JP3857769B2 - 二重管型排気マニホールド - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用エンジンのシリンダヘッドに取り付けられる排気マニホールドに係わり、特に、外管と内管との二重構造を備えた二重管型排気マニホールドに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動車の排気通路に触媒コンバータを配置し、この触媒コンバータにより、排ガス中に含まれる有害な一酸化炭素(CO),炭化水素(HC),窒素酸化物(NOx)を浄化させることが行われている。
また、排ガスの低温時には、触媒コンバータの触媒活性が低下することが知られており、特に、排気通路が冷えているエンジン始動時には、排ガスが十分に浄化されない虞があった。
【0003】
このため、近時、排気マニホールドを二重構造として断熱用空間を形成し、排ガスの温度の低下を防止した二重管型排気マニホールドが開発されている。
図4は、このような二重管型排気マニホールドの一例を示しており、長尺状の外管1には、所定間隔を置いて突出部1aが4箇所形成されている。
【0004】
これらの突出部1aの開口端には、それぞれシリンダヘッド取付用のフランジ3が溶接されている。
また、外管1の長尺方向の開口端には、触媒コンバータ取付用のフランジ5が溶接されている。
さらに、外管1の内側には、断熱用空間7を介して外管1より一回り小さい内管9が配置されている。
【0005】
また、外管1のフランジ5に近接する位置には、外管貫通穴1bが形成され、この外管貫通穴1bを覆って、酸素センサ取付穴11aを有するボス11が配置されている。
さらに、図5に示すように、内管9の酸素センサ取付穴11aの軸長上には、内管貫通穴9aが形成されている。
【0006】
また、内管貫通穴9aの内管開口縁部9bが、外管貫通穴1bに向けて突出し、突出した内管9の先端面9cが、外管1を押圧して外管1に密着され、断熱用空間7が密閉されている。
そして、ボス11の外周が、外管1に溶接13されている。
また、外管1および内管9は、それぞれ横断面半円状の部品1c,1dおよび9d,9eを接合部1eおよび9fで突き合わせ、この接合部1e,9fを同時に溶接15することで形成されている。
【0007】
上述した二重管型排気マニホールドでは、外管1と内管9との間に形成した断熱用空間7の断熱作用により、排ガスの温度の低下が防止される。
そして、排気通路が冷えているエンジン始動時にも、触媒活性を低下させることなく、排ガスが浄化される。
また、エンジンの始動,停止により、内管9が円周方向に熱膨張あるいは熱収縮した際には、内管9の先端面9cが、外管1を押圧した状態で外管1に沿って移動し、内管9の内管貫通穴9a付近での局部的な熱応力が緩和される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の二重管型排気マニホールドでは、内管貫通穴9aの内管開口縁部9bを、外管貫通穴1bに向けて突出させ、突出した内管9の先端面9cを外管1に押圧して密着しているため、ボス11を外管1に溶接13する際に、ビード13aが内管9の先端面9cまで形成され、内管9が外管1に溶接13されてしまうという問題があった。
【0009】
また、図6に示すように、ビード13aにより、内管9が外管1に溶接13されると、エンジンの始動,停止による内管9の円周方向への熱膨張あるいは熱収縮による熱応力が、ビード13a部に集中し、内管9に亀裂17が入るという問題があった。
さらに、内管9に亀裂17が入ると、断熱用空間7の断熱効果が低減し、エンジンの始動時に、排ガスが冷却され、触媒コンバータの触媒活性が低下し、有害物質が浄化されることなく大気中に放出されてしまう虞があった。
【0010】
また、図7に示すように、溶接13全体に亀裂17が入ると、外気が直接排気通路内に入り込むため、エンジン暖気後も排ガスが冷却され、有害物質が浄化されることなく大気中に放出されてしまう虞があった。
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、簡易な構造で、熱応力による内管および外管の亀裂の発生を防止することのできる二重管型排気マニホールドを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1の二重管型排気マニホールドは、断面円形状の外管と、前記外管の内面に沿って断熱用空間を介して配置される断面円形状の内管とを備え、前記外管と前記内管とに、それぞれ前記外管と前記内管とを連通する外管貫通穴と内管貫通穴とを形成し、前記外管の前記外管貫通穴の開口部に、機器取付穴を有するボスを溶接してなる二重管型排気マニホールドにおいて、前記内管の前記内管貫通穴の周囲における前記外管に沿って湾曲する部分に、前記外管に向けて突出する環状突出部を一体形成し、前記環状突出部の頂部を、前記外管における前記ボスの溶接部より外側の位置に、前記外管の内面に沿って移動自在に密着してなることを特徴とする。
【0012】
(作用)
請求項1の二重管型排気マニホールドでは、内管の内管貫通穴の周囲に、外管に向けて突出する環状突出部が一体形成され、この環状突出部の頂部が、外管の溶接部の外側を押圧して密着される。
そして、外管と内管との間に形成される断熱用空間が、外管と内管の環状突出部とにより密閉され、高い断熱性が保持される。
【0013】
また、内管が円周方向に熱膨張あるいは熱収縮した際には、環状突出部の頂部が外管を押圧した状態で外管に沿って移動し、内管に発生する局部的な熱応力が緩和される。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【0015】
図1および図2は、本発明の二重管型排気マニホールドの一実施形態を示しており、図1は、図2の要部の詳細を示している。
図2において、符号21は、例えば、肉厚1.5mmのステンレス鋼等からなる外管である。
外管21は、長尺状をしており、所定間隔を置いて円管状の突出部21aが4箇所形成されている。
【0016】
これらの突出部21aの開口端には、それぞれシリンダヘッド取付用のフランジ23が溶接されている。
また、外管21の長尺方向の開口端には、触媒コンバータ取付用のフランジ25が溶接されている。
【0017】
さらに、外管21の内側には、断熱用空間27を介して外管21より一回り小さい、例えば、肉厚0.5〜0.8mmのステンレス鋼等からなる内管29が配置されている。
また、外管21のフランジ25に近接する位置には、円形形状の外管貫通穴21bが形成され、この外管貫通穴21bに、例えば、鋳鉄等からなる円柱状のボス31が配置されている。
【0018】
このボス31の中央には、雌ねじが形成される酸素センサ取付穴31aが形成されている。
さらに、図1に示すように、内管29の酸素センサ取付穴31aの軸長上には、円形形状の内管貫通穴29aが形成されている。
そして、内管29の内管貫通穴29aの周囲が、外管21に向けて断面長円状に突出される環状突出部29bが一体形成されている。
【0019】
また、この環状突出部29bの円弧状の頂部29cが、外管21を押圧して密着され、断熱用空間27が密閉されている。
さらに、ボス31の外周が、外管21に溶接33され、ビード33aが外管21およびボス31に形成されている。
また、図3に示すように、外管21および内管29は、プレス加工等により形成される横断面半円状の部品21c,21dおよび29d,29eを、接合部21eおよび29fで突き合わせ、この接合部21eおよび29fを同時に溶接35することで形成されている。
【0020】
上述した二重管型排気マニホールドでは、外管21と内管29との間に形成した断熱用空間27の断熱作用により、排ガスの温度の低下が防止される。
そして、排気通路が冷えているエンジン始動時にも、触媒活性を低下させることなく、排ガスが浄化される。
【0021】
また、エンジンの始動,停止により、内管29が円周方向に熱膨張あるいは熱収縮した際には、内管29の環状突出部29bの頂部29cが、外管21を押圧した状態で外管21に沿って移動し、内管29の局部的な熱応力が緩和される。以上のように構成された二重管型排気マニホールドでは、内管の内管貫通穴29aの周囲に、外管21に向けて突出する環状突出部29bを一体形成し、外管21の溶接33部の外側を、この環状突出部29bの頂部29cにより押圧して密着したので、外管21と内管29との密着位置が、ビード33aにより溶接されることがなく、内管29が外管21を押圧した状態で移動自在となる。
【0022】
したがって、エンジンの始動,停止により、内管29が円周方向に熱膨張あるいは熱収縮した際にも、内管29の環状突出部29bの頂部29cが、外管21に沿って移動することができるので、内管29に発生したの局部的な熱応力が緩和され、熱応力による内管29の亀裂の発生を防止することができる。
さらに、ボス31と外管21との溶接33の位置が、内管29と直接接しておらず、断熱用空間27を介しているので、排ガスの熱による局部的な熱応力が、溶接33部分に発生することがなく、溶接33部分に亀裂が発生することを防止することができる。
【0023】
そして、内管29の環状突出部29bと外管21とにより、断熱用空間27を密閉することができるので、高い断熱性を保持することができる。
なお、上述した実施形態では、外管21の肉厚を1.5mm、内管29の肉厚を0.5〜0.8mmにした例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、外管21の肉厚を1.2mm、内管29の肉厚を0.4mmにしても良い。
【0024】
また、上述した実施形態では、外管21をステンレス鋼で形成した例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、鋳鉄あるいはアルミニウム合金等で形成しても良い。
【0025】
そして、上述した実施形態では、内管29をステンレス鋼で形成した例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム合金等で形成しても良い。
さらに、上述した実施形態では、ボス31を外管貫通穴21bに挿入し、溶接33した例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、ボス31を外管貫通穴21bを覆って外管21上に配置し、溶接33しても良い。
【0026】
そして、上述した実施形態では、予め突出部21aが形成される横断面半円状の部品21c,21dを接合部21eで突き合わせて、外管21の突出部21aを形成した例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、油圧等を利用する一般にバルジ加工と称される方法により、突出部21aを形成しても良い。
【0027】
さらに、上述した実施形態では、ボス31に酸素センサ取付穴31aを形成した例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものでなく、例えば、温度センサ取付穴を形成しても良く、あるいは、バイパスパイプ取付穴を形成しても良い。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の二重管型排気マニホールドでは、内管貫通穴の周囲に、外管に向けて突出する環状突出部を一体形成し、外管の溶接部の外側を、この環状突出部の頂部により押圧して密着したので、外管と内管との密着位置が、ビードにより溶接されることがなく、内管が外管を押圧した状態で移動自在になる。
【0029】
したがって、簡易な構造で、エンジンの始動,停止により、内管が円周方向に熱膨張あるいは熱収縮した際にも、内管に発生した局部的な熱応力を緩和することができ、熱応力による内管および外管の亀裂の発生を防止することができる。また、外管と内管とで断熱用空間を密閉したので、高い断熱性を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図2の要部の詳細を示す斜視図である。
【図2】 本発明の二重管型排気マニホールドの一実施形態を示す側面図である。
【図3】 図2のIII−III線に沿う断面図である。
【図4】 従来の二重管型排気マニホールドを示す側面図である。
【図5】 図4の VI − VI 線に沿う断面図である。
【図6】 内管に亀裂が生じた状態を示す断面図である。
【図7】 外管および内管に亀裂が生じた状態を示す断面図である。
Claims (1)
- 断面円形状の外管(21)と、前記外管(21)の内面に沿って断熱用空間(27)を介して配置される断面円形状の内管(29)とを備え、前記外管(21)と前記内管(29)とに、それぞれ前記外管(21)と前記内管(29)とを連通する外管貫通穴(21b)と内管貫通穴(29a)とを形成し、前記外管(21)の前記外管貫通穴(21b)の開口部に、機器取付穴(31a)を有するボス(31)を溶接してなる二重管型排気マニホールドにおいて、
前記内管(29)の前記内管貫通穴(29a)の周囲における前記外管に沿って湾曲する部分に、前記外管(21)に向けて突出する環状突出部(29b)を一体形成し、前記環状突出部(29b)の頂部(29c)を、前記外管(21)における前記ボス(31)の溶接部(33)より外側の位置に、前記外管の内面に沿って移動自在に密着してなることを特徴とする二重管型排気マニホールド。
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