JP5849986B2 - エンジンの触媒付き排気管構造 - Google Patents

Description

本発明は、複数の気筒を備えたエンジンの直近に触媒コンバータが付設されている排気管構造に関する。

この種の排気管構造は、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。

特許文献１には、４気筒エンジンの排気マニホールドが開示されている。この排気マニホールドでは、一列に並ぶ排気ポートの横方に、触媒コンバータが真下に連なる楕円体形態のミキシングチャンバーが配置されている。各排気ポートから延びる４本の排気管は、このミキシングチャンバーの外周に接続されている。

特許文献２には、触媒コンバータに流入する排気ガスの流れを拡散させる排気管構造が開示されている。この排気管構造では、排気ポートから延びる排気パイプが集合する集合部と触媒コンバータとの間に、集合管（旋回流発生器）が設置されている。その集合管で、各排気パイプからの排気ガスの流れを整流して旋回流に変換している。

特許文献１及び特許文献２では、いずれも気筒列方向の中央部位に触媒コンバータが配置されている。

気筒列方向の中央部位から触媒コンバータが僅かにオフセットされている配管構造も開示されている（特許文献３）。ただし、そこでの各排気管は、触媒コンバータに連なる楕円体形態の集合部の周囲に接続されており、各排気管を流れる排気ガスは、集合部の中心に向かうように設計されている。

特開２００３−１９３８２９号公報 特開２００６−９７９３号公報 欧州特許第１０８３３０７号明細書（ＥＰ１０８３３０７ Ｂ１）

設計の都合上、エンジンの直近に設置される触媒コンバータを、気筒列方向の中央部位から大きくオフセットして配置せざるを得ない場合がある。

その場合、各排気管から触媒コンバータに流入する排気ガスの流れに偏りが生じるため、触媒コンバータの浄化性能の低下を招き易い。

そこで、本発明の目的は、エンジンの直近に設置する触媒コンバータが大きくオフセットして配置された場合であっても、排気ガスを触媒コンバータにバランスよく導入することができ、浄化性能に優れた排気管構造を提供することにある。

本開示の排気管構造は、３個以上の気筒を備えたエンジンの直近に触媒コンバータが付設されている排気管構造である。排気管構造は、前記気筒の各々に連通し、気筒列に沿って並んだ状態で前記エンジンから離れる方向に延びた複数の排気通路と、前記排気通路の各々の下流側の端部を集めて接続された集合部と、前記集合部の下側に接続された触媒コンバータと、を備える。

前記複数の排気通路は、気筒列の端側に偏在する第１排気通路と、当該第１排気通路に隣接する第２排気通路とを含む。気筒列方向の前記第１排気通路と前記第２排気通路の間に前記集合部が配置されている。

前記集合部は、前記第１排気通路及び前記第２排気通路の各々に連なって、互いに離れて対向しながら延び、下流側の部分が斜め下向きに傾斜した第１誘導部及び第２誘導部と、前記第１誘導部及び前記第２誘導部の各々とこれらの下流側で連なる旋回誘導部と、を有している。

そして、前記第１排気通路及び前記第２排気通路の各々から導入される排気ガス流が、前記第１誘導部及び前記第２誘導部の各々によって斜め下向きに誘導された後、前記旋回誘導部で逆向きに旋回誘導されて前記触媒コンバータに向かうように構成されている。

すなわち、この排気管構造では、気筒列の端側に偏在する第１排気通路とその横の第２排気通路の間に配置された集合部の下側に触媒コンバータが接続されており、触媒コンバータは大きくオフセットして配置されている。

それに対し、第１排気通路及び第２排気通路の各々から導入される排気ガス流は、それぞれ集合部で逆向きに旋回誘導されて触媒コンバータに向かうため、触媒コンバータまでの距離が長くなって拡散しながら流速が低下する。その結果、触媒コンバータの触媒に流入する際には、これら排気ガス流の分布の均一化が促進されるため、浄化性能が向上する。

具体的には、前記集合部における前記第１誘導部及び前記第２誘導部の上部が相対的に膨出し、これらの間の凹みに排気ガスセンサが配置されている。

この場合、集合部の形状の利用により、排気ガスセンサをコンパクトに配置することができる。

より具体的には、更に、前記エンジンに取り付けられ、前記排気通路の各々の上流側の端部が接続されている取付フランジ、を備える。前記取付フランジは、前記エンジンに締結される複数の締結部を有している。そして、前記締結部の一つが、前記第１誘導部及び前記第２誘導部の上部の間の凹みに臨んでいる。

この場合、凹みに臨む締結部の周囲やその延長線上に、十分な作業スペースを確保することができる。従って、容易に締結できるため、取付フランジの組み付けの作業性に優れるうえに、締結部を排気通路近くに配置できるため、取付フランジをエンジンに確りと取り付けることができる。

更に具体的には、前記複数の排気通路及び前記集合部が、一対の上壁部材と下壁部材とを突き合わせて接合することによって形成されている。

この場合、排気通路及び集合部の構造が複雑であっても、容易に製造できる。従って、各気筒から排出される排気ガス流を適切に触媒コンバータに誘導することが可能になり、その結果、浄化性能の向上が図れる。

本開示の排気管構造によれば、触媒コンバータが大きくオフセットして配置されていても、排気ガスを触媒コンバータにバランスよく導入することができるので、浄化性能に優れる。

本発明を適用した自動車の一例を示す概略平面図である。 排気管構造を後方から見た概略図である。 排気管構造を左方から見た概略図である。 排気管構造を上方から見た概略図である。 図４におけるＸ−Ｘ線での概略断面図である。 排気管構造を分解して示す概略斜視図である。 排気マニホールドの内部空間を表した概略斜視図である。太矢印は、第１気筒の排気ガス流を示している。 排気マニホールドの内部空間を側方から見た概略図である。太矢印は、第１気筒（第２気筒）の排気ガス流を示している。 排気マニホールドの内部空間を上方から見た概略図である。太矢印は、第１気筒の排気ガス流を示している。 排気マニホールドの内部空間を表した概略斜視図である。太矢印は、第２気筒の排気ガス流を示している。 排気マニホールドの内部空間を上方から見た概略図である。太矢印は、第２気筒の排気ガス流を示している。 排気ガスの触媒への流入部位を説明する概略図である。 排気マニホールドの内部空間を表した概略斜視図である。太矢印は、第３気筒の排気ガス流を示している。 排気マニホールドの内部空間を上方から見た概略図である。太矢印は、第３気筒の排気ガス流を示している。 排気マニホールドの内部空間を後方から見た概略図である。太矢印は、第３気筒の排気ガス流を示している。 排気マニホールドの内部空間を表した概略斜視図である。太矢印は、第４気筒の排気ガス流を示している。 排気マニホールドの内部空間を上方から見た概略図である。太矢印は、第４気筒の排気ガス流を示している。 排気マニホールドの内部空間を後方から見た概略図である。太矢印は、第４気筒の排気ガス流を示している。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。便宜上、前後左右等の方向は、特に言及しない限り、図示の矢印の方向に従うものとする。

図１に、本発明を適用した自動車の一例を示す。この自動車は、前輪駆動タイプであり、車両の前側にエンジン１が搭載されている。エンジン１は、駆動軸が車幅方向に向くように横置きされている。

この自動車のエンジン１は、直列４気筒エンジンである。各気筒２ａ〜２ｄは、車幅方向に直列に並んで配置されている。

エンジン１は、車幅方向のやや右寄りに配置されており、その左側に駆動軸に連結されるトランスミッション３が配置されている。エンジン１の後方には、運転席４が配置されている。

車両の下側を沿うように、エンジン１の後部から後方に向かって排気管５が延びており、この排気管５を通じて自動車の後端のマフラー６から排気ガスを排出する。排気ガスに含まれる炭化水素等の有害成分を分解除去するために、排気管５の途中には触媒コンバータ９０が付設されている。

この自動車では、エンジン１の後部の直近に触媒コンバータ９０が付設されている。仕様によっては、触媒コンバータ９０の下流側に、別の触媒コンバータ９０’が付設される場合もある（図１には仮想線で示す）。

この自動車では、前方からの衝突に対するドライバーの保護性能を向上させるため、触媒コンバータ９０は、エンジン１の気筒列方向（気筒２ａ〜２ｄが並ぶ方向）の左端に偏って、つまりオフセットして配置されている。そうした場合、左右両端の気筒２ａ、２ｄ間で、触媒コンバータ９０までの距離に大きな差が生じるため、触媒コンバータ９０に流入する排気ガスの流れが、気筒２ａ〜２ｄ間でばらついて効率的な触媒作用を発揮させ難くなるという問題が発生する。

それに対し、この自動車では、触媒コンバータ９０がエンジン１に対して大きくオフセットされていても、各気筒２ａ〜２ｄから排出される排気ガスを略均一に拡散させた状態で触媒コンバータ９０に導入できるように、エンジン１の近傍の排気管構造５ａが工夫されている。以下、その詳細を説明する。

＜排気管構造の全体的構成＞
図２〜図４に、その排気管構造５ａを具体的に示す。排気管構造５ａは、取付フランジ３０、排気マニホールド５０、触媒コンバータ９０などで構成されていて、車両の後方に臨む、エンジン１の側部に取り付けられている。

エンジン１は、シリンダブロック１ａと、その上に組み付けられたシリンダヘッド１ｂとを有している。取付フランジ３０は、シリンダヘッド１ｂの側面に取り付けられている。触媒コンバータ９０は、シリンダブロック１ａに設けられたブラケット９３に取り付けられている。そうすることにより、排気管構造５ａがエンジン１に支持されている。

シリンダヘッド１ｂの側面には、各気筒２ａ〜２ｄに連通し、各気筒２ａ〜２ｄで発生する排気ガスを導出する第１〜第４の排気ポート１０ａ〜１０ｄの一端が横並びに開口している。気筒列は、左端から順に第１気筒２ａ、第２気筒２ｂ、第３気筒２ｃ及び第４気筒２ｄで構成されており、第１〜第４の排気ポート１０ａ〜１０ｄの各々は、これら第１〜第４の各気筒２ａ〜２ｄに対応している。

第１〜第４の各気筒２ａ〜２ｄでは、例えば、第４気筒２ｄ、第２気筒２ｂ、第１気筒２ａ、第３気筒２ｃの順に繰り返し燃焼が行われる。従って、第１〜第４の各排気ポート１０ａ〜１０ｄからは、タイミングをずらしながら別々に排気ガスが連続して排出される。

排気マニホールド５０は、第１〜第４の排気ポート１０ａ〜１０ｄの各々から排出される排気ガスを一つにまとめて下流側に送り出す機能を有し、第１〜第４の排気通路５１ａ〜５１ｄや集合部６０等を有している。

第１〜第４の排気通路５１ａ〜５１ｄの各々は、上流側の端部が取付フランジ３０に接続されており、対応する第１〜第４の各気筒２ａ〜２ｄと連通している。第１〜第４の排気通路５１ａ〜５１ｄは、気筒列に沿って横に一定の間隔を隔てて並んだ状態でエンジン１から離れる方向に延びている。これら排気通路５１ａ〜５１ｄの下流側の端部は、集められて集合部６０に接続され、互いに連通している。

この排気マニホールド５０の場合、集合部６０は、気筒列方向の第１排気通路５１ａと第２排気通路５１ｂの間に偏って配置されている。第１排気通路５１ａ及び第２排気通路５１ｂは、同じ長さで相対的に短く形成され、互いに対向しながら後方に向かって平行に延びている。

第３排気通路５１ｃは、第１排気通路５１ａや第２排気通路５１ｂよりも長く形成され、これらと同様に後方に向かって延びた後、湾曲しながら集合部６０に向かって延びている。第４排気通路５１ｄは、第３排気通路５１ｃよりも長く形成され、第３排気通路５１ｃと同様に、後方に向かって短く延びた後、湾曲しながら集合部６０に向かって延びている。

集合部６０の下側には、触媒コンバータ９０が接続されている。触媒コンバータ９０は、その下流側が後方に向かって下り傾斜するように斜めに配置されている。エンジン１から離れた触媒コンバータ９０の下端部がブラケット９３によって支持されている。

図５に示すように、触媒コンバータ９０は、ガス流路に沿って延びる円筒状の支持ケース９１と、支持ケース９１の両端から先窄まり状に張り出す接続ケース９２，９２とを有している。支持ケース９１の内側には、円柱形状を有する触媒９４が嵌め込まれている。各気筒２ａ〜２ｄから排出された排気ガス流は、上流側に臨む円形端面９４ａから触媒９４に流入する。

触媒９４には、公知の三元触媒が用いられている。三元触媒は、その触媒機能を効率よく発揮させるためには、所定の高温に保持し、理論空燃比近傍で燃焼させることが求められる。更には、円形端面９４ａの全域に排気ガス流を均等に拡散させて流入させることも重要である。

排気マニホールド５０には、各気筒２ａ〜２ｄから流出する排気ガスの酸素濃度を計測する排気ガスセンサ５３が設置されている。各気筒２ａ〜２ｄの燃焼条件は、排気ガスセンサ５３の計測値に基づいて調整制御される。

図６に示すように、排気マニホールド５０は、一対の上壁部材５４と下壁部材５５とを突き合わせ、これらを接合することによって形成されている。

具体的には、上壁部材５４及び下壁部材５５は、いずれも金属板のプレス加工品であり、金属板材をプレスして所定形状に切断及び変形させて形成されている。上壁部材５４は、第１〜第４の排気通路５１ａ〜５１ｄ及び集合部６０の略上半分を構成し、下壁部材５５は、第１〜第４の排気通路５１ａ〜５１ｄ及び集合部６０の略下半分を構成している。

上壁部材５４及び下壁部材５５の各々の周縁には、互いに接合されるフランジ部５４ａ，５５ａが形成されている（図６において斜線で示す）。これらフランジ部５４ａ，５５ａを重ね合わせて溶接することにより、第１〜第４の排気通路５１ａ〜５１ｄ及び集合部６０は一体に形成されている。

それにより、高精度な凹凸が求められる複雑な立体的構造の排気マニホールド５０であても、容易に製造することが可能になり、各気筒２ａ〜２ｄの排気ガス流を適切に触媒コンバータ９０に誘導できるようになっている。

＜排気管構造の部分的構成＞
（集合部）
集合部６０には、第１誘導部６１、第２誘導部６２、旋回誘導部６３、旋回部６４などが設けられている（旋回構造）。第１誘導部６１、第２誘導部６２、旋回誘導部６３は、第１排気通路５１ａ及び第２排気通路５１ｂの各々を流れる排気ガス流を、触媒コンバータ９０に向けて旋回誘導する機能を有している。

第１誘導部６１は、第１排気通路５１ａに連続して延びる排気ガスの流路を構成し、第１排気通路５１ａから導入される排気ガス流を、旋回誘導部６３及び旋回部６４を経由して触媒コンバータ９０に円滑に導く機能を有している。第２誘導部６２は、第２排気通路５１ｂに連続して延びる排気ガスの流路を構成し、第２排気通路５１ｂから導入される排気ガス流を、旋回誘導部６３及び旋回部６４を経由して触媒コンバータ９０に円滑に導く機能を有している。

図７、図８、図９に示すように、第１誘導部６１及び第２誘導部６２は、互いに離れて対向しながらエンジン１から離れる方向に延びている。第１誘導部６１及び第２誘導部６２の各々の上流側部分は、互いに離れる方向に湾曲するとともに斜め上向きに傾斜している。そして、第１誘導部６１及び第２誘導部６２の各々の下流側部分は、互いに近づく方向に湾曲するとともに斜め下向きに傾斜している。

従って、第１気筒２ａ及び第２気筒２ｂから排出される排気ガスは、第１誘導部６１及び第２誘導部６２の各々を流れることにより、それぞれ湾曲しながら斜め下向きに誘導される。

集合部６０では、第１誘導部６１及び第２誘導部６２を設けたことによってこれらの上部が相対的に膨出し、これらの間に凹み６５が形成されている。排気ガスセンサ５３は、この凹み６５を利用してコンパクトに配置されている。

図５に示すように、排気ガスセンサ５３は、酸素ガス濃度を計測する棒状のセンサ計測部５３ａと、センサ計測部５３ａと一体のセンサ本体部５３ｂとを有している。センサ計測部５３ａは、集合部６０の中央部を上下方向に延びて旋回部６４の内部に突出し、センサ本体部５３ｂは、集合部６０の上側に突出している。センサ本体部５３ｂは、第１誘導部６１及び第２誘導部６２の間に隠れるように凹み６５に収容されているため、配線等の引っ掛かりが抑制できる。

旋回部６４は、触媒コンバータ９０に連通する円筒状の空間である。旋回部６４は、集合部６０の下側部分によって構成されており、第１誘導部６１及び第２誘導部６２の下方に位置している。センサ計測部５３ａは、旋回部６４の中心を通る縦軸Ｊに沿って延びており、その先端は旋回部６４の略中央に位置している。

旋回誘導部６３は、その旋回部６４の上部から外方に張り出した、旋回部６４の補助的空間である。旋回誘導部６３は、旋回部６４のエンジン１から離れた側に設けられていて、第１誘導部６１及び第２誘導部６２の各々の下流側部分に連なっている。旋回誘導部６３は、第１気筒２ａ及び第２気筒２ｂから排出される排気ガスを円滑に旋回誘導する機能を有している。

詳しくは、旋回誘導部６３の内面は、旋回部６４の内面から膨出し、第１誘導部６１及び第２誘導部６２の各々によって下向きに誘導された排気ガス流を、更に旋回誘導する円弧状の曲面（旋回誘導面６３ａ）を有している。旋回誘導面６３ａは、第１誘導部６１及び第２誘導部６２の各々の下流側部分の内面と滑らかに連なり、また、旋回部６４の内面とも滑らかに連なっている。

それにより、第１誘導部６１及び第２誘導部６２の各々から旋回誘導部６３に流入した排気ガス流は、旋回誘導部６３により、それぞれ略水平方向を逆向きに旋回誘導され、旋回しながら旋回部６４に流入する。

図７〜図９に示す太矢印は、第１気筒２ａの排気ガス流を概略的に表している。実線が主流を、破線が拡散流を表している。図１０、図１１は、第２気筒２ｂの排気ガス流を概略的に表している。

上方から見て、第１気筒２ａの排気ガス流は、反時計回りに旋回誘導され、第２気筒２ｂの排気ガス流は、時計回りに旋回誘導される。旋回部６４に流入した排気ガス流は、旋回しながら触媒コンバータ９０に向かう。

排気ガス流は、旋回することにより、触媒９４の円形端面９４ａまでの距離が長くなるため、拡散しながら流速が低下する。その結果、円形端面９４ａに流入する際には、第１気筒２ａ及び第２気筒２ｂの各排気ガス流の分布の均一化が促進され、浄化性能が向上する。

このとき、第１誘導部６１及び第２誘導部６２の各々から触媒コンバータ９０に向かう排気ガス流の主流が、円形端面９４ａの同じ部位を指向するように設計されている。

具体的には、図９及び図１１に示すように、集合部６０の上方から見て、第１誘導部６１及び第２誘導部６２及び旋回誘導部６３は、縦軸Ｊに重なって第１誘導部６１と第２誘導部６２との間を二等分する対称線Ｔに対して対称状（シンメトリ状）に配置されている。

そうして、図１２に示すように、第１気筒２ａ及び第２気筒２ｂの各排気ガス流の主流が、円形端面９４ａにおける対称線Ｔの近傍部位、本実施形態では、網目線で示すエンジン１から離れた側に位置する対称線Ｔの近傍部位（指向部位９４ｂ）に向かうように設計されている。

その結果、第２気筒２ｂの排気ガス流の流れを側方から見た場合、その流れは、旋回方向が異なる以外、図８に示す第１気筒２ａの排気ガス流と同じになるように、第１気筒２ａ及び第２気筒２ｂの各排気ガス流は、排気マニホールド５０の内部を左右対称状に流れる。

排気ガス流は、旋回させても完全に拡散させるのは難しく、現実的には、多少なりとも排気ガスが強く流れる主流が残存する。そのため、気筒２ａ〜２ｄごとに、その主流が円形端面９４ａに流入する部位が異なると、気筒２ａ〜２ｄ間で触媒９４が機能する部位に偏りが生じて、浄化性能の低下を招くおそれがある。

それに対し、この排気管構造５ａでは、第１気筒２ａ及び第２気筒２ｂの排気ガス流の主流が同じ指向部位９４ｂに向かうように設計されているので、浄化性能の低下を防ぐことができる。

（第３、第４排気通路）
第３排気通路５１ｃ及び第４排気通路５１ｄは、第１排気通路５１ａ及び第２排気通路５１ｂと異なり、集合部６０から偏った位置にある。そのため、これら排気通路５１ｃ，５１ｄを流れる排気ガス流が集合部６０の中心に向かうように、これら排気通路５１ｃ，５１ｄを集合部６０の周囲に接続すると、これらの排気ガス流は、高速で集合部６０に突入する。その結果、これらの排気ガス流は、拡散が不十分なまま触媒９４に流入し、その主流も円形端面９４ａの異なった部位に流入する。

そこで、この排気管構造５ａでは、第３気筒２ｃ及び第４気筒２ｄから排出される排気ガスについても、触媒コンバータ９０にバランスよく導入できるように工夫されている。

具体的には、図１３、図１４に示すように、第３排気通路５１ｃ及び第４排気通路５１ｄの各々に、排気ガス流が流れる流路を拡張させる拡張空間部７０が設けられている。より具体的には、拡張空間部７０は、第３排気通路５１ｃ及び第４排気通路５１ｄの下流側部分を合流させ、一体化することによって形成されている。

従って、第３排気通路５１ｃ及び第４排気通路５１ｄの各々を流れる排気ガス流は、拡張空間部７０を通るときに、通路の容積が倍増するため、流速が低下して拡散が促進される。

図１５に示すように、拡張空間部７０を形成している第３排気通路５１ｃ及び第４排気通路５１ｄの各々の下流側部分は、気筒列方向の第２排気通路５１ｂと第３排気通路５１ｃの間を、それぞれ上方に湾曲して延びている。従って、この排気管構造５ａでは、拡張空間部７０を形成している第３排気通路５１ｃ及び第４排気通路５１ｄの各々の下流側部分が、それぞれ上方湾曲部を構成している。

また、拡張空間部７０を形成しているこれら下流側部分は、図１４に示すように、互いに寄り添うように一体化された状態で、略水平方向を湾曲し、集合部６０に向かって延びている。拡張空間部７０の下流側の端部は、集合部６０の右側部に接続され、拡張空間部７０は、第２誘導部６２に連通している。

図１３〜図１５に示すように、第３気筒２ｃから排出され、第３排気通路５１ｃを通って拡張空間部７０に流入する排気ガス流の主流は、拡張空間部７０を横切って流れた後、第４排気通路５１ｄから連なる湾曲した内面に誘導されることにより、略水平方向を、集合部６０に向かって大きく旋回する。更に、湾曲した拡張空間部７０によって斜め下向きに誘導されながら集合部６０に流入する。

集合部６０に低速で流入する第３気筒２ｃの排気ガス流の主流は、旋回部６４を指向し、旋回部６４の内面に旋回誘導されて触媒コンバータ９０に向かう。第３気筒２ｃの排気ガス流の主流もまた、第１気筒２ａ及び第２気筒２ｂの各排気ガス流の主流と同様に、指向部位９４ｂを指向するように設計されている。

第４排気通路５１ｄにおける拡張空間部７０の上流側の部分は、下方に湾曲して延びている（下方湾曲部７１）。具体的には、第４排気通路５１ｄは、気筒列方向の第４排気通路５１ｄと第３排気通路５１ｃとの間を、拡張空間部７０から滑らかに連続して下方に湾曲して延びる下方湾曲部７１を有している。

図１６〜図１８に示すように、第４気筒２ｄから排出され、第４排気通路５１ｄを通った排気ガス流の主流は、第４排気通路５１ｄに誘導されて略水平方向を集合部６０に向かって大きく旋回する。更に、下側湾曲部７１及び拡張空間部７０に誘導されて略鉛直方向を集合部６０に向かって蛇行する。そして、最後には斜め下向きに誘導されて集合部６０に流入する。

集合部６０に低速で流入する第４気筒２ｄの排気ガス流の主流は、第３気筒２ｃの排気ガス流の主流と同様に、旋回部６４を指向し、旋回部６４の内面に旋回誘導されて触媒コンバータ９０に向かう。従って、第４気筒２ｄの排気ガス流の主流もまた、第１気筒２ａ、第２気筒２ｂ及び第３気筒２ｃの各排気ガス流の主流と同様に、指向部位９４ｂを指向する。

従って、この排気管構造５ａでは、第１〜第４の各気筒２ａ〜２ｄから排出される排気ガスの多くは、いずれも触媒９４の同じ指向部位９４ｂに流入するため、個々の気筒２ａ〜２ｄで触媒９４の浄化性能がばらつくのが効果的に抑制できる。その結果、三元触媒の触媒機能を効率よく発揮させることができるので、排気ガスの浄化性能が向上する。

なお、各気筒２ａ〜２ｄの排気ガス流の主流が指向する指向部位９４ｂは、図１２に示した位置に限らない。例えば、触媒コンバータ９０の円形端面９４ａの中央寄りに設定してもよい。

（取り付けの工夫）
この排気管構造５ａでは、排気マニホールド５０の形状を活用することにより、取付フランジ３０をシリンダヘッド１ｂに取り付け易くしている。

すなわち、図６に示すように、シリンダヘッド１ｂの側面には、突出した雄ネジ３１（被締結部）が複数箇所に設けられている。シリンダヘッド１ｂと取付フランジ３０との間には、密封性を確保するために薄膜状のシール部材３２が配置されている。

取付フランジ３０には、各雄ネジ３１の配置に対応した複数の締結孔３３（締結部）が形成されている。締結孔３３は、排気マニホールド５０の上側２カ所と下側３カ所に形成されている。

詳しくは、締結孔３３は、排気マニホールド５０に近接して形成され、気筒列方向において、第１排気通路５１ａの斜め下方と、第１誘導部６１及び第２誘導部６２の上部の間と、下方湾曲部７１の上方と、拡張空間部７０の下方と、第４排気通路５１ｄの斜め下方とに、互い違いに配置されている。

取付フランジ３０は、各締結孔３３に、対応する各雄ネジ３１を差し込んでナットで締結することにより、シリンダヘッド１ｂに固定されている。締結部位が第１〜第４の排気通路５１ａ〜５１ｄの近傍にバランスよく配置されているので、取付フランジ３０を安定してシリンダヘッド１ｂに固定することができ、密封性も向上する。

しかも、図１５等に明らかなように、蛇行した排気マニホールド５０の形状により、排気マニホールド５０の近傍に締結孔３３を形成しても、締結孔３３の周囲やその延長線上には、十分なスペースが確保できるため、取付フランジ３０の組み付け作業を容易にできる。

排気ガスは高温であるため、運転時には排気マニホールド５０や触媒コンバータ９０は、高温になる。そのため、運転時には、排気マニホールド５０や触媒コンバータ９０が膨張し、取付部位に歪みが生じ易い傾向がある。特に、この排気管構造５ａの場合、取付フランジ３０はシリンダヘッド１ｂに取り付けられ、触媒コンバータ９０はシリンダブロック１ａに取り付けられているため、その影響を受け易い。

触媒コンバータ９０は、膨張すると、その下側が持ち上がる方向に力が加わる。その結果、取付フランジ３０には、その下側を捲り上げる方向に力が加わる。そこで、この排気管構造５ａでは、取付フランジ３０の下側の締結部位の数を上側よりも多くすることで、熱膨張によって締結の緩みが発生するのを防いでいる。

（その他）
なお、本発明にかかる排気管構造は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

エンジンは、気筒列が車両の前後方向に並ぶ縦置きであってもよい。エンジンは４気筒に限らない。例えば３気筒や６気筒であってもよい。排気マニホールドや触媒コンバータの構造は例示である。技術思想の範囲内で適宜変更できる。

１ エンジン
２ａ〜２ｄ 第１〜第４の気筒
３０ 取付フランジ
３３ 締結孔（締結部）
５０ 排気マニホールド
５１ａ〜５１ｄ 第１〜第４の排気通路
５３ 排気ガスセンサ
５４ 上壁部材
５５ 下壁部材
６０ 集合部
６１ 第１誘導部
６２ 第２誘導部
６３ 旋回誘導部
６４ 旋回部
６５ 凹み
７０ 拡張空間部（上側湾曲部）
７１ 下側湾曲部
９０ 触媒コンバータ
９４ 触媒

Claims (4)

1. ３個以上の気筒を備えたエンジンの直近に触媒コンバータが付設されている排気管構造であって、
   前記気筒の各々に連通し、気筒列に沿って並んだ状態で前記エンジンから離れる方向に延びた複数の排気通路と、
   前記排気通路の各々の下流側の端部を集めて接続された集合部と、
   前記集合部の下側に接続された触媒コンバータと、
   を備え、
   前記複数の排気通路は、気筒列の端側に偏在する第１排気通路と、当該第１排気通路に隣接する第２排気通路とを含み、
   気筒列方向の前記第１排気通路と前記第２排気通路の間に前記集合部が配置され、
   前記集合部は、
   前記第１排気通路及び前記第２排気通路の各々に連なって、互いに離れて対向しながら延び、下流側の部分が斜め下向きに傾斜した第１誘導部及び第２誘導部と、
   前記第１誘導部及び前記第２誘導部の各々とこれらの下流側で連なる旋回誘導部と、
   を有し、
   前記第１排気通路及び前記第２排気通路の各々から導入される排気ガス流が、前記第１誘導部及び前記第２誘導部の各々によって斜め下向きに誘導された後、前記旋回誘導部で逆向きに旋回誘導されて前記触媒コンバータに向かう排気管構造。
2. 請求項１に記載の排気管構造において、
   前記集合部における前記第１誘導部及び前記第２誘導部の上部が相対的に膨出し、これらの間の凹みに排気ガスセンサが配置されている排気管構造。
3. 請求項２に記載の排気管構造において、
   更に、前記エンジンに取り付けられ、前記排気通路の各々の上流側の端部が接続されている取付フランジ、を備え、
   前記取付フランジは、前記エンジンに締結される複数の締結部を有し、
   前記締結部の一つが、前記第１誘導部及び前記第２誘導部の上部の間の凹みに臨んでいる排気管構造。
4. 請求項１〜３のいずれか一つの排気管構造において、
   前記複数の排気通路及び前記集合部が、一対の上壁部材と下壁部材とを突き合わせて接合することによって形成されている排気管構造。

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