JPH07317540A - 薄肉二重管型排気マニホールド - Google Patents
薄肉二重管型排気マニホールドInfo
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- JPH07317540A JPH07317540A JP6115061A JP11506194A JPH07317540A JP H07317540 A JPH07317540 A JP H07317540A JP 6115061 A JP6115061 A JP 6115061A JP 11506194 A JP11506194 A JP 11506194A JP H07317540 A JPH07317540 A JP H07317540A
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- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
- F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01N2260/10—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for avoiding stress caused by expansions or contractions due to temperature variations
-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F2001/008—Stress problems, especially related to thermal stress
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、エンジンのシリンダヘッドに取り
付けられる薄肉二重管型排気マニホールドに関し、排気
ガスの熱変化に応じて内管の熱応力を低減し、耐久性を
向上させることを目的とする。 【構成】 内管８にビード部１３，１５，１７，２８，
２９，３３が形成されている。
付けられる薄肉二重管型排気マニホールドに関し、排気
ガスの熱変化に応じて内管の熱応力を低減し、耐久性を
向上させることを目的とする。 【構成】 内管８にビード部１３，１５，１７，２８，
２９，３３が形成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのシリンダヘ
ッドに取り付けられる薄肉二重管型排気マニホールドに
関する。
ッドに取り付けられる薄肉二重管型排気マニホールドに
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、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の下流の排気系には金属
触媒コンバータが装着される。金属触媒コンバータは、
エンジン運転開始時に該金属触媒コンバータ内の触媒担
体を急速に加熱して暖めることが要求される。従って、
金属触媒コンバータの上流の排気ガスは高温に保持する
ことが要求される。
り付けられる排気マニホールドの下流の排気系には金属
触媒コンバータが装着される。金属触媒コンバータは、
エンジン運転開始時に該金属触媒コンバータ内の触媒担
体を急速に加熱して暖めることが要求される。従って、
金属触媒コンバータの上流の排気ガスは高温に保持する
ことが要求される。
【０００３】ここで、排気マニホールドの外壁面は外気
と同じ常温の温度であり、排気マニホールドの内壁面は
高温の排気ガスに晒され、排気ガスの熱は排気マニホー
ルドに伝達されるが、排気マニホールドの内壁面は排気
ガスとほぼ同じ温度になっている。排気マニホールドの
板厚が厚いと、熱容量が大きく、排気ガスの熱量は排気
マニホールドに伝達し易く、従って、排気マニホールド
の内壁面に排気ガスの熱が伝達されることにより、排気
ガスの温度低下が顕著となる。
と同じ常温の温度であり、排気マニホールドの内壁面は
高温の排気ガスに晒され、排気ガスの熱は排気マニホー
ルドに伝達されるが、排気マニホールドの内壁面は排気
ガスとほぼ同じ温度になっている。排気マニホールドの
板厚が厚いと、熱容量が大きく、排気ガスの熱量は排気
マニホールドに伝達し易く、従って、排気マニホールド
の内壁面に排気ガスの熱が伝達されることにより、排気
ガスの温度低下が顕著となる。
【０００４】そこで、排気マニホールドの内壁面への排
気ガスの熱伝達量を少なくするため、熱容量の小さい内
管を外管とは熱的に分離して設ける構造の薄肉二重管型
の排気マニホールドが例えば図９に示すように知られて
いる。
気ガスの熱伝達量を少なくするため、熱容量の小さい内
管を外管とは熱的に分離して設ける構造の薄肉二重管型
の排気マニホールドが例えば図９に示すように知られて
いる。
【０００５】図において、符号１０１は薄肉二重管型排
気マニホールドで、薄肉二重メインパイプ１０２と、複
数の薄肉二重ブランチパイプ１０３，１０４，１０５
と、薄肉二重メインパイプ１０２の中央部の接続部１０
２Ａに連結された合流管１０６と、薄肉二重ブランチパ
イプ１０３，１０４，１０５の先端にそれぞれ固着され
た流入側フランジ１０３Ａ，１０４Ａ，１０５Ａと、合
流管１０６の先端に設けられた流出側フランジ１０７と
から構成されている。流入側フランジ１０３Ａ，１０４
Ａ，１０５Ａの各開口はシリンダヘッド（図示せず）の
ポートに連通している。流出側フランジ１０７は排気管
（図示せず）に連結されている。
気マニホールドで、薄肉二重メインパイプ１０２と、複
数の薄肉二重ブランチパイプ１０３，１０４，１０５
と、薄肉二重メインパイプ１０２の中央部の接続部１０
２Ａに連結された合流管１０６と、薄肉二重ブランチパ
イプ１０３，１０４，１０５の先端にそれぞれ固着され
た流入側フランジ１０３Ａ，１０４Ａ，１０５Ａと、合
流管１０６の先端に設けられた流出側フランジ１０７と
から構成されている。流入側フランジ１０３Ａ，１０４
Ａ，１０５Ａの各開口はシリンダヘッド（図示せず）の
ポートに連通している。流出側フランジ１０７は排気管
（図示せず）に連結されている。
【０００６】そして、薄肉二重メインパイプ１０２及び
薄肉二重ブランチパイプ１０３，１０４，１０５は、内
管１０８と外管１０９の間に隙間１１０を形成してなる
二重管１１１として構成される。
薄肉二重ブランチパイプ１０３，１０４，１０５は、内
管１０８と外管１０９の間に隙間１１０を形成してなる
二重管１１１として構成される。
【０００７】薄肉二重ブランチパイプ１０３，１０４，
１０５は、薄肉二重メインパイプ１０２の接続部１０２
Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄに連続して設けられている。内
管１０８の板厚（０．５ｍｍ）は外管１０９の板厚
（１．５ｍｍ）より薄くなっている。これにより、内管
１０８の熱容量を少なくし、排気ガスから奪う熱量を少
なくでき、排気ガスの温度の低下を防止している。
１０５は、薄肉二重メインパイプ１０２の接続部１０２
Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄに連続して設けられている。内
管１０８の板厚（０．５ｍｍ）は外管１０９の板厚
（１．５ｍｍ）より薄くなっている。これにより、内管
１０８の熱容量を少なくし、排気ガスから奪う熱量を少
なくでき、排気ガスの温度の低下を防止している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の薄肉
二重管型排気マニホールド１０１にあっては、排気ガス
が薄肉二重ブランチパイプ１０３，１０４，１０５に流
れ込んで、内管１０８の熱応力が局部的に大きくなる部
位（特に内管１０８に排気ガスが所定の角度で当たる部
位）に、二点鎖線で示す第１ヒートスポット部１１２，
第２ヒートスポット部１１３，第３ヒートスポット部１
１４が生じる。これらの第１ヒートスポット部１１２，
第２ヒートスポット部１１３，第３ヒートスポット部１
１４及びその付近では、排気ガスの熱変化による熱応力
が局部的に繰り返して発生し、亀裂が発生し、耐久性に
劣っていた。
二重管型排気マニホールド１０１にあっては、排気ガス
が薄肉二重ブランチパイプ１０３，１０４，１０５に流
れ込んで、内管１０８の熱応力が局部的に大きくなる部
位（特に内管１０８に排気ガスが所定の角度で当たる部
位）に、二点鎖線で示す第１ヒートスポット部１１２，
第２ヒートスポット部１１３，第３ヒートスポット部１
１４が生じる。これらの第１ヒートスポット部１１２，
第２ヒートスポット部１１３，第３ヒートスポット部１
１４及びその付近では、排気ガスの熱変化による熱応力
が局部的に繰り返して発生し、亀裂が発生し、耐久性に
劣っていた。
【０００９】なお、排気ガスの熱変化は次のように繰り
返して発生する。エンジンの非アイドリング状態には、
高温の排気ガスが、二重管１１１の内管１０８の第１ヒ
ートスポット部１１２，第２ヒートスポット部１１３，
第３ヒートスポット部１１４に当たり、第１ヒートスポ
ット部１１２，第２ヒートスポット部１１３，第３ヒー
トスポット部１１４及びその付近の温度が高くなる。エ
ンジンのアイドリング状態には、低温の排気ガスが、二
重管１１１の内管１０８の第１ヒートスポット部１１
２，第２ヒートスポット部１１３，第３ヒートスポット
部１１４に当たり、第１ヒートスポット部１１２，第２
ヒートスポット部１１３，第３ヒートスポット部１１４
及びその付近の温度が冷却される。
返して発生する。エンジンの非アイドリング状態には、
高温の排気ガスが、二重管１１１の内管１０８の第１ヒ
ートスポット部１１２，第２ヒートスポット部１１３，
第３ヒートスポット部１１４に当たり、第１ヒートスポ
ット部１１２，第２ヒートスポット部１１３，第３ヒー
トスポット部１１４及びその付近の温度が高くなる。エ
ンジンのアイドリング状態には、低温の排気ガスが、二
重管１１１の内管１０８の第１ヒートスポット部１１
２，第２ヒートスポット部１１３，第３ヒートスポット
部１１４に当たり、第１ヒートスポット部１１２，第２
ヒートスポット部１１３，第３ヒートスポット部１１４
及びその付近の温度が冷却される。
【００１０】また、一重管型の排気マニホールドとし
て、特開平３−１１５７１９号公報に示すものが知られ
ている（図１０に図示）。図において、排気マニホール
ド２０１は、メインパイプ２０２と、メインパイプ２０
２の接続部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃに設けられた
ブランチパイプ２０４，２０５，２０６とを有してい
る。ブランチパイプ２０４，２０５，２０６はシリンダ
ヘッドのポートに連通する。メインパイプ２０２の壁面
には、複数の凹状部２０７が形成されている。複数の凹
状部２０７により、メインパイプ２０２の熱応力が緩和
される。
て、特開平３−１１５７１９号公報に示すものが知られ
ている（図１０に図示）。図において、排気マニホール
ド２０１は、メインパイプ２０２と、メインパイプ２０
２の接続部２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃに設けられた
ブランチパイプ２０４，２０５，２０６とを有してい
る。ブランチパイプ２０４，２０５，２０６はシリンダ
ヘッドのポートに連通する。メインパイプ２０２の壁面
には、複数の凹状部２０７が形成されている。複数の凹
状部２０７により、メインパイプ２０２の熱応力が緩和
される。
【００１１】これと比較して上記の薄肉二重管型排気マ
ニホールド１０１では、二重管１１１を使用しているこ
とから、一重管型の排気マニホールド２０１よりもその
内管１０８の熱応力が大きく、顕著であるという特有の
問題を発生させている。以下、説明する。
ニホールド１０１では、二重管１１１を使用しているこ
とから、一重管型の排気マニホールド２０１よりもその
内管１０８の熱応力が大きく、顕著であるという特有の
問題を発生させている。以下、説明する。
【００１２】先ず、排気ガスの熱変化による繰り返しの
熱応力が発生する点は、薄肉二重管型排気マニホールド
１０１と一重管型の排気マニホールド２０１は同じであ
る。ここで、薄肉二重管型排気マニホールド１０１の二
重管１１１の内管１０８は板厚が薄く、且つ、隙間１１
０が断熱層の役割を果たしていることから、板厚方向で
の温度勾配が一定で、外気温度と排気ガスの温度の差異
が大きくても、排気ガスの温度とほぼ同じになってい
る。外気温度と排気ガスの温度の差異がそのまま二重管
１１１の内管１０８に表れる。
熱応力が発生する点は、薄肉二重管型排気マニホールド
１０１と一重管型の排気マニホールド２０１は同じであ
る。ここで、薄肉二重管型排気マニホールド１０１の二
重管１１１の内管１０８は板厚が薄く、且つ、隙間１１
０が断熱層の役割を果たしていることから、板厚方向で
の温度勾配が一定で、外気温度と排気ガスの温度の差異
が大きくても、排気ガスの温度とほぼ同じになってい
る。外気温度と排気ガスの温度の差異がそのまま二重管
１１１の内管１０８に表れる。
【００１３】一方、一重管型の排気マニホールド２０１
は、板厚方向で温度勾配が大きくなっており、メインパ
イプ２０２の温度は、排気ガスの温度より低くなってい
る。外気温度と排気ガスの温度の差異がメインパイプ２
０２にそのまま表われない。
は、板厚方向で温度勾配が大きくなっており、メインパ
イプ２０２の温度は、排気ガスの温度より低くなってい
る。外気温度と排気ガスの温度の差異がメインパイプ２
０２にそのまま表われない。
【００１４】上述の条件の下、排気ガスの温度が例えば
９００℃→７００℃に変化する場合で説明すると、薄肉
二重管型排気マニホールド１０１では、二重管１１１の
内管１０８の温度は９００℃→７００℃に変化し、排気
ガスの温度の変化がそのまま内管１０８の温度変化とし
て生じることになる。一方、一重管型の排気マニホール
ド２０１では、メインパイプ２０２の温度は排気ガスの
温度である９００℃より低い８００℃とすれば、排気ガ
スの温度が例えば９００℃→７００℃に変化しても、温
度差２００℃がそのままメインパイプ２０２に伝達され
ることなく、メインパイプ２０２の温度変化が２００℃
よりも少なくなっており、従って、薄肉二重管型排気マ
ニホールド１０１の内管１０８の温度変化よりも温度変
化が少なく、熱応力も少ないことになる。
９００℃→７００℃に変化する場合で説明すると、薄肉
二重管型排気マニホールド１０１では、二重管１１１の
内管１０８の温度は９００℃→７００℃に変化し、排気
ガスの温度の変化がそのまま内管１０８の温度変化とし
て生じることになる。一方、一重管型の排気マニホール
ド２０１では、メインパイプ２０２の温度は排気ガスの
温度である９００℃より低い８００℃とすれば、排気ガ
スの温度が例えば９００℃→７００℃に変化しても、温
度差２００℃がそのままメインパイプ２０２に伝達され
ることなく、メインパイプ２０２の温度変化が２００℃
よりも少なくなっており、従って、薄肉二重管型排気マ
ニホールド１０１の内管１０８の温度変化よりも温度変
化が少なく、熱応力も少ないことになる。
【００１５】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、排気ガスの熱変化に応じ
て内管の熱応力を低減し、耐久性を向上させることがで
きる薄肉二重管型排気マニホールドを提供することであ
る。
なされたもので、その目的は、排気ガスの熱変化に応じ
て内管の熱応力を低減し、耐久性を向上させることがで
きる薄肉二重管型排気マニホールドを提供することであ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
内管と外管の間に隙間を形成してなる二重管を用いて構
成された所定の長さの薄肉二重メインパイプと、薄肉二
重メインパイプの接続部に設けられるとともにシリンダ
ヘッドのポートに連通し、前記二重管を用いて構成され
た薄肉二重ブランチパイプとを有する薄肉二重管型排気
マニホールドにおいて、内管にビード部が形成されてい
ることを特徴とする。
内管と外管の間に隙間を形成してなる二重管を用いて構
成された所定の長さの薄肉二重メインパイプと、薄肉二
重メインパイプの接続部に設けられるとともにシリンダ
ヘッドのポートに連通し、前記二重管を用いて構成され
た薄肉二重ブランチパイプとを有する薄肉二重管型排気
マニホールドにおいて、内管にビード部が形成されてい
ることを特徴とする。
【００１７】請求項２記載の発明は、内管と外管の間に
隙間を形成してなる二重管を用いて構成された所定の長
さの薄肉二重メインパイプと、薄肉二重メインパイプの
接続部に設けられるとともにシリンダヘッドのポートに
連通し、前記二重管を用いて構成された薄肉二重ブラン
チパイプとを有する薄肉二重管型排気マニホールドにお
いて、排気ガスが所定の角度で吹き付けられるヒートス
ポット部付近にビード部が形成されていることを特徴と
する。
隙間を形成してなる二重管を用いて構成された所定の長
さの薄肉二重メインパイプと、薄肉二重メインパイプの
接続部に設けられるとともにシリンダヘッドのポートに
連通し、前記二重管を用いて構成された薄肉二重ブラン
チパイプとを有する薄肉二重管型排気マニホールドにお
いて、排気ガスが所定の角度で吹き付けられるヒートス
ポット部付近にビード部が形成されていることを特徴と
する。
【００１８】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の薄肉二重管型排気マニホールドにおいて、内管の
板厚は外管の板厚より薄いことを特徴とする。請求項４
記載の発明は、請求項１記載の薄肉二重管型排気マニホ
ールドにおいて、ビード部は、内管のヒートスポット部
の周りにその温度分布と相似的に設けられていることを
特徴とする。
記載の薄肉二重管型排気マニホールドにおいて、内管の
板厚は外管の板厚より薄いことを特徴とする。請求項４
記載の発明は、請求項１記載の薄肉二重管型排気マニホ
ールドにおいて、ビード部は、内管のヒートスポット部
の周りにその温度分布と相似的に設けられていることを
特徴とする。
【００１９】請求項５記載の発明は、請求項１または２
記載の薄肉二重管型排気マニホールドにおいて、ビード
部のアール形状は、その山高さの寸法に対して曲率半径
寸法が２倍以上となっている形状であることを特徴とす
る。
記載の薄肉二重管型排気マニホールドにおいて、ビード
部のアール形状は、その山高さの寸法に対して曲率半径
寸法が２倍以上となっている形状であることを特徴とす
る。
【００２０】請求項６記載の発明は、請求項１または２
記載の薄肉二重管型排気マニホールドにおいて、薄肉二
重メインパイプの内管には、長手方向に沿って伸縮する
環状ビードが形成されていることを特徴とする。
記載の薄肉二重管型排気マニホールドにおいて、薄肉二
重メインパイプの内管には、長手方向に沿って伸縮する
環状ビードが形成されていることを特徴とする。
【００２１】
【作用】請求項１記載の発明においては、エンジンの非
アイドリング状態には、高温の排気ガスが内管に所定の
角度で吹き付けられ、局部的に内管に熱応力が発生しよ
うとする。
アイドリング状態には、高温の排気ガスが内管に所定の
角度で吹き付けられ、局部的に内管に熱応力が発生しよ
うとする。
【００２２】かかる状態において、排気ガスの熱変化に
応じて内管にビード部が伸縮する。従って、ビード部に
より内管の熱応力が低減される。請求項２記載の発明に
おいては、エンジンの非アイドリング状態には、高温の
排気ガスが内管に所定の角度で吹き付けられてヒートス
ポット部が生じ、内管のヒートスポット部付近の温度が
高くなる。
応じて内管にビード部が伸縮する。従って、ビード部に
より内管の熱応力が低減される。請求項２記載の発明に
おいては、エンジンの非アイドリング状態には、高温の
排気ガスが内管に所定の角度で吹き付けられてヒートス
ポット部が生じ、内管のヒートスポット部付近の温度が
高くなる。
【００２３】エンジンのアイドリング状態には、低温の
排気ガスが二重管の内管に当たり、内管のヒートスポッ
ト部付近の温度が冷却される。そして、ヒートスポット
部及びその付近の温度変化の繰り返しにより、ヒートス
ポット部及びその付近は、局部的に熱応力が発生しよう
とする。
排気ガスが二重管の内管に当たり、内管のヒートスポッ
ト部付近の温度が冷却される。そして、ヒートスポット
部及びその付近の温度変化の繰り返しにより、ヒートス
ポット部及びその付近は、局部的に熱応力が発生しよう
とする。
【００２４】かかる状態において、排気ガスの熱変化に
応じてビード部が伸縮する。従って、ビード部により、
ヒートスポット部の熱応力が低減される。請求項３記載
の発明においては、内管の板厚は外管の板厚より薄いの
で、内管の熱容量が小さく、内管が排気ガスから奪う熱
量が少ない。従って、排気ガスの温度の低下が防止され
る。
応じてビード部が伸縮する。従って、ビード部により、
ヒートスポット部の熱応力が低減される。請求項３記載
の発明においては、内管の板厚は外管の板厚より薄いの
で、内管の熱容量が小さく、内管が排気ガスから奪う熱
量が少ない。従って、排気ガスの温度の低下が防止され
る。
【００２５】請求項４記載の発明においては、ビード部
は、内管のヒートスポット部の周りにその温度分布と相
似的に設けられているので、ビード部における熱変形を
均一にでき、無理な熱応力が作用することが防止され
る。
は、内管のヒートスポット部の周りにその温度分布と相
似的に設けられているので、ビード部における熱変形を
均一にでき、無理な熱応力が作用することが防止され
る。
【００２６】請求項５記載の発明においては、ビード部
のアール形状は、その山高さの寸法に対して曲率半径寸
法が２倍以上となっている形状であるので、ビード部の
単位面積当たりの熱応力が小さくなり、熱応力集中が緩
和される。
のアール形状は、その山高さの寸法に対して曲率半径寸
法が２倍以上となっている形状であるので、ビード部の
単位面積当たりの熱応力が小さくなり、熱応力集中が緩
和される。
【００２７】請求項６記載の発明においては、薄肉二重
メインパイプの内管には、長手方向に沿って伸縮する環
状ビードが形成されているので、内管の長手方向に沿っ
た全体的な熱応力が低減される。
メインパイプの内管には、長手方向に沿って伸縮する環
状ビードが形成されているので、内管の長手方向に沿っ
た全体的な熱応力が低減される。
【００２８】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。図１ないし図４は請求項２，３，４，５記載の
実施例に係わる薄肉二重管型排気マニホールドを示す。
明する。図１ないし図４は請求項２，３，４，５記載の
実施例に係わる薄肉二重管型排気マニホールドを示す。
【００２９】図において、符号１は本実施例に係わる薄
肉二重管型排気マニホールドで、薄肉二重メインパイプ
２と、３本の薄肉二重ブランチパイプ３，４，５と、薄
肉二重メインパイプ２の中央部の接続部２Ａに連結され
た合流管６と、薄肉二重ブランチパイプ３，４，５の先
端にそれぞれ固着された流入側フランジ３Ａ，４Ａ，５
Ａと、合流管６の先端に固着された流出側フランジ７と
から構成されている。流入側フランジ３Ａ，４Ａ，５Ａ
の各開口はシリンダヘッド（図示せず）のポートに連通
している。流出側フランジ７は排気管（図示せず）に連
結されている。
肉二重管型排気マニホールドで、薄肉二重メインパイプ
２と、３本の薄肉二重ブランチパイプ３，４，５と、薄
肉二重メインパイプ２の中央部の接続部２Ａに連結され
た合流管６と、薄肉二重ブランチパイプ３，４，５の先
端にそれぞれ固着された流入側フランジ３Ａ，４Ａ，５
Ａと、合流管６の先端に固着された流出側フランジ７と
から構成されている。流入側フランジ３Ａ，４Ａ，５Ａ
の各開口はシリンダヘッド（図示せず）のポートに連通
している。流出側フランジ７は排気管（図示せず）に連
結されている。
【００３０】そして、図４に示すように、薄肉二重メイ
ンパイプ２及び薄肉二重ブランチパイプ３，４，５は、
内管８（板厚：０．５ｍｍ）と外管９（板厚：１．５ｍ
ｍ）の間に環状隙間１０を形成してなる二重管１１とし
てそれぞれ構成されている。内管８は、一対の半割りイ
ンナシェル８Ａ，８Ｂの各両端を溶接で接合して構成さ
れる。外管９は、一対の半割りアウタシェル９Ａ，９Ｂ
の各両端を溶接で接合して構成される。
ンパイプ２及び薄肉二重ブランチパイプ３，４，５は、
内管８（板厚：０．５ｍｍ）と外管９（板厚：１．５ｍ
ｍ）の間に環状隙間１０を形成してなる二重管１１とし
てそれぞれ構成されている。内管８は、一対の半割りイ
ンナシェル８Ａ，８Ｂの各両端を溶接で接合して構成さ
れる。外管９は、一対の半割りアウタシェル９Ａ，９Ｂ
の各両端を溶接で接合して構成される。
【００３１】薄肉二重ブランチパイプ３，４，５は、薄
肉二重メインパイプ２の接続部２Ｂ，２Ｃ，２Ｄに連続
して設けられている。内管８の板厚（０．５ｍｍ）は外
管９の板厚（１．５ｍｍ）より薄くなっている。これに
より、内管８の熱容量を少なくし、排気ガスから奪う熱
量を少なくし、排気ガスの温度の低下が防止されてい
る。
肉二重メインパイプ２の接続部２Ｂ，２Ｃ，２Ｄに連続
して設けられている。内管８の板厚（０．５ｍｍ）は外
管９の板厚（１．５ｍｍ）より薄くなっている。これに
より、内管８の熱容量を少なくし、排気ガスから奪う熱
量を少なくし、排気ガスの温度の低下が防止されてい
る。
【００３２】図２の平面図に示すように、内管８は、薄
肉二重メインパイプ２の部分に相当するメイン内管８Ｃ
と、薄肉二重ブランチパイプ３，４，５の部分に相当し
てメイン内管８Ｃに連続するブランチ内管８Ｄ，８Ｅ，
８Ｆとから構成されている。
肉二重メインパイプ２の部分に相当するメイン内管８Ｃ
と、薄肉二重ブランチパイプ３，４，５の部分に相当し
てメイン内管８Ｃに連続するブランチ内管８Ｄ，８Ｅ，
８Ｆとから構成されている。
【００３３】図３の平面図に示すように、外管９は、薄
肉二重メインパイプ２の部分に相当するメイン外管９Ｃ
と、薄肉二重ブランチパイプ３，４，５の部分に相当し
てメイン外管９Ｃに連続するブランチ外管９Ｄ，９Ｅ，
９Ｆとから構成されている。
肉二重メインパイプ２の部分に相当するメイン外管９Ｃ
と、薄肉二重ブランチパイプ３，４，５の部分に相当し
てメイン外管９Ｃに連続するブランチ外管９Ｄ，９Ｅ，
９Ｆとから構成されている。
【００３４】そして、図２に示すように、内管８のブラ
ンチ内管８Ｄに流入された排気ガスＧ１が所定の角度で
吹き付けられる部位に第１ヒートスポット部１２が形成
され、内管８のブランチ内管８Ｅに流入された排気ガス
Ｇ２が略直角の角度で吹き付けられる部位に第２ヒート
スポット部１４が形成され、内管８のブランチ内管８Ｆ
に流入された排気ガスＧ３が所定の角度で吹き付けられ
る部位に第３ヒートスポット部１６が形成されている。
ンチ内管８Ｄに流入された排気ガスＧ１が所定の角度で
吹き付けられる部位に第１ヒートスポット部１２が形成
され、内管８のブランチ内管８Ｅに流入された排気ガス
Ｇ２が略直角の角度で吹き付けられる部位に第２ヒート
スポット部１４が形成され、内管８のブランチ内管８Ｆ
に流入された排気ガスＧ３が所定の角度で吹き付けられ
る部位に第３ヒートスポット部１６が形成されている。
【００３５】第１ヒートスポット部１２の周りに第１ビ
ード部１３が形成されている。第１ビード部１３は、内
管８の第１ヒートスポット部１２の周りに温度分布と相
似的に２つの環状輪１３Ａ，１３Ａを構成している。こ
れにより、第１ビード部１３における熱変形を均一にで
き、無理な熱応力が作用することを防止できる。また、
第１ビード部１３の断面形状は、図５に示され、第１ビ
ード部１３の環状輪１３Ａのアール形状は、山高さの寸
法Ｈに対して曲率半径寸法Ｒが２倍以上となっている形
状である。これにより、第１ビード部１３の単位面積当
たりの熱応力が小さくなり、熱応力集中を緩和できる。
この第１ビード部１３により熱応力集中を約１／２に緩
和できる。
ード部１３が形成されている。第１ビード部１３は、内
管８の第１ヒートスポット部１２の周りに温度分布と相
似的に２つの環状輪１３Ａ，１３Ａを構成している。こ
れにより、第１ビード部１３における熱変形を均一にで
き、無理な熱応力が作用することを防止できる。また、
第１ビード部１３の断面形状は、図５に示され、第１ビ
ード部１３の環状輪１３Ａのアール形状は、山高さの寸
法Ｈに対して曲率半径寸法Ｒが２倍以上となっている形
状である。これにより、第１ビード部１３の単位面積当
たりの熱応力が小さくなり、熱応力集中を緩和できる。
この第１ビード部１３により熱応力集中を約１／２に緩
和できる。
【００３６】また、第２ヒートスポット部１４の周りに
第２ビード部１５が形成されている。第２ビード部１５
は、内管８の第２ヒートスポット部１４の周りに温度分
布と相似的に２つの環状輪１５Ａ，１５Ａを構成してい
る。これにより、第２ビード部１５における熱変形を均
一にでき、無理な熱応力が作用することを防止できる。
また、第２ビード部１５の断面形状は、図５に示され、
第２ビード部１５の環状輪１５Ａのアール形状は、山高
さの寸法Ｈに対して曲率半径寸法Ｒが２倍以上となって
いる形状である。第２ビード部１５の単位面積当たりの
熱応力が小さくなり、熱応力集中を緩和できる。この第
２ビード部１５により熱応力集中を約１／２に緩和でき
る。
第２ビード部１５が形成されている。第２ビード部１５
は、内管８の第２ヒートスポット部１４の周りに温度分
布と相似的に２つの環状輪１５Ａ，１５Ａを構成してい
る。これにより、第２ビード部１５における熱変形を均
一にでき、無理な熱応力が作用することを防止できる。
また、第２ビード部１５の断面形状は、図５に示され、
第２ビード部１５の環状輪１５Ａのアール形状は、山高
さの寸法Ｈに対して曲率半径寸法Ｒが２倍以上となって
いる形状である。第２ビード部１５の単位面積当たりの
熱応力が小さくなり、熱応力集中を緩和できる。この第
２ビード部１５により熱応力集中を約１／２に緩和でき
る。
【００３７】さらに、第３ヒートスポット部１６の周り
に第３ビード部１７が形成されている。第３ビード部１
７は、内管８の第３ヒートスポット部１６の周りに温度
分布と相似的に２つの環状輪１７Ａ，１７Ａを構成して
いる。これにより、第３ビード部１７における熱変形を
均一にでき、無理な熱応力が作用することを防止でき
る。また、第３ビード部１７の断面形状は、図５に示さ
れ、第３ビード部１７の環状輪１７Ａのアール形状は、
山高さの寸法Ｈに対して曲率半径寸法Ｒが２倍以上とな
っている形状である。第３ビード部１７の単位面積当た
りの熱応力が小さくなり、熱応力集中を緩和できる。こ
の第３ビード部１７により熱応力集中を約１／２に緩和
できる。
に第３ビード部１７が形成されている。第３ビード部１
７は、内管８の第３ヒートスポット部１６の周りに温度
分布と相似的に２つの環状輪１７Ａ，１７Ａを構成して
いる。これにより、第３ビード部１７における熱変形を
均一にでき、無理な熱応力が作用することを防止でき
る。また、第３ビード部１７の断面形状は、図５に示さ
れ、第３ビード部１７の環状輪１７Ａのアール形状は、
山高さの寸法Ｈに対して曲率半径寸法Ｒが２倍以上とな
っている形状である。第３ビード部１７の単位面積当た
りの熱応力が小さくなり、熱応力集中を緩和できる。こ
の第３ビード部１７により熱応力集中を約１／２に緩和
できる。
【００３８】しかして、本実施例においては、エンジン
の非アイドリング状態には、高温の排気ガスが、二重管
１１の内管８の第１ヒートスポット部１２，第２ヒート
スポット部１４，第３ヒートスポット部１６に吹き付け
られ、各ヒートスポット部１２，１４，１６付近の温度
が高くなる。
の非アイドリング状態には、高温の排気ガスが、二重管
１１の内管８の第１ヒートスポット部１２，第２ヒート
スポット部１４，第３ヒートスポット部１６に吹き付け
られ、各ヒートスポット部１２，１４，１６付近の温度
が高くなる。
【００３９】エンジンのアイドリング状態には、低温の
排気ガスが、二重管１１の内管８の第１ヒートスポット
部１２，第２ヒートスポット部１４，第３ヒートスポッ
ト部１６に吹き付けられ、各ヒートスポット部１２，１
４，１６付近の温度が冷却される。
排気ガスが、二重管１１の内管８の第１ヒートスポット
部１２，第２ヒートスポット部１４，第３ヒートスポッ
ト部１６に吹き付けられ、各ヒートスポット部１２，１
４，１６付近の温度が冷却される。
【００４０】かかる各ヒートスポット部１２，１４，１
６及びその付近の温度変化の繰り返しにより、各ヒート
スポット部１２，１４，１６及びその付近は、局部的に
熱応力が発生しようとする。
６及びその付近の温度変化の繰り返しにより、各ヒート
スポット部１２，１４，１６及びその付近は、局部的に
熱応力が発生しようとする。
【００４１】かかる状態において、排気ガスの熱変化に
応じて第１ビード部１３，第２ビード部１５，第３ビー
ド部１７が伸縮する。従って、第１ビード部１３，第２
ビード部１５，第３ビード部１７により、熱応力が、各
ヒートスポット部１２，１４，１６から第１ビード部１
３，第２ビード部１５，第３ビード部１７に移り、各ヒ
ートスポット部１２，１４，１６の熱応力が低減され
る。
応じて第１ビード部１３，第２ビード部１５，第３ビー
ド部１７が伸縮する。従って、第１ビード部１３，第２
ビード部１５，第３ビード部１７により、熱応力が、各
ヒートスポット部１２，１４，１６から第１ビード部１
３，第２ビード部１５，第３ビード部１７に移り、各ヒ
ートスポット部１２，１４，１６の熱応力が低減され
る。
【００４２】以上の如き構成によれば、排気ガスの熱変
化が発生しても、熱変化に応じて第１ビード部１３，第
２ビード部１５，第３ビード部１７が伸縮するので、第
１ビード部１３，第２ビード部１５，第３ビード部１７
により、第１ヒートスポット部１２，第２ヒートスポッ
ト部１４，第３ヒートスポット部１６及びその周辺での
局部的な熱応力を低減し、亀裂の発生を防止し、耐久性
を向上させることができる。
化が発生しても、熱変化に応じて第１ビード部１３，第
２ビード部１５，第３ビード部１７が伸縮するので、第
１ビード部１３，第２ビード部１５，第３ビード部１７
により、第１ヒートスポット部１２，第２ヒートスポッ
ト部１４，第３ヒートスポット部１６及びその周辺での
局部的な熱応力を低減し、亀裂の発生を防止し、耐久性
を向上させることができる。
【００４３】なお、本実施例においては、薄肉二重メイ
ンパイプ２及び薄肉二重ブランチパイプ３，４，５は、
内管８と外管９の間に環状隙間１０を形成してなる二重
管１１を用いて構成されているが、図６に示すように、
内管２１は、一対の半割りインナシェル２１Ａ，２１Ｂ
を溶接で接合して構成される。外管２２は、一対の半割
りアウタシェル２２Ａ，２２Ｂを溶接で接合して構成さ
れる。内管２１の半割りインナシェル２１Ａ，２１Ｂの
フランジ一端と、外管２２の半割りアウタシェル２２
Ａ，２２Ｂのフランジ一端が溶接部２３で接合されてい
る。内管２１の半割りインナシェル２１Ａ，２１Ｂのフ
ランジ他端と、外管２２の半割りアウタシェル２２Ａ，
２２Ｂのフランジ他端が溶接部２４で接合されている。
従って、分割された２つの半円形状の隙間２５，２６が
形成され、内管２１の半割りインナシェル２１Ａ，２１
Ｂの両端フランジが、内管２１と外管２２の結合部材の
役割を果たし、全体としての剛性を高めている。
ンパイプ２及び薄肉二重ブランチパイプ３，４，５は、
内管８と外管９の間に環状隙間１０を形成してなる二重
管１１を用いて構成されているが、図６に示すように、
内管２１は、一対の半割りインナシェル２１Ａ，２１Ｂ
を溶接で接合して構成される。外管２２は、一対の半割
りアウタシェル２２Ａ，２２Ｂを溶接で接合して構成さ
れる。内管２１の半割りインナシェル２１Ａ，２１Ｂの
フランジ一端と、外管２２の半割りアウタシェル２２
Ａ，２２Ｂのフランジ一端が溶接部２３で接合されてい
る。内管２１の半割りインナシェル２１Ａ，２１Ｂのフ
ランジ他端と、外管２２の半割りアウタシェル２２Ａ，
２２Ｂのフランジ他端が溶接部２４で接合されている。
従って、分割された２つの半円形状の隙間２５，２６が
形成され、内管２１の半割りインナシェル２１Ａ，２１
Ｂの両端フランジが、内管２１と外管２２の結合部材の
役割を果たし、全体としての剛性を高めている。
【００４４】また、本実施例においては、第１ビード部
１３，第２ビード部１５，第３ビード部１７は、それぞ
れ２つの環状輪からなるが、ビード部を１つまたは３以
上の環状輪で構成することもできる。
１３，第２ビード部１５，第３ビード部１７は、それぞ
れ２つの環状輪からなるが、ビード部を１つまたは３以
上の環状輪で構成することもできる。
【００４５】さらに、本実施例においては、ビード部の
アール形状は、山高さの寸法に対して曲率半径寸法が２
倍以上となっている形状であるが、図８に示すように、
ビード部１３Ｅの環状輪１３Ｆのアール形状を急傾斜に
することもできる。これにより、内管の所定面積におけ
るビード部の数を多くし、従って、より多くの熱応力を
緩和できる。
アール形状は、山高さの寸法に対して曲率半径寸法が２
倍以上となっている形状であるが、図８に示すように、
ビード部１３Ｅの環状輪１３Ｆのアール形状を急傾斜に
することもできる。これにより、内管の所定面積におけ
るビード部の数を多くし、従って、より多くの熱応力を
緩和できる。
【００４６】そして、本実施例においては、薄肉二重ブ
ランチパイプの数は３本であるが、かかる数に限定され
ることはない。そして、また、本実施例においては、内
管８の板厚，外管９の板厚は０．５ｍｍ，１．５ｍｍと
なっているが、かかる数値に限定されることはない。
ランチパイプの数は３本であるが、かかる数に限定され
ることはない。そして、また、本実施例においては、内
管８の板厚，外管９の板厚は０．５ｍｍ，１．５ｍｍと
なっているが、かかる数値に限定されることはない。
【００４７】加えて、本実施例における内管８に代えて
図７に示す内管２７を用いることができる。この場合に
は、図７に示すように、内管２７の薄肉二重メインパイ
プ２に相当する部分の長手方向に沿って伸縮する環状ビ
ード２８，２９を形成することができ、長手方向に沿っ
て内管２７の全体的な熱応力を低減できる。また、本実
施例においては、熱応力が局部的に大きくなる部位は、
排気ガスが所定の角度で吹き付けるられるヒートスポッ
ト部であるが、熱応力が局部的に大きくなる部位が、排
気ガスが所定の角度で吹き付けられるヒートスポット部
からずれた部位になることもある。例えば、図７に示す
ように、熱歪吸収領域３２が、排気ガスＧ４が所定の角
度で当たる部位３４から内管２７の中央部寄りになって
いる。この場合、図７に示すように、熱歪吸収領域３２
においてビード部３３を細長形状にすることもできる。
これは排気ガスの流れによって、熱が流れ方向に移動す
るためと、内管２７の製作時の加工歪み残留部との関係
からである。即ち、加工歪残留部は、加熱によりその歪
が解放されるため、その近傍は熱による歪と相まって新
たな歪が発生するが、この歪はビード部３３により吸収
される。
図７に示す内管２７を用いることができる。この場合に
は、図７に示すように、内管２７の薄肉二重メインパイ
プ２に相当する部分の長手方向に沿って伸縮する環状ビ
ード２８，２９を形成することができ、長手方向に沿っ
て内管２７の全体的な熱応力を低減できる。また、本実
施例においては、熱応力が局部的に大きくなる部位は、
排気ガスが所定の角度で吹き付けるられるヒートスポッ
ト部であるが、熱応力が局部的に大きくなる部位が、排
気ガスが所定の角度で吹き付けられるヒートスポット部
からずれた部位になることもある。例えば、図７に示す
ように、熱歪吸収領域３２が、排気ガスＧ４が所定の角
度で当たる部位３４から内管２７の中央部寄りになって
いる。この場合、図７に示すように、熱歪吸収領域３２
においてビード部３３を細長形状にすることもできる。
これは排気ガスの流れによって、熱が流れ方向に移動す
るためと、内管２７の製作時の加工歪み残留部との関係
からである。即ち、加工歪残留部は、加熱によりその歪
が解放されるため、その近傍は熱による歪と相まって新
たな歪が発生するが、この歪はビード部３３により吸収
される。
【００４８】なお、このビード部３３の形状は、上記実
施例に限らず、排気熱の移動領域，加工歪残留部の範囲
及び排気マニホールドの形状による制約等から種々のも
のが設定できる。
施例に限らず、排気熱の移動領域，加工歪残留部の範囲
及び排気マニホールドの形状による制約等から種々のも
のが設定できる。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、内管にビード部が形成されているので、排
気ガスの熱変化が発生しても、熱変化に応じてビード部
が伸縮し、ビード部により内管の熱応力を低減し、亀裂
の発生を防止し、耐久性を向上させることができる。
明によれば、内管にビード部が形成されているので、排
気ガスの熱変化が発生しても、熱変化に応じてビード部
が伸縮し、ビード部により内管の熱応力を低減し、亀裂
の発生を防止し、耐久性を向上させることができる。
【００５０】請求項２記載の発明によれば、排気ガスが
所定の角度で吹き付けられるヒートスポット部付近にビ
ード部が形成されているので、排気ガスの熱変化が発生
しても、熱変化に応じてビード部が伸縮し、ビード部に
よりヒートスポット部及びその周辺での局部的な熱応力
を低減し、亀裂の発生を防止し、耐久性を向上させるこ
とができる。
所定の角度で吹き付けられるヒートスポット部付近にビ
ード部が形成されているので、排気ガスの熱変化が発生
しても、熱変化に応じてビード部が伸縮し、ビード部に
よりヒートスポット部及びその周辺での局部的な熱応力
を低減し、亀裂の発生を防止し、耐久性を向上させるこ
とができる。
【００５１】請求項３記載の発明によれば、内管の板厚
は外管の板厚より薄いので、内管の熱容量が小さく、内
管が排気ガスから奪う熱量が少ない。従って、排気ガス
の温度の低下を防止できる。
は外管の板厚より薄いので、内管の熱容量が小さく、内
管が排気ガスから奪う熱量が少ない。従って、排気ガス
の温度の低下を防止できる。
【００５２】請求項４記載の発明によれば、ビード部
は、内管のヒートスポット部の周りにその温度分布と相
似的に設けられているので、ビード部における熱変形を
均一にでき、無理な熱応力が作用することを防止でき
る。
は、内管のヒートスポット部の周りにその温度分布と相
似的に設けられているので、ビード部における熱変形を
均一にでき、無理な熱応力が作用することを防止でき
る。
【００５３】請求項５記載の発明によれば、ビード部の
アール形状は、その山高さの寸法に対して曲率半径寸法
が２倍以上となっている形状であるので、ビード部の単
位面積当たりの熱応力が小さくなり、熱応力集中を緩和
できる。
アール形状は、その山高さの寸法に対して曲率半径寸法
が２倍以上となっている形状であるので、ビード部の単
位面積当たりの熱応力が小さくなり、熱応力集中を緩和
できる。
【００５４】請求項６記載の発明によれば、薄肉二重メ
インパイプの内管には、長手方向に沿って伸縮する環状
ビードが形成されているので、内管の長手方向に沿った
全体的な熱応力を低減できる。
インパイプの内管には、長手方向に沿って伸縮する環状
ビードが形成されているので、内管の長手方向に沿った
全体的な熱応力を低減できる。
【図１】図１は請求項１，２，３，４記載の実施例に係
わる薄肉二重管型排気マニホールドを示す平面図であ
る。
わる薄肉二重管型排気マニホールドを示す平面図であ
る。
【図２】同薄肉二重管型排気マニホールドの二重管の内
管を示す平面図である。
管を示す平面図である。
【図３】同薄肉二重管型排気マニホールドの二重管の外
管を示す平面図である。
管を示す平面図である。
【図４】同薄肉二重管型排気マニホールドの二重管の断
面図である。
面図である。
【図５】図２のビード部を示す断面図である。
【図６】同薄肉二重管型排気マニホールドの二重管の他
の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
【図７】同薄肉二重管型排気マニホールドの二重管の内
管の変形例を示す平面図である。
管の変形例を示す平面図である。
【図８】図２のビード部の変形例を示す断面図である。
【図９】従来における薄肉二重管型排気マニホールドを
示す平面図である。
示す平面図である。
【図１０】従来における一重管型排気マニホールドの斜
視図である。
視図である。
１ 薄肉二重管型排気マニホールド ２ 薄肉二重メインパイプ ３ 薄肉二重ブランチパイプ ２Ｂ 接続部 ２Ｃ 接続部 ２Ｄ 接続部 ８ 内管 ９ 外管 １０ 環状隙間 １１ 二重管 １２ 第１ヒートスポット部 １３ 第１ビード部 １４ 第２ヒートスポット部 １５ 第２ビード部 １６ 第３ヒートスポット部 １７ 第３ビード部
Claims (6)
- 【請求項１】 内管（８）と外管（９）の間に隙間（１
０）を形成してなる二重管（１１）を用いて構成された
所定の長さの薄肉二重メインパイプ（２）と、 薄肉二重メインパイプ（２）の接続部（２Ｂ，２Ｃ，２
Ｄ）に設けられるとともにシリンダヘッドのポートに連
通し、前記二重管（１１）を用いて構成された薄肉二重
ブランチパイプ（３，４，５）とを有する薄肉二重管型
排気マニホールドにおいて、 前記内管（８）にビード部（１３，１５，１７，２８，
２９，３３）が形成されていることを特徴とする薄肉二
重管型排気マニホールド。 - 【請求項２】 内管（８）と外管（９）の間に隙間（１
０）を形成してなる二重管（１１）を用いて構成された
所定の長さの薄肉二重メインパイプ（２）と、 薄肉二重メインパイプ（２）の接続部（２Ｂ，２Ｃ，２
Ｄ）に設けられるとともにシリンダヘッドのポートに連
通し、前記二重管（１１）を用いて構成された薄肉二重
ブランチパイプ（３，４，５）とを有する薄肉二重管型
排気マニホールドにおいて、 排気ガスが所定の角度で吹き付けられるヒートスポット
部（１２，１４，１６）付近にビード部（１３，１５，
１７）が形成されていることを特徴とする薄肉二重管型
排気マニホールド。 - 【請求項３】 内管（８）の板厚は外管（９）の板厚よ
り薄いことを特徴とする請求項１または２記載の薄肉二
重管型排気マニホールド。 - 【請求項４】 ビード部（１３，１５，１７）は、内管
（８）のヒートスポット部（１２，１４，１６）の周り
にその温度分布と相似的に設けられていることを特徴と
する請求項２記載の薄肉二重管型排気マニホールド。 - 【請求項５】 ビード部（１３，１５，１７）のアール
形状は、その山高さの寸法に対して曲率半径寸法が２倍
以上となっている形状であることを特徴とする請求項１
または２記載の薄肉二重管型排気マニホールド。 - 【請求項６】 薄肉二重メインパイプ（２）の内管（２
７）には、長手方向に沿って伸縮する環状ビード（２
８，２９）が形成されていることを特徴とする請求項１
または２記載の薄肉二重管型排気マニホールド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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