決定されるべきものである。

Ｃ 発明の効果 以上のように本発明の５気筒エンジン用排気マ
ニホールドは、点火順序が連続して排気干渉が発
生し易い２個のシリンダから伸びる単管を、排気
マニホールド上、所定の位置関係を持たせて接続
したので、遅れて点火されたシリンダの排気吹出
しによつて発生した正圧波を減衰させ、更に、こ
の正圧波を時間遅れを持たせて伝播させることが
可能となり、先に点火されたシリンダの弁重り期
間に前記正圧波が伝播して排気干渉が発生するこ
とが効果的に防止される。従つて、排気干渉によ
る体積効率の減少が防止され、エンジン出力の増
加を図ることが可能となる。

また、接合フランジに接続される管の数は１本
または２本でよく、スペース効率の向上及び軽量
化に寄与し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による５気筒エンジン用排気マ
ニホールドの第一の実施例を示す図、第２図はそ
の作用の説明図、第３図は前記第一の実施例の変
形例を示す図、第４図は本発明による５気筒エン
ジン用排気マニホールドの第二の実施例を示す
図、第５ａ，５ｂ図は従来の５−１集合型排気マ
ニホールドを示す図、第６ａ，６ｂ図は従来の５
−２集合型排気マニホールドを示す図、第７図は
従来の５−３集合型排気マニホールドを示す図、
第８図はクランク角に対する排気管内圧力の変動
を示す図、第９図は弁重り期間における排気管内
圧力に対する体積効率の関係を示す図である。 Ｄ１〜Ｄ３……集合管、Ｍ……排気マニホール
ド、Ｓ１〜Ｓ５……単管、＃１〜＃５……シリン
ダ、１……シリンダブロツク、２……接合フラン
ジ、３……マフラー、４……エグゾーストパイ
プ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダブロツク１に一方向に配列して設け
   られた５個のシリンダ（＃１〜＃５）のうち、任
   意の３個のシリンダから延びる３本の単管を第１
   集合管Ｄ１に纏めるとともに、残りの２個のシリ
   ンダから延びる２本の単管を第２集合管Ｄ２に纏
   め、これ等の第１，第２集合管Ｄ１，Ｄ２を接合
   フランジ２に接続した５気筒エンジン用排気マニ
   ホールドにおいて； 前記３個のシリンダのうち連続して点火される
   ２個のシリンダから延びる２本の単管のいずれか
   一方を、前記第１集合管Ｄ１の中間部にずらせて
   接続したことを特徴とする、５気筒エンジン用排
   気マニホールド。 ２ 第１，第２集合管Ｄ１，Ｄ２を接合フランジ
   ２の手前で第３集合管Ｄ３に纏めるとともに、前
   記ずらせて接続した単管の第１集合管Ｄ１の中間
   部への接続部と、２本の単管の第２集合管Ｄ２へ
   の接続部を、前記第３集合管Ｄ３から異なる距離
   に位置させたことを特徴とする、第１項記載の５
   気筒エンジン用排気マニホールド。