JP2973816B2 - Exhaust manifold for internal combustion engine and method of manufacturing the same - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気マニホー
ルドに関し、特に、ステンレス製の板金、或いはステン
レス製のパイプ等を溶接してなる排気マニホールドにお
いて、特定の部位に集中する熱による歪を分散して亀裂
の発生を防止し、耐久性を向上させた内燃機関の排気マ
ニホールド、及びこの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust manifold for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust manifold formed by welding a stainless steel sheet metal or a stainless steel pipe or the like to disperse strain due to heat concentrated on a specific portion. The present invention relates to an exhaust manifold for an internal combustion engine, which prevents cracks from occurring and improves durability, and a method for manufacturing the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、自動車用の内燃機関では、軽量
化、低熱容量化を目的としてステンレス（ＳＵＳ）板金
を溶接、或いはステンレスパイプを溶接した排気マニホ
ールドが実用化されている。そして、多気筒内燃機関に
おけるステンレス製の排気マニホールドでは、複雑な形
状を実現するために、排気マニホールドが上型プレス板
と、下型プレス板を溶接によって張り合わせて作られる
構造のものも広く知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, in an internal combustion engine for an automobile, an exhaust manifold in which a stainless (SUS) sheet metal is welded or a stainless steel pipe is welded has been put to practical use for the purpose of weight reduction and low heat capacity. In a multi-cylinder internal combustion engine, a stainless steel exhaust manifold is also widely known, in which the exhaust manifold is formed by welding an upper press plate and a lower press plate by welding in order to realize a complicated shape. ing.

【０００３】ところで、ステンレス製の排気マニホール
ドは、成形時に加工硬化を生じるので、圧縮を受けると
弾性変形が最初に起こり、次いで塑性変形が起こる。排
気マニホールドにおける圧縮は、排気マニホールドが排
気ガスの温度で熱膨張し、シリンダヘッド等の拘束部分
で圧縮応力が発生することによって起こる。そして、こ
のような圧縮が起きた場合、直線部のように構造的に強
い部分は塑性変形が起きにくいが、曲線部のように構造
的に弱い部分は塑性変形によって大きなダメージを受
け、亀裂が発生し易い。[0003] Since the exhaust manifold made of stainless steel undergoes work hardening during molding, when it is compressed, it undergoes elastic deformation first, and then plastic deformation. The compression in the exhaust manifold occurs when the exhaust manifold thermally expands at the temperature of the exhaust gas and a compressive stress is generated in a constrained portion such as a cylinder head. When such compression occurs, plastically deformable parts such as straight parts are unlikely to undergo plastic deformation, but structurally weak parts such as curved parts are severely damaged by plastic deformation and cracks occur. Easy to occur.

【０００４】例えば、上下の樋状の排気マニホールドの
合わせ部に鍔部を設けてこれを溶接して形成する排気マ
ニホールドでは、内燃機関の過渡運転時や高速運転時等
に、排気マニホールドが高い温度で使用されると、内燃
機関のポートの横の部分に設定された鍔部（溶接部）
と、排気マニホールドの本管との温度差、並びに剛性差
（強度差）により、鍔部の付け根（本管との接続部）に
亀裂が発生し易い。これを図１１及び図１２を用いて詳
細に説明する。[0004] For example, in an exhaust manifold formed by providing a flange portion at a joint portion of upper and lower gutter-shaped exhaust manifolds and welding the flange portion, the exhaust manifold has a high temperature during a transient operation or a high-speed operation of the internal combustion engine. When used with a flange set on the side of the port of the internal combustion engine (weld)
And the temperature difference between the exhaust manifold and the main pipe and the rigidity difference (strength difference), a crack is easily generated at the base of the flange (the connection portion with the main pipe). This will be described in detail with reference to FIGS.

【０００５】図１１(a) はステンレス製の上側マニホー
ルドと下側マニホールドとを接合してなる４気筒内燃機
関用の排気マニホールド３において、上側マニホールド
を取り去った下側マニホールド２だけの状態の排気マニ
ホールド３の斜視図である。内燃機関に接続する入口側
フランジ４には４つのポート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが
設けられており、排気管に接続する出口側フランジ５に
は２つのポート５ａ，５ｂが設けられている。入口側フ
ランジ４の２つのポート４ａ，４ｄと４ｂ，４ｃから流
入する排気ガスはそれぞれ集合されて出口側フランジ５
のポート５ａ，５ｂに導かれる。図１１(b) に示すよう
に、上側マニホールド１と下側マニホールド２とはそれ
ぞれ樋状に形成されており、本管部分の両端部にそれぞ
れ鍔部６が形成されている。排気マニホールド３は上側
マニホールド１と下側マニホールド２とを最中合わせ
し、鍔部６同士を溶接することにより形成され、本管の
内部が排気ガス通路となる。FIG. 11 (a) shows an exhaust manifold 3 for a four-cylinder internal combustion engine in which an upper manifold and a lower manifold made of stainless steel are joined together, with only the lower manifold 2 from which the upper manifold is removed. 3 is a perspective view of FIG. The inlet side flange 4 connected to the internal combustion engine is provided with four ports 4a, 4b, 4c and 4d, and the outlet side flange 5 connected to the exhaust pipe is provided with two ports 5a and 5b. Exhaust gas flowing in from the two ports 4a, 4d and 4b, 4c of the inlet side flange 4 is collected respectively, and the outlet side flange 5
Ports 5a and 5b. As shown in FIG. 11 (b), the upper manifold 1 and the lower manifold 2 are each formed in a gutter shape, and flange portions 6 are formed at both ends of the main pipe portion. The exhaust manifold 3 is formed by centering the upper manifold 1 and the lower manifold 2 and welding the flanges 6 together, so that the inside of the main pipe becomes an exhaust gas passage.

【０００６】このような最中型の排気マニホールド３に
おいては、機関の運転時に排気ガスによって加熱されて
全体が熱膨張し、図１１(a) に示す排気マニホールド３
の曲がり部７は図１１(a) に破線で示すように変形す
る。この変形では、排気マニホールド３は内側と外側に
引き伸ばされた形になり、図１１(a) に示した排気マニ
ホールド３におけるＡ部の高温時の変形は図１２(a) に
示す実線のようになる（二点鎖線が冷間時の位置）。す
ると、図１１(b) に示すように、曲がり部７の内側にお
いては、鍔部６の付け根部に亀裂が発生し易い。[0006] In such a middle-sized exhaust manifold 3, the whole is heated by the exhaust gas during operation of the engine and thermally expanded, so that the exhaust manifold 3 shown in FIG.
The bent portion 7 is deformed as shown by a broken line in FIG. In this modification, the exhaust manifold 3 is elongated inward and outward, and the deformation of the portion A in the exhaust manifold 3 shown in FIG. 11A at a high temperature is shown by a solid line in FIG. 12A. (The position indicated by the two-dot chain line is cold). Then, as shown in FIG. 11 (b), a crack is easily generated at the base of the flange 6 inside the bent portion 7.

【０００７】一方、図１１(a) に示したＢ部とＣ部にお
いては、隣接する排気マニホールド３の熱膨張と入口側
フランジ４と出口側フランジ５による拘束によって、本
管が内側の鍔部６に寄ってくるような変形が生じる。こ
のため、図１１(a) に示した排気マニホールド３のＢ部
とＣ部においては、高温時の変形が図１２(b) ，(c)に
実線で示すようになる（二点鎖線が冷間時の位置）。こ
の結果、図１１(a) に示した集合部９の内側において
も、鍔部６には曲げ応力が集中して作用し、鍔部６に亀
裂が発生し易い。On the other hand, in the portions B and C shown in FIG. 11 (a), the main pipe has an inner flange due to the thermal expansion of the adjacent exhaust manifold 3 and the restraint by the inlet flange 4 and the outlet flange 5. 6 is deformed. For this reason, in the portions B and C of the exhaust manifold 3 shown in FIG. 11 (a), the deformation at the time of high temperature becomes as shown by solid lines in FIGS. 12 (b) and 12 (c). Time position). As a result, the bending stress concentrates and acts on the flange portion 6 even inside the gathering portion 9 shown in FIG.

【０００８】そこで、従来のステンレス板金を溶接、或
いはステンレスパイプを溶接した排気マニホールドで
は、亀裂の発生し易い部位に高耐熱材料を使用したり、
或いは、亀裂の発生し易い部位だけに冷却風を集中的に
当てて熱膨張を抑える方法が行われている。また、排気
マニホールドの亀裂の発生し易い部位、例えば、耐久性
に欠ける排気マニホールドの排気ガスの合流部の内側
に、薄肉部材からなる内管を挿入して温度を低減する方
法（実開平１−６６４２４号公報参照）も行われてい
る。Therefore, in a conventional exhaust manifold in which a stainless steel sheet metal is welded or a stainless steel pipe is welded, a high heat-resistant material is used in a portion where cracks are easily generated.
Alternatively, a method has been performed in which cooling air is intensively applied only to a portion where a crack is likely to occur to suppress thermal expansion. Also, a method of inserting an inner pipe made of a thin member into a portion of the exhaust manifold where cracks are likely to occur, for example, inside a junction of exhaust gas of the exhaust manifold having poor durability, to reduce the temperature (see Japanese Utility Model Application Publication No. No. 66424).

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高耐熱
材料の適用や、内管の挿入等は、余分な材料を配置する
必要があるのでコストの上昇となり、冷却風の利用につ
いては部位によっては利用できないことがあった。そこ
で、本発明では、このような方法を用いることなく、排
気マニホールドの一部に集中する歪を分散することによ
り、排気マニホールドにおける熱疲労亀裂の発生を防止
して、低コストで信頼性、耐熱性のある内燃機関の排気
マニホールド、及びその製造方法を提供することを目的
とする。However, the use of a high heat-resistant material, the insertion of an inner tube, and the like require an extra material to be disposed, resulting in an increase in cost. There was something I couldn't do. Therefore, in the present invention, without using such a method, by dispersing strain concentrated on a part of the exhaust manifold, the occurrence of thermal fatigue cracks in the exhaust manifold is prevented, and reliability and heat resistance are reduced at low cost. It is an object of the present invention to provide an exhaust manifold for an internal combustion engine having a susceptibility and a method for manufacturing the same.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する請求
項１に記載の本発明は、内燃機関の排気ポートから排出
される排気ガスを排気パイプに導く排気ガス通路が、ス
テンレス製の板金、或いはステンレス製のパイプを溶接
することにより構成される内燃機関の排気マニホールド
において、排気ガスの熱による温度勾配により高い歪が
発生し、熱疲労亀裂が起こり易い排気マニホールドの部
位に近接する部位に、予め熱処理を施すことによって材
料強度を低下させた部分を形成したことを特徴としてい
る。そして、請求項２に記載の本発明では、排気マニホ
ールドの内燃機関のシリンダヘッド、または排気パイプ
と連結する部分には、連結用のフランジが接続される。According to a first aspect of the present invention, an exhaust gas passage for guiding exhaust gas discharged from an exhaust port of an internal combustion engine to an exhaust pipe is formed of a sheet metal made of stainless steel. Alternatively, in an exhaust manifold of an internal combustion engine configured by welding a stainless steel pipe, a high strain is generated due to a temperature gradient due to heat of exhaust gas, and a portion close to a portion of the exhaust manifold where thermal fatigue cracks are likely to occur, It is characterized in that a portion in which the material strength is reduced by performing heat treatment in advance is formed. According to the second aspect of the present invention, a connecting flange is connected to a portion of the exhaust manifold that is connected to the cylinder head or the exhaust pipe of the internal combustion engine.

【００１１】そして、請求項２に記載の排気マニホール
ドを製造する本発明の請求項３に記載の排気マニホール
ドは、ステンレス製の板金、或いはステンレス製のパイ
プを溶接することにより排気通路を作る排気通路製造工
程と、この排気通路における高い歪が発生する部位に近
接する部位を熱処理する熱処理工程と、熱処理した排気
マニホールドに、前記シリンダヘッド、または排気パイ
プとの連結用のフランジを接続するフランジ接続工程と
から製造することができる。An exhaust manifold according to a third aspect of the present invention for manufacturing the exhaust manifold according to the second aspect of the present invention includes an exhaust passage formed by welding a stainless steel plate or a stainless steel pipe. A manufacturing process, a heat treatment process for heat-treating a portion of the exhaust passage adjacent to a portion where high strain occurs, and a flange connection process for connecting a flange for connection with the cylinder head or the exhaust pipe to the heat-treated exhaust manifold. And can be manufactured from

【００１２】[0012]

【作用】請求項１に記載の発明では、ステンレス製の排
気マニホールドにおいて、排気ガスの熱による温度勾配
により高い歪が発生し、熱疲労亀裂が起こり易い排気マ
ニホールドの部位に近接する部位に、予め熱処理を施す
ことによって材料強度を低下させた部分が形成されてい
るので、熱処理した部分が比較的低い応力でも歪み、通
常高い歪が発生する部分との間の塑性歪の差が小さくな
る。この結果、歪が分散され、排気マニホールドの耐久
性が向上する。また、請求項２に記載の発明では、排気
マニホールドの内燃機関のシリンダヘッド、または排気
パイプと連結する部分に連結用のフランジが接続され、
シリンダヘッド、または排気パイプと連結が容易にな
る。According to the first aspect of the present invention, in the stainless steel exhaust manifold, a high strain is generated due to a temperature gradient due to heat of the exhaust gas, and a portion close to the exhaust manifold portion where thermal fatigue cracks are likely to occur is provided in advance. Since the portion where the material strength is reduced by the heat treatment is formed, the heat-treated portion is distorted even with relatively low stress, and the difference in plastic strain between the portion where normal high strain is generated is reduced. As a result, the distortion is dispersed, and the durability of the exhaust manifold is improved. In the invention described in claim 2, a connecting flange is connected to a portion of the exhaust manifold that is connected to a cylinder head or an exhaust pipe of the internal combustion engine,
Connection with the cylinder head or the exhaust pipe becomes easy.

【００１３】また、請求項３に記載の発明では、排気通
路製造工程でステンレス製の板金、或いはステンレス製
のパイプの溶接が行われて排気通路が作られ、熱処理工
程で排気通路における高い歪が発生する部位に近接する
部位が熱処理され、フランジ接続工程で熱処理した排気
マニホールドに、シリンダヘッド、または排気パイプと
の連結用のフランジが接続される。このように、フラン
ジは熱処理の後に排気マニホールドに接続されるため、
熱処理によるフランジの変形が防止され、シリンダヘッ
ド、または排気パイプとの連結をシール性良く実施する
ことが可能となる。According to the third aspect of the present invention, the exhaust passage is formed by welding a stainless steel plate or a stainless steel pipe in the exhaust passage manufacturing process, and a high strain in the exhaust passage is caused in the heat treatment process. A portion close to the portion where heat generation occurs is heat-treated, and a flange for connection to a cylinder head or an exhaust pipe is connected to the exhaust manifold that has been heat-treated in the flange connection step. Thus, the flange is connected to the exhaust manifold after heat treatment,
The deformation of the flange due to the heat treatment is prevented, and the connection with the cylinder head or the exhaust pipe can be performed with good sealability.

【００１４】[0014]

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明するが、従来と同じ構成部材に付いては、同じ符
号を付して説明する。まず最初に、図１１(a) において
説明した従来の排気マニホールド３に本発明を適用する
場合の第１の実施例について説明する。図１(a) はステ
ンレスの板金を加工処理して成形した上側マニホールド
と下側マニホールドとを接合してなる４気筒内燃機関用
の排気マニホールド３において、上側マニホールドを取
り去った下側マニホールド２だけの状態の排気マニホー
ルド３を示している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment in which the present invention is applied to the conventional exhaust manifold 3 described with reference to FIG. FIG. 1A shows an exhaust manifold 3 for a four-cylinder internal combustion engine in which an upper manifold and a lower manifold formed by processing a stainless steel sheet metal are joined, and only the lower manifold 2 from which the upper manifold is removed is shown. 3 shows the exhaust manifold 3 in a state.

【００１５】この実施例の排気マニホールド３も従来例
同様に、内燃機関に接続する入口側フランジ４には４つ
のポート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが設けられており、排
気管に接続する出口側フランジ５には２つのポート５
ａ，５ｂが設けられている。入口側フランジ４の２つの
ポート４ａ，４ｄと４ｂ，４ｃから流入する排気ガスは
それぞれ集合されて出口側フランジ５のポート５ａ，５
ｂに導かれる。図１(b)に示すように、上側マニホール
ド１と下側マニホールド２とはそれぞれ樋状に形成され
ており、本管の両端部にそれぞれ鍔部６が形成されてい
る。排気マニホールド３は上側マニホールド１と下側マ
ニホールド２とを最中合わせし、鍔部６同士を溶接する
ことにより形成され、本管の内部が排気ガス通路とな
る。The exhaust manifold 3 of this embodiment is also provided with four ports 4a, 4b, 4c and 4d on the inlet side flange 4 connected to the internal combustion engine, similarly to the conventional example, and the outlet side connected to the exhaust pipe. The flange 5 has two ports 5
a, 5b are provided. Exhaust gases flowing from the two ports 4a, 4d and 4b, 4c of the inlet side flange 4 are collected respectively, and the ports 5a, 5 of the outlet side flange 5 are collected.
b. As shown in FIG. 1B, the upper manifold 1 and the lower manifold 2 are each formed in a gutter shape, and flanges 6 are formed at both ends of the main pipe. The exhaust manifold 3 is formed by centering the upper manifold 1 and the lower manifold 2 and welding the flanges 6 to each other, and the inside of the main pipe becomes an exhaust gas passage.

【００１６】このような最中型の排気マニホールド３に
おいては、前述のように、機関の運転時に排気ガスによ
って加熱されて全体が熱膨張し、機関の停止時に冷やさ
れて収縮する伸縮が繰り返される。この結果、曲がり部
７の内側等の熱疲労受けやすい部位においては、鍔部６
の付け根部に亀裂が発生し易い。そこで、この実施例で
は、熱疲労亀裂を発生し易い部位である管の曲がり部の
内側部分、或いは管の集合分岐部の内側部分に近接
する部位，に、熱処理（高温処理）が施されてい
る。この熱処理が施されると、その部位の材料強度が低
下し、本来、管の曲がり部の内側部分、或いは管の集
合分岐部の内側部分に集中するはずの熱塑性歪が分散
される。この結果、曲がり部７の内側の鍔部６の付け根
部に亀裂が発生するのが防止される。In the middle exhaust manifold 3, as described above, the entire body is heated by the exhaust gas during the operation of the engine and thermally expanded as a whole, and the expansion and contraction of cooling and contracting when the engine is stopped is repeated. As a result, in a portion that is susceptible to thermal fatigue, such as inside the bent portion 7, the flange 6
Cracks are likely to occur at the base of the joint. Therefore, in this embodiment, a heat treatment (high-temperature treatment) is applied to the inside portion of the bent portion of the tube, which is a portion where the thermal fatigue crack is likely to occur, or the portion close to the inside portion of the branching portion of the tube. I have. When this heat treatment is performed, the material strength at that portion is reduced, and the thermoplastic strain that would otherwise be concentrated on the inside portion of the bent portion of the tube or the inside portion of the branch portion of the tube is dispersed. As a result, a crack is prevented from being generated at the base of the flange 6 inside the bent portion 7.

【００１７】このような熱処理を施さないステンレス製
の排気マニホールド３においては、入口側フランジ４と
出口側フランジ５が拘束された状態で機関が始動される
と、各排気ポート４ａ〜４ｄは排気ガスによって加熱さ
れて膨張し、ポート曲がり部７の内側部分、或いは管
の集合分岐部の内側部分等に応力、歪が集中する。こ
の様子が、図２(b) に示す全歪に対する応力の特性図に
おいて、符号ａから符号ｂに至る曲線で示される。この
段階で、応力集中部には塑性歪が発生する。なお、歪が
集中しない管の直線部分における応力、歪は、この時、
図２(b) に符号ａから符号ｂ′に至る曲線で示される。In the exhaust manifold 3 made of stainless steel which is not subjected to such heat treatment, when the engine is started with the inlet side flange 4 and the outlet side flange 5 being restrained, the exhaust ports 4a to 4d become exhaust gas. As a result, stress and strain concentrate on the inner portion of the port bent portion 7 or the inner portion of the pipe branch portion. This situation is indicated by a curve from the symbol a to the symbol b in the characteristic diagram of the stress with respect to the total strain shown in FIG. At this stage, plastic strain is generated in the stress concentration portion. At this time, the stress and strain in the straight portion of the pipe where the strain is not concentrated,
FIG. 2 (b) shows a curve from the symbol a to the symbol b '.

【００１８】次に、機関が停止すると、温度が下がるた
め、前述の熱膨張による応力、歪とは逆方向の力が働
く。この逆方向の力が図２(b) に符号ｂから符号ｃに向
かう曲線で示される。この時の歪が集中しない管の直線
部分における応力、歪は、図２(b) に符号ｂ′から符号
ｃ′に至る曲線で示される。そして、以上のようなサイ
クルが繰り返されることにより、ポート曲がり部７の内
側部分、或いは管の集合分岐部の内側部分等の部位
にはやがて熱疲労亀裂が発生する。この熱疲労亀裂が発
生する様子が、図２(b) に符号ｃから符号ｂに向かう曲
線、および符号ｂから符号ｃに向かう曲線とで構成され
るサイクルＸで示される。この時、歪が集中しない管の
直線部分における応力、歪のサイクルＹは、図２(b) に
示す符号ｂ′と符号ｃ′の間を往復する。Next, when the engine is stopped, the temperature drops, so that a force acts in a direction opposite to the stress and strain due to the thermal expansion described above. This force in the opposite direction is shown by a curve from the symbol b to the symbol c in FIG. At this time, the stress and strain in the straight portion of the pipe where the strain is not concentrated are shown by the curve from the symbol b 'to the symbol c' in FIG. 2 (b). Then, by repeating the above-described cycle, a thermal fatigue crack is eventually generated in a portion such as an inner portion of the port bent portion 7 or an inner portion of the collective branch portion of the pipe. The appearance of the occurrence of the thermal fatigue crack is shown in FIG. 2 (b) as a cycle X composed of a curve going from code c to code b and a curve going from code b to code c. At this time, the cycle Y of the stress and the strain in the straight portion of the pipe where the strain is not concentrated reciprocates between the symbols b 'and c' shown in FIG.

【００１９】一方、前述の実施例においては、応力、歪
の集中するポート曲がり部７の内側部分、或いは管の
集合分岐部の内側部分等の部位とは別に、熱処理によ
って低い応力で塑性歪を発生する熱処理部，を設定
したことにより、加熱時の塑性歪の発生が分散、低減さ
れる。これを図２(a) を用いて説明する。前述の実施例
では、図２(b) に示した応力、歪が小さかった部位の歪
のサイクルＹを、図２(a) に示す歪のサイクルＹ′のよ
うに大きくし、その代わりに、ポート曲がり部７の内側
部分、或いは管の集合分岐部の内側部分等の部位の
ように、歪が一曲集中していた部位の歪を図２(a) に示
す歪サイクルＸ′のように低減している。つまり、前述
の実施例の排気マニホールド３では、図２(b) に符号Ｘ
で示す応力−歪挙動を行う部位に、図２(a) に符号Ｘ′
で示す応力−歪挙動を行わせ、図２(b) に符号Ｙで示す
応力−歪挙動を行う部位に、図２(a) に符号Ｙ′で示す
応力−歪挙動を行わせるようにしている。On the other hand, in the above-described embodiment, the plastic strain is reduced by the heat treatment at a low stress, separately from the portion inside the port bent portion 7 where the stress and the strain are concentrated or the inside portion of the pipe branch portion. By setting the heat treatment section to be generated, generation of plastic strain during heating is dispersed and reduced. This will be described with reference to FIG. In the above-described embodiment, the strain cycle Y of the portion where the stress and strain were small as shown in FIG. 2 (b) was increased like the strain cycle Y ′ shown in FIG. 2 (a). The strain at a portion where the strain is concentrated once, such as the portion inside the port bent portion 7 or the inside portion of the collective branching portion of the pipe, is changed into a strain cycle X 'shown in FIG. 2 (a). Has been reduced. That is, in the exhaust manifold 3 of the above-described embodiment, the symbol X in FIG.
The part where the stress-strain behavior indicated by the symbol X ′ is shown in FIG.
The stress-strain behavior indicated by the symbol Y in FIG. 2 (b) is performed at the portion where the stress-strain behavior indicated by the symbol Y in FIG. 2 (b) is performed. I have.

【００２０】この結果、ポート曲がり部７の内側部分
、或いは管の集合分岐部の内側部分等の部位に付加
される初期の塑性歪、サイクル毎の塑性歪が共に低減さ
れ、熱疲労亀裂の発生が防止される。この熱処理は、ス
テンレス板金、或いはステンレスパイプで構成される排
気マニホールド３の、全てのポート曲がり部、ポート集
合部に対して有効に適用することができる。As a result, both the initial plastic strain and the plastic strain for each cycle applied to a portion such as an inner portion of the port bent portion 7 or an inner portion of the pipe branching portion are reduced, and thermal fatigue cracks are generated. Is prevented. This heat treatment can be effectively applied to all the port bent portions and the port assembly portion of the exhaust manifold 3 formed of a stainless steel plate or a stainless steel pipe.

【００２１】次に、本発明の熱処理をステンレス板金、
或いはステンレスパイプで構成される排気マニホールド
３の色々な部分に応用する例について説明する。なお、
これらの実施例についても、前述の実施例と同じ構成部
材については同じ符号を付して説明する。第２の実施例
として、図３および図４は溶接ビード部の上流側、また
は下流側に熱処理を施すことにより、溶接ビード界面に
集中する応力、歪を分散し、亀裂の発生を防止する場合
について説明する。Next, the heat treatment of the present invention is performed on a stainless steel plate,
Alternatively, examples in which the present invention is applied to various portions of the exhaust manifold 3 formed of a stainless steel pipe will be described. In addition,
Also in these embodiments, the same components as those in the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals. As a second embodiment, FIGS. 3 and 4 show a case where heat treatment is performed on the upstream side or the downstream side of the weld bead portion to disperse stress and strain concentrated at the weld bead interface and to prevent the occurrence of cracks. Will be described.

【００２２】図３(a) は排気マニホールド３を内燃機関
への取付側から見た図であり、図３(b) は図３(a) の排
気マニホールド３の機関本体１０への取付状態を示す側
面図であり、図３(c) は図３(a) のＱ部の部分拡大断面
図である。排気マニホールド３には機関本体１０側に入
口側フランジ４が取り付けられており、図示しない排気
パイプ側に出口側フランジ５が取り付けられている。排
気マニホールド３と出口側フランジ５とは溶接によって
接合されており、その接合部に溶接ビード８が形成され
ている。そして、図３(b) に示すように、出口側フラン
ジ５は、固定部材９によって機関本体１０に固定されて
いる。FIG. 3 (a) is a view of the exhaust manifold 3 as viewed from the side of attachment to the internal combustion engine, and FIG. 3 (b) shows the state of attachment of the exhaust manifold 3 of FIG. 3 (a) to the engine body 10. FIG. 3 (c) is a partially enlarged sectional view of a portion Q in FIG. 3 (a). The exhaust manifold 3 has an inlet-side flange 4 attached to the engine body 10 and an outlet-side flange 5 attached to an exhaust pipe (not shown). The exhaust manifold 3 and the outlet side flange 5 are joined by welding, and a weld bead 8 is formed at the joint. Then, as shown in FIG. 3B, the outlet side flange 5 is fixed to the engine body 10 by a fixing member 9.

【００２３】この実施例の排気マニホールド３では、機
関が稼働して排気マニホールド３内を排気ガスが流れる
と、その熱で排気マニホールド３が図３(b) ，(c) に矢
印Ｇで示すように熱膨張する。この結果、図３(c) に示
すように、出口側フランジ５の部位には、矢印Ｇで示す
熱膨張によって矢印Ｈで示す回転変位が発生し、破線の
位置から実線の位置まで変形する。そして、排気マニホ
ールド３には曲げモーメントが印加され、図３(a) ，
(b) に符号Ｑで示す部位に亀裂が発生する危険がある。In the exhaust manifold 3 of this embodiment, when the engine is operated and the exhaust gas flows through the exhaust manifold 3, the exhaust heat causes the exhaust manifold 3 to move as shown by an arrow G in FIGS. 3 (b) and 3 (c). Thermal expansion. As a result, as shown in FIG. 3 (c), a rotational displacement indicated by an arrow H occurs at a portion of the outlet flange 5 due to a thermal expansion indicated by an arrow G, and is deformed from a position indicated by a broken line to a position indicated by a solid line. Then, a bending moment is applied to the exhaust manifold 3, and FIG.
(b) There is a danger that a crack is generated in the portion indicated by the symbol Q in FIG.

【００２４】そこで、この実施例では、図３(a) ，(b)
に示すように、溶接ビード８に近接する排気マニホール
ド３の部位に熱処理が施される。また、図３(a) に符
号Ｐで示す曲がり部にも前述の実施例と同様に亀裂が発
生する恐れがあるので、この曲がり部の近傍の部位に
も熱処理が施される。図４(a) は排気マニホールド３が
継手１１によって出口側フランジ５に接続する場合の熱
処理を説明するものであり、図４(b) は図４(a) の手前
側にあった排気マニホールド３を取り去った図である。
この実施例では、入口側フランジ４に接続された２本の
排気マニホールド３の枝管がそれぞれ継手１１に溶接さ
れ、継手１１が出口側フランジ５に接続されている。そ
して、各溶接部には、溶接ビード８が形成されている。
従って、この実施例では、溶接ビード８に近接する排気
マニホールド３の枝管の部位、および、溶接ビード８
に近接する継手１１の部位に熱処理が施されている。
この結果、溶接ビード８の近傍における亀裂の発生が防
止される。In this embodiment, FIGS. 3 (a) and 3 (b)
As shown in (1), heat treatment is applied to a portion of the exhaust manifold 3 close to the welding bead 8. Further, since there is a possibility that a crack may occur in the bent portion indicated by the reference numeral P in FIG. 3A as in the above-described embodiment, heat treatment is also applied to a portion near the bent portion. FIG. 4 (a) illustrates the heat treatment when the exhaust manifold 3 is connected to the outlet flange 5 by the joint 11, and FIG. 4 (b) illustrates the exhaust manifold 3 which is located on the near side in FIG. 4 (a). FIG.
In this embodiment, the branch pipes of the two exhaust manifolds 3 connected to the inlet side flange 4 are welded to the joint 11, respectively, and the joint 11 is connected to the outlet side flange 5. A weld bead 8 is formed at each weld.
Therefore, in this embodiment, the portion of the branch pipe of the exhaust manifold 3 close to the welding bead 8 and the welding bead 8
The heat treatment is applied to the part of the joint 11 close to.
As a result, generation of a crack in the vicinity of the weld bead 8 is prevented.

【００２５】第３の実施例として、図５により、上型プ
レス板金（上側マニホールド）１と下型プレス板金（下
側マニホールド）２を溶接してなる最中型構造の排気マ
ニホールド３において、熱膨張によって発生する断面変
形によって発生する応力、歪を熱処理を施すことにより
分散し、亀裂の発生を防止する場合を説明する。図５
(a) は上側マニホールド１と下側マニホールド２とをそ
の鍔部６同士を接合して得られた排気マニホールド３の
断面を示すものである。この実施例では、図５(c) に示
すように、排気マニホールド３の集合部の近傍部分に
熱処理が施される。更に詳しく説明すると、図５(a) に
示すように、鍔部６と鍔部６とを結ぶ線Ｓと９０°の角
度を成す直線Ｒを中心線にして、排気マニホールド３の
通路の中心Ｏに対して所定角度θをなす部分１２に、熱
処理が施されている。As a third embodiment, as shown in FIG. 5, thermal expansion of an exhaust manifold 3 having a middle mold structure formed by welding an upper press sheet metal (upper manifold) 1 and a lower press sheet metal (lower manifold) 2 is performed. A case will be described in which stress and strain caused by cross-sectional deformation caused by heat treatment are dispersed by heat treatment to prevent cracks. FIG.
(a) shows a cross section of the exhaust manifold 3 obtained by joining the upper manifold 1 and the lower manifold 2 with their flanges 6. In this embodiment, as shown in FIG. 5 (c), a heat treatment is applied to a portion near the gathering portion of the exhaust manifold 3. More specifically, as shown in FIG. 5A, the center O of the passage of the exhaust manifold 3 is defined with a straight line R forming an angle of 90 ° with a line S connecting the flanges 6 to each other. Is subjected to a heat treatment at a portion 12 forming a predetermined angle θ with respect to.

【００２６】この熱処理により、図５(b) に示すよう
に、熱処理が施されていない場合には破線のように高温
変形した排気マニホールド３が、実線のように高温変形
するようになり、鍔部６の付け根部分６′に集中する応
力、歪が分散され、鍔部６の付け根部分６′における亀
裂が防止される。第４の実施例は、前述の第３の実施例
の変形例であり、同じく上側マニホールド１と下側マニ
ホールド２を溶接してなる最中型構造の排気マニホール
ド３において、熱膨張によって発生する断面変形によっ
て発生する応力、歪を熱処理を施すことにより分散し、
亀裂の発生を防止する実施例である。By this heat treatment, as shown in FIG. 5 (b), when no heat treatment is performed, the exhaust manifold 3 which has been deformed at a high temperature as shown by a broken line is deformed at a high temperature as shown by a solid line. The stress and strain concentrated at the root portion 6 'of the portion 6 are dispersed, and cracks at the root portion 6' of the flange portion 6 are prevented. The fourth embodiment is a modification of the above-described third embodiment. Similarly, in the exhaust manifold 3 having the middle structure in which the upper manifold 1 and the lower manifold 2 are welded, the cross-sectional deformation caused by thermal expansion. Disperse stress and strain generated by heat treatment,
This is an example of preventing the occurrence of cracks.

【００２７】図６(a) は上側マニホールド１と下側マニ
ホールド２とをその鍔部６同士を接合して得られた排気
マニホールド３の断面を示すものである。この実施例で
は、図６(c) に示すように、排気マニホールド３の曲が
り部７の近傍部分に熱処理が施される。更に詳しく説
明すると、図６(a) に示すように、鍔部６と鍔部６とを
結ぶ線Ｓと９０°の角度を成す直線Ｒを中心線にして、
排気マニホールド３の通路の中心Ｏに対して所定角度φ
の範囲内に、プレス型によってリブ１３が形成されてお
り、このリブ１３の部位に熱処理が施されている。FIG. 6 (a) shows a cross section of the exhaust manifold 3 obtained by joining the upper manifold 1 and the lower manifold 2 with their flanges 6 together. In this embodiment, as shown in FIG. 6 (c), a heat treatment is applied to a portion near the bent portion 7 of the exhaust manifold 3. More specifically, as shown in FIG. 6A, a straight line R forming an angle of 90 ° with a line S connecting the flanges 6 with each other is used as a center line.
A predetermined angle φ with respect to the center O of the passage of the exhaust manifold 3
The ribs 13 are formed in a range by a press die, and the portions of the ribs 13 are subjected to heat treatment.

【００２８】この熱処理により、図６(b) に示すよう
に、熱処理が施されていない場合には破線のように高温
変形した排気マニホールド３が、実線のように高温変形
するようになり、鍔部６の付け根部分６′に集中する応
力、歪が分散され、鍔部６の付け根部分６′における亀
裂が防止される。なお、この実施例では、リブ１３は排
気マニホールド３の外側に膨らむように形成されている
が、リブ１３は排気マニホールド３の内側に膨らむよう
に形成されても良いものである。By this heat treatment, as shown in FIG. 6 (b), when no heat treatment is applied, the exhaust manifold 3 which has been deformed at a high temperature as shown by a broken line is deformed at a high temperature as shown by a solid line. The stress and strain concentrated at the root portion 6 'of the portion 6 are dispersed, and cracks at the root portion 6' of the flange portion 6 are prevented. In this embodiment, the rib 13 is formed so as to expand outside the exhaust manifold 3, but the rib 13 may be formed so as to expand inside the exhaust manifold 3.

【００２９】第５の実施例は、図１の実施例と、第３、
第４の実施例における熱処理を全て取り入れた実施例で
ある。即ち、図７に示す実施例は、図１において説明し
た実施例の熱処理部分，、図５において説明した実
施例の熱処理部分、および図６において説明した実施
例の熱処理部分の全ての部分に熱処理を施した実施例
である。The fifth embodiment is different from the embodiment of FIG.
This is an embodiment incorporating all the heat treatments in the fourth embodiment. That is, in the embodiment shown in FIG. 7, the heat treatment portion of the embodiment described in FIG. 1, the heat treatment portion of the embodiment described in FIG. 5, and all the heat treatment portions of the embodiment described in FIG. This is an embodiment in which the following is applied.

【００３０】このように、熱処理する部分を多くする
と、通常、高い歪が発生する部分に作用する加熱、冷却
時の塑性歪差を一層小さくすることができ、耐久性が一
層向上する。ここで、以上説明した実施例における排気
マニホールド３の製造方法について説明する。ステンレ
スを用いて排気マニホールド３を製造する場合、ステン
レス製の板金を樋状に加工処理して最中合わせによって
排気通路が作られる場合と、ステンレス製のパイプを溶
接することにより排気通路が作られる場合があるが、こ
こでは、ステンレス製の板金を樋状に加工処理して最中
合わせによって排気通路が作られる場合の製造方法につ
いて説明する。As described above, when the number of portions to be heat-treated is increased, the difference in plastic strain during heating and cooling, which normally acts on the portion where high strain is generated, can be further reduced, and the durability is further improved. Here, a method of manufacturing the exhaust manifold 3 in the embodiment described above will be described. When the exhaust manifold 3 is manufactured using stainless steel, an exhaust passage is formed by processing a stainless steel sheet metal into a gutter shape, and an exhaust passage is formed by welding the stainless steel pipe, and an exhaust passage is formed by welding a stainless steel pipe. Here, a manufacturing method in the case where a stainless steel sheet metal is processed into a gutter shape and an exhaust passage is formed by middleing will be described here.

【００３１】本発明の排気マニホールドの製造方法は、
(1) ステンレス製の板金、或いはステンレス製のパイプ
を溶接することにより排気通路を作る排気通路製造工程
と、(2) この排気通路における高い歪が発生する部位に
近接する部位を、予め熱処理する熱処理工程、および
(3) 熱処理した排気マニホールドに、前記シリンダヘッ
ド、または排気パイプとの連結用のフランジを接続する
フランジ接続工程とを備えている。以下に個々の工程に
ついて詳しく説明する。The method for manufacturing the exhaust manifold according to the present invention comprises:
(1) An exhaust passage manufacturing process for forming an exhaust passage by welding a stainless steel plate or a stainless steel pipe, and (2) a portion of the exhaust passage close to a portion where high strain occurs is heat-treated in advance. Heat treatment step, and
(3) A flange connection step of connecting a flange for connection with the cylinder head or the exhaust pipe to the heat-treated exhaust manifold. Hereinafter, each step will be described in detail.

【００３２】(1) 排気通路製造工程 ステンレスの板金は加工処理されて成形され、図８(a)
に示すように上側マニホールド１と下側マニホールド２
とが作られる。上側マニホールド１と下側マニホールド
２とはそれぞれ樋状に形成され、本管部分の両端部にそ
れぞれ鍔部６が形成されている。上側マニホールド１と
下側マニホールド２とは最中合わせされた後、鍔部６同
士が溶接されて内部が排気ガス通路となる排気マニホー
ルド３の本管部分３Ａが形成される。この実施例では排
気パイプが２本あり、排気マニホールドは、４気筒内燃
機関の２つのポートから排出される排気ガスをそれぞれ
の排気パイプに接続するために、本管部分は２本作られ
る。(1) Exhaust passage manufacturing process The stainless steel sheet metal is processed and formed, and FIG.
Upper manifold 1 and lower manifold 2 as shown in
Is made. The upper manifold 1 and the lower manifold 2 are each formed in a gutter shape, and flange portions 6 are formed at both ends of the main pipe portion. After the upper manifold 1 and the lower manifold 2 are aligned with each other, the flanges 6 are welded to each other to form a main pipe portion 3A of the exhaust manifold 3 having an exhaust gas passage inside. In this embodiment, there are two exhaust pipes, and the exhaust manifold has two main pipe portions to connect exhaust gas discharged from two ports of the four-cylinder internal combustion engine to each exhaust pipe.

【００３３】(2) 熱処理工程 このようにして作られた排気マニホールドの本管部分に
は、機関本体のシリンダヘッドへの取付用の入口側フラ
ンジと、排気パイプへの取付用の出口側フランジとが取
り付けられるが、本発明ではフランジの取り付け前に熱
処理が図８(b)に示すように実施される。これは、残留
応力の解放等によって生じる変形が排気マニホールド３
の本管部分のみで発生し、この変形の影響が本管の両端
部分に設けられるフランジに及ぶことを避けるためであ
る。(2) Heat treatment step The main pipe portion of the exhaust manifold thus produced has an inlet side flange for mounting the engine body on the cylinder head and an outlet side flange for mounting on the exhaust pipe. In the present invention, heat treatment is performed as shown in FIG. 8B before the flange is attached. This is because the deformation caused by the release of the residual stress is caused by the exhaust manifold 3.
This is to prevent the deformation from affecting only the flanges provided at both ends of the main pipe.

【００３４】熱処理については、前述の実施例で説明し
たように、排気マニホールド３の狭い領域に限定的に加
熱するため、レーザ加熱が最も好ましい。レーザ加熱で
あれば、前述の実施例における熱処理部〜の部位を
直接部分的に加熱することができる。しかしながら、レ
ーザ加熱は設備コストが高く、製造コストが高くなる。
そこで、レーザ加熱に代えて、ガスバーナによる加熱
や、高周波加熱が施される場合がある。As for the heat treatment, as described in the above-described embodiment, laser heating is most preferable because heating is limited to a narrow area of the exhaust manifold 3. In the case of laser heating, the portions from the heat treatment section to the heat treatment section in the above embodiment can be directly and partially heated. However, laser heating has a high equipment cost and a high manufacturing cost.
Therefore, heating by a gas burner or high-frequency heating may be performed instead of laser heating.

【００３５】図８(b) はバーナ１５を用いて排気マニホ
ールド３を加熱する方法を示すものである。バーナ１５
を用いる場合は、排気マニホールド３の狭い領域への限
定的な加熱が困難になるので、限定的に加熱する区間を
仕切板１４で仕切り、他の部位を冷却風やオイル等で冷
却しながらバーナ１５で加熱が行われる。なお、短時間
に高熱量を供給することができれば、部分的な冷却は必
要ない場合もある。FIG. 8B shows a method of heating the exhaust manifold 3 using the burner 15. Burner 15
When it is used, it becomes difficult to perform limited heating to a narrow area of the exhaust manifold 3. Therefore, the section to be limitedly heated is partitioned by the partition plate 14, and the other parts are cooled by cooling air or oil while the burner is being cooled. At 15 heating is performed. Note that if a high amount of heat can be supplied in a short time, partial cooling may not be required in some cases.

【００３６】また、加熱エネルギを有効に利用するた
め、加熱と冷却に時間差を与える方法もある。この例を
図９(a) ，(b) に示す。図９(a) に示すように、熱処理
部には時刻Ｔ０で加熱を開始し、時刻Ｔ３まで加熱す
る。一方、熱処理部の周辺の冷却は、熱処理部の加熱が
ある程度まで進んだ時刻Ｔ２（＜Ｔ３）から開始し、加
熱の終了した時刻Ｔ３以後の時刻Ｔ４まで行う。このよ
うに、最初に熱処理部に加熱し、時間が経ったら熱処理
部の周辺を冷却するのは、加熱に熱量を投入している時
に熱処理部の周辺を同時に冷却すると、熱伝導で冷やさ
れることになり、加熱部分の昇温が遅くなって加熱量が
増え、エネルギ量が増えるからである。There is also a method of giving a time difference between heating and cooling in order to effectively use the heating energy. This example is shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b). As shown in FIG. 9A, the heat treatment section starts heating at time T0 and heats until time T3. On the other hand, the cooling around the heat treatment part is started from time T2 (<T3) at which the heating of the heat treatment part has progressed to some extent, and is performed until time T4 after time T3 when the heating ends. In this way, heating the heat-treated part first and then cooling the heat-treated part after a certain period of time means that if the heat-treated part is cooled at the same time when heat is applied for heating, it will be cooled by heat conduction. This is because the temperature rise of the heated portion is delayed, the amount of heating increases, and the amount of energy increases.

【００３７】図９(b) は図９(a) のように時間差を与え
て加熱と冷却を行った時の、時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、お
よびＴ４における熱処理部とその周辺の温度分布を示す
ものである。従って、図９(b) の横軸の中心が熱処理部
中心であり、横軸の左右はこの熱処理部中心から左右方
向の距離を示している。実線は時刻Ｔ１における温度分
布を示すものであり、この時点では加熱により熱処理部
中心の温度が上昇していることが分かる。二点鎖線は時
刻Ｔ２における温度分布を示すものであり、この時点で
は熱処理部の温度が要求温度を越えていることが分か
る。このように熱処理部の温度が要求温度を越えると、
図９(a) に示したように、熱処理部の周辺の冷却が開始
される。この結果、以後は熱処理部の周辺の温度は低下
し、二点破線で示す時刻Ｔ３の温度分布から分かるよう
に、熱処理部のみが要求温度以上で加熱されている。こ
のようにして熱処理部のみが局部的に熱処理が実行され
ると、時刻Ｔ３において加熱が停止されるが、熱処理部
の周囲の冷却は時刻Ｔ４まで続けられる。一点鎖線は時
刻Ｔ４における温度分布を示すものであり、この時点で
は熱処理部とその周辺の温度が低下していることがわか
る。FIG. 9 (b) shows the temperature distribution of the heat treated part and its surroundings at times T1, T2, T3 and T4 when heating and cooling are performed with a time difference as shown in FIG. 9 (a). Things. Therefore, the center of the horizontal axis in FIG. 9B is the center of the heat treatment part, and the left and right sides of the horizontal axis indicate the distance in the horizontal direction from the center of the heat treatment part. The solid line indicates the temperature distribution at the time T1, and it can be seen that the temperature at the center of the heat-treated portion has increased due to the heating at this time. The two-dot chain line shows the temperature distribution at time T2, and it can be seen at this point that the temperature of the heat treatment section exceeds the required temperature. When the temperature of the heat treatment section exceeds the required temperature,
As shown in FIG. 9A, cooling around the heat treatment part is started. As a result, the temperature around the heat-treated portion thereafter decreases, and as can be seen from the temperature distribution at time T3 indicated by the two-dot broken line, only the heat-treated portion is heated at the required temperature or higher. When only the heat treatment section performs the heat treatment locally in this way, the heating is stopped at time T3, but the cooling around the heat treatment section is continued until time T4. The alternate long and short dash line shows the temperature distribution at time T4. At this point, it can be seen that the temperature of the heat-treated portion and its surroundings has dropped.

【００３８】このような時間差をもって加熱と冷却とを
行うことにより、効率良く熱処理部の熱処理を行うこと
ができる。 (3) フランジ接続工程 以上のようにして熱処理が施された排気マニホールド３
Ａ，３Ｂには、図１０に示すように、４つのポート４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが設けられて内燃機関に接続する
入口側フランジ４と、２つのポート５ａ，５ｂが設けら
れて排気管に接続する出口側フランジ５が溶接によって
取り付けられる。By performing the heating and the cooling with such a time lag, the heat treatment of the heat treatment section can be efficiently performed. (3) Flange connection process Exhaust manifold 3 heat-treated as described above
A and 3B have four ports 4 as shown in FIG.
The inlet-side flange 4 provided with a, 4b, 4c, and 4d and connected to the internal combustion engine, and the outlet-side flange 5 provided with two ports 5a and 5b and connected to an exhaust pipe are attached by welding.

【００３９】このように、本発明では、フランジ４，５
が取り付けられる前に排気マニホールド３の本管に熱処
理が施されるので、残留応力の解放等によって生じる変
形が排気マニホールド３の本管部分のみで発生し、この
影響がフランジ４，５に及ばないので、フランジ４，５
は変形せず、内燃機関のシリンダヘッドや排気パイプと
の締結に問題が生じることがない。As described above, according to the present invention, the flanges 4, 5
Since the heat treatment is performed on the main pipe of the exhaust manifold 3 before the gasket is mounted, deformation caused by the release of residual stress or the like occurs only in the main pipe portion of the exhaust manifold 3, and this influence does not affect the flanges 4 and 5. So the flanges 4,5
Does not deform, and there is no problem in fastening with the cylinder head and the exhaust pipe of the internal combustion engine.

【００４０】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内燃機関
の排気マニホールドによれば、熱処理した部分が比較的
低い応力で歪、通常高い歪が発生する部分に作用する加
熱、冷却時の歪差を小さくすることができ、排気マニホ
ールドの一部に集中する歪が分散され、排気マニホール
ドにおける熱疲労亀裂の発生を防止されるので、耐久性
を向上させることができ、同一部材で構成できるために
材料費アップを小さくすることができるという効果があ
る。As described above, according to the exhaust manifold for an internal combustion engine of the present invention, the heat-treated portion is distorted by a relatively low stress, and the distortion during heating and cooling which acts on a portion where a normally high distortion is generated. Since the difference can be reduced, the strain concentrated on a part of the exhaust manifold is dispersed, and the occurrence of thermal fatigue cracks in the exhaust manifold is prevented, so that the durability can be improved and the same member can be used. This has the effect that the increase in material cost can be reduced.

【００４１】また、本発明の排気マニホールドの製造方
法によれば、排気マニホールドの両端部分のフランジ
は、熱処理の後に排気マニホールドに接続されるため、
熱処理によるフランジの変形が防止され、シリンダヘッ
ドや排気パイプとの連結をシール性良く実施することが
可能となる。According to the exhaust manifold manufacturing method of the present invention, the flanges at both ends of the exhaust manifold are connected to the exhaust manifold after the heat treatment.
The deformation of the flange due to the heat treatment is prevented, and the connection with the cylinder head and the exhaust pipe can be performed with good sealability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】(a) は本発明の内燃機関の排気マニホールドの
第１の実施例の構成を示すもので、上側と下側のマニホ
ールドを接合してなる排気マニホールドにおいて、上側
マニホールドを取り去った状態の斜視図、(b) は(a) の
曲がり部の構成を示す部分斜視図である。FIG. 1 (a) shows a configuration of a first embodiment of an exhaust manifold for an internal combustion engine according to the present invention, in which an upper manifold is removed from an exhaust manifold formed by joining an upper manifold and a lower manifold. FIG. 3B is a partial perspective view showing the configuration of the bent portion of FIG.

【図２】(a) は本発明における応力集中部と熱処理部に
おける全歪に対する応力特性を示す特性図、(b) は従来
の応力集中部と応力非集中部における全歪に対する応力
特性を示す特性図である。FIG. 2 (a) is a characteristic diagram showing a stress characteristic with respect to a total strain in a stress concentration part and a heat treatment part in the present invention, and FIG. 2 (b) shows a stress characteristic with respect to a total strain in a conventional stress concentration part and a stress non-concentration part. It is a characteristic diagram.

【図３】(a) は本発明の第２の実施例における排気マニ
ホールドを内燃機関への取付側から見た正面図、(b) は
(a) の排気マニホールドの機関本体への取付状態を示す
側面図、(c) は(a) のＱ部の部分拡大断面図である。FIG. 3A is a front view of an exhaust manifold according to a second embodiment of the present invention as viewed from a side where the exhaust manifold is attached to an internal combustion engine, and FIG.
(a) is a side view showing the state of attachment of the exhaust manifold to the engine body, and (c) is a partially enlarged cross-sectional view of a Q part of (a).

【図４】(a) は排気マニホールドが継手によって出口側
フランジに接続される場合の第２の実施例における熱処
理を説明する図、(b) は(a) の手前側にあった排気マニ
ホールドを取り去った図である。FIG. 4 (a) is a view for explaining the heat treatment in the second embodiment in a case where the exhaust manifold is connected to the outlet flange by a joint, and FIG. 4 (b) is a view showing the exhaust manifold located on the front side of FIG. It is a figure removed.

【図５】上側マニホールドと下側マニホールドとを溶接
してなる最中型構造の排気マニホールドにおける本発明
の第３の実施例を説明するものであり、(a) は熱処理部
の位置を示す排気マニホールドの断面図、(b) は熱処理
実行時と非実行時における(a) の部位の高温変形を比較
して示す断面図、(c) は(a) の熱処理部を設ける位置を
示す排気マニホールドの一部切り欠き斜視図である。FIG. 5 is a view for explaining a third embodiment of the present invention in an exhaust manifold having a middle-sized structure in which an upper manifold and a lower manifold are welded, and (a) illustrates an exhaust manifold indicating a position of a heat treatment unit. (B) is a cross-sectional view showing the high-temperature deformation of the part (a) when heat treatment is performed and when heat treatment is not performed, and (c) is a cross-sectional view of the exhaust manifold showing the position where the heat treatment part is provided in (a). It is a partially cutaway perspective view.

【図６】上側マニホールドと下側マニホールドとを溶接
してなる最中型構造の排気マニホールドにおける本発明
の第４の実施例を説明するものであり、(a) は熱処理部
の位置を示す排気マニホールドの断面図、(b) は熱処理
実行時と非実行時における(a) の部位の高温変形を比較
して示す断面図、(c) は(a) の熱処理部を設ける位置を
示す排気マニホールドの一部切り欠き斜視図である。FIG. 6 is a view for explaining a fourth embodiment of the present invention in an exhaust manifold having a middle structure in which an upper manifold and a lower manifold are welded, wherein (a) illustrates an exhaust manifold indicating a position of a heat treatment unit; (B) is a cross-sectional view showing the high-temperature deformation of the part (a) when heat treatment is performed and when heat treatment is not performed, and (c) is a cross-sectional view of the exhaust manifold showing the position where the heat treatment part is provided in (a). It is a partially cutaway perspective view.

【図７】上側マニホールドと下側マニホールドとを溶接
してなる最中型構造の排気マニホールドにおける本発明
の第５の実施例を説明するものであり、熱処理部を設け
る位置を示す排気マニホールドの一部切り欠き斜視図で
ある。FIG. 7 is a view for explaining a fifth embodiment of the present invention in an exhaust manifold having a middle structure in which an upper manifold and a lower manifold are welded, and a part of the exhaust manifold showing a position where a heat treatment section is provided; It is a notch perspective view.

【図８】(a) は上側マニホールドと下側マニホールドと
を溶接してなる最中型構造の排気マニホールドにおける
本発明の排気マニホールドの製造方法の排気通路製造工
程を示す図、(b) は熱処理工程を示す図である。FIG. 8 (a) is a view showing an exhaust passage manufacturing step of the exhaust manifold manufacturing method of the present invention in a middle-sized exhaust manifold formed by welding an upper manifold and a lower manifold, and FIG. 8 (b) is a heat treatment step. FIG.

【図９】(a) は加熱と冷却に時間差を設ける場合の加熱
時間と冷却時間の一例を説明する線図、(b) は熱処理部
とその近傍における温度分布を説明する線図である。9A is a diagram illustrating an example of a heating time and a cooling time in a case where a time difference is provided between heating and cooling, and FIG. 9B is a diagram illustrating a temperature distribution in a heat treatment unit and its vicinity.

【図１０】上側マニホールドと下側マニホールドとを溶
接してなる最中型構造の排気マニホールドにおける本発
明の排気マニホールドの製造方法のフランジ取付工程を
示す図である。FIG. 10 is a view showing a flange mounting step of the method for manufacturing an exhaust manifold of the present invention in an exhaust manifold having a middle structure formed by welding an upper manifold and a lower manifold.

【図１１】(a) は従来の上側マニホールドと下側マニホ
ールドとを溶接してなる最中型構造の排気マニホールド
における熱変形を示す図、(b) は(a) の曲がり部におけ
る亀裂の発生を説明する部分斜視図である。FIG. 11 (a) is a diagram showing thermal deformation in a conventional mid-sized exhaust manifold formed by welding a conventional upper manifold and a lower manifold, and FIG. 11 (b) is a diagram showing the occurrence of a crack in a bent portion of FIG. 11 (a). It is a partial perspective view explaining.

【図１２】(a) は図１１(a) のＡ部における高温時の変
形を説明する断面図、(b) は図１１(a) のＢ部における
高温時の変形を説明する断面図、(c) は図１１(a) のＣ
部における高温時の変形を説明する断面図である。12A is a cross-sectional view for explaining the deformation at the time of high temperature in the portion A of FIG. 11A, FIG. 12B is a cross-sectional view for explaining the deformation at the time of high temperature in the portion B of FIG. (c) is C in FIG.
It is sectional drawing explaining deformation | transformation at the time of high temperature in a part.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…上側排気マニホールド ２…下側排気マニホールド ３…排気マニホールド本管 ４…入口側フランジ ５…出口側フランジ ６…鍔部 ７…曲がり部 ８…溶接ビード ９…固定部材 １０…機関本体 １１…継手 １３…リブ １４…仕切板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Upper exhaust manifold 2 ... Lower exhaust manifold 3 ... Exhaust manifold main pipe 4 ... Inlet side flange 5 ... Outlet side flange 6 ... Flange part 7 ... Bending part 8 ... Weld bead 9 ... Fixing member 10 ... Engine body 11 ... Joint 13 ... rib 14 ... partition plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 7/10 F01N 7/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. ⁶ , DB name) F01N 7/10 F01N 7/18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 内燃機関の排気ポートから排出される排
気ガスを排気パイプに導く排気ガス通路が、ステンレス
製の板金、或いはステンレス製のパイプを溶接すること
により構成される内燃機関の排気マニホールドにおい
て、 排気ガスの熱による温度勾配により高い歪が発生し、熱
疲労亀裂が起こり易い排気マニホールドの部位に近接す
る部位に、予め熱処理を施すことによって材料強度を低
下させた部分を形成したことを特徴とする内燃機関の排
気マニホールド。In an exhaust manifold of an internal combustion engine, an exhaust gas passage for guiding exhaust gas discharged from an exhaust port of the internal combustion engine to an exhaust pipe is formed by welding a stainless steel plate or a stainless steel pipe. High heat distortion caused by the heat of the exhaust gas causes high strain, and a part where the material strength has been reduced by applying heat treatment in advance to the part near the part of the exhaust manifold where thermal fatigue cracks are likely to occur. An exhaust manifold for an internal combustion engine. 【請求項２】 前記排気マニホールドの内燃機関のシリ
ンダヘッド、または排気パイプと連結する部分に、連結
用のフランジを接続したことを特徴とする請求項１に記
載の内燃機関の排気マニホールド。2. An exhaust manifold for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a connecting flange is connected to a portion of the exhaust manifold that is connected to a cylinder head or an exhaust pipe of the internal combustion engine. 【請求項３】 ステンレス製の板金、或いはステンレス
製のパイプを溶接することにより排気通路を作る排気通
路製造工程と、 この排気通路における高い歪が発生する部位に近接する
部位を、予め熱処理する熱処理工程と、 熱処理した排気マニホールドに、前記シリンダヘッド、
または排気パイプとの連結用のフランジを接続するフラ
ンジ接続工程と、 を備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の
排気マニホールドの製造方法。3. An exhaust passage manufacturing process for forming an exhaust passage by welding a stainless steel plate or a stainless steel pipe, and a heat treatment for preliminarily heat-treating a portion of the exhaust passage close to a portion where high strain occurs. And a heat treatment of the exhaust manifold, the cylinder head,
3. The method for manufacturing an exhaust manifold for an internal combustion engine according to claim 2, further comprising: a flange connection step of connecting a flange for connection with an exhaust pipe.