JPH08121158A - 内燃機関の二重排気管およびその製造方法 - Google Patents
内燃機関の二重排気管およびその製造方法Info
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- JPH08121158A JPH08121158A JP25593594A JP25593594A JPH08121158A JP H08121158 A JPH08121158 A JP H08121158A JP 25593594 A JP25593594 A JP 25593594A JP 25593594 A JP25593594 A JP 25593594A JP H08121158 A JPH08121158 A JP H08121158A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
- F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
- F01N13/102—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds having thermal insulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/14—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having thermal insulation
- F01N13/141—Double-walled exhaust pipes or housings
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 内管4の熱変形による耐久性低下を防止す
る。 【構成】 シリンダヘッド2と触媒装置3とを接続する
排気マニホルド1は、内管4と外管5との二重構造を有
している。内管4は、鋼管もしくは鋼板のプレス成形品
から構成される。外管5は内管4を鋳ぐるむようにして
鋳造されたもので、両端にフランジ部6,8を備えてい
る。両者間には、断熱層となる間隙10が確保されてい
る。内管4は、排気管の中間部に設けた支持部11によ
って支持されており、内管4の両端4a,4bは自由端
となっている。支持部11は、外管5と一体に鋳造され
た複数個のボス部12によって構成されている。
る。 【構成】 シリンダヘッド2と触媒装置3とを接続する
排気マニホルド1は、内管4と外管5との二重構造を有
している。内管4は、鋼管もしくは鋼板のプレス成形品
から構成される。外管5は内管4を鋳ぐるむようにして
鋳造されたもので、両端にフランジ部6,8を備えてい
る。両者間には、断熱層となる間隙10が確保されてい
る。内管4は、排気管の中間部に設けた支持部11によ
って支持されており、内管4の両端4a,4bは自由端
となっている。支持部11は、外管5と一体に鋳造され
た複数個のボス部12によって構成されている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、排気ガスの温度低下
を抑制するために二重構造とした内燃機関の二重排気管
およびその製造方法に関する。
を抑制するために二重構造とした内燃機関の二重排気管
およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関から排出される排気ガスの温度
低下を抑制し、触媒装置の昇温を促進するために、従来
から、二重排気管が提案されている。例えば、特開昭6
2−68668号公報には、排気が通流する内管と、こ
の内管を鋳ぐるむように鋳造された外管とからなる二重
排気管が示されている。この二重排気管においては、内
管の両端が外管に連結固定されており、この両端を除く
部分では、内管と外管との間に断熱空気層が形成されて
いる。これにより、内管の内側を通過する排気ガスが高
温に維持され、下流側に位置する触媒装置の昇温を促進
することができる。
低下を抑制し、触媒装置の昇温を促進するために、従来
から、二重排気管が提案されている。例えば、特開昭6
2−68668号公報には、排気が通流する内管と、こ
の内管を鋳ぐるむように鋳造された外管とからなる二重
排気管が示されている。この二重排気管においては、内
管の両端が外管に連結固定されており、この両端を除く
部分では、内管と外管との間に断熱空気層が形成されて
いる。これにより、内管の内側を通過する排気ガスが高
温に維持され、下流側に位置する触媒装置の昇温を促進
することができる。
【0003】また、特開昭63−215809号公報に
は、内管と外管との間に、冷却水が通流する通流するウ
ォータジャケットを形成するようにした二重排気管が開
示されているが、このものおいても、内管の両端が、該
内管を鋳ぐるむ外管に接合されている。
は、内管と外管との間に、冷却水が通流する通流するウ
ォータジャケットを形成するようにした二重排気管が開
示されているが、このものおいても、内管の両端が、該
内管を鋳ぐるむ外管に接合されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の内
燃機関の二重排気管においては、内管の両端が外管に連
結固定されているため、内管の内側を通る排気ガスの熱
により内管が熱変形すると、内管に大きな応力が発生
し、内管の耐久性が低くなるという問題があった。特
に、中間部が湾曲している排気管においては、内管の湾
曲の内側と外側との間に温度差が発生し、この温度差に
より発生する応力によって内管の耐久性が一層低下し易
い。
燃機関の二重排気管においては、内管の両端が外管に連
結固定されているため、内管の内側を通る排気ガスの熱
により内管が熱変形すると、内管に大きな応力が発生
し、内管の耐久性が低くなるという問題があった。特
に、中間部が湾曲している排気管においては、内管の湾
曲の内側と外側との間に温度差が発生し、この温度差に
より発生する応力によって内管の耐久性が一層低下し易
い。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、接
合フランジ部を端部に有する鋳造された外管と、この外
管の内側に間隙を介して配置され、かつ外管により鋳ぐ
るみされた内管と、からなり、中間部に湾曲部を有する
内燃機関の二重排気管において、内管の両端を自由端と
し、この両端以外の部位で内管を外管に対し支持させた
ことを特徴としている。
合フランジ部を端部に有する鋳造された外管と、この外
管の内側に間隙を介して配置され、かつ外管により鋳ぐ
るみされた内管と、からなり、中間部に湾曲部を有する
内燃機関の二重排気管において、内管の両端を自由端と
し、この両端以外の部位で内管を外管に対し支持させた
ことを特徴としている。
【0006】また請求項2の発明では、内管と外管との
間に設けられる複数の支持部の中で、少なくとも1カ所
は、内管と外管とを互いに移動不可能な状態に結合固定
しており、残りの支持部は、軸方向の摺動を許容するよ
うに非結合状態にある。
間に設けられる複数の支持部の中で、少なくとも1カ所
は、内管と外管とを互いに移動不可能な状態に結合固定
しており、残りの支持部は、軸方向の摺動を許容するよ
うに非結合状態にある。
【0007】請求項3の発明では、シリンダヘッドに接
続された各気筒の排気管を複数本合流させた構成におい
て、シリンダヘッド側の排気管端部と、他の気筒からの
排気と合流する合流部との中間部付近に支持部を設け
た。
続された各気筒の排気管を複数本合流させた構成におい
て、シリンダヘッド側の排気管端部と、他の気筒からの
排気と合流する合流部との中間部付近に支持部を設け
た。
【0008】請求項4の発明では、排気管湾曲部におけ
る内管の曲率半径が最小となる部位に支持部を設けた。
る内管の曲率半径が最小となる部位に支持部を設けた。
【0009】請求項5の発明では、排気管の直線部に支
持部を設けた。
持部を設けた。
【0010】請求項6の発明では、外管の鋳造時に、内
管外周面に当接するように外管の内周面からボス部を形
成し、このボス部によって内管を支持するようにした。
管外周面に当接するように外管の内周面からボス部を形
成し、このボス部によって内管を支持するようにした。
【0011】また請求項7の発明では、内管の所定位置
に、外管内周面に当接するように外周側に突出したボス
部を形成し、このボス部によって内管を支持するように
した。
に、外管内周面に当接するように外周側に突出したボス
部を形成し、このボス部によって内管を支持するように
した。
【0012】さらに、本発明に係る内燃機関に二重排気
管の製造方法は、鋼板を断面略半円形にプレス成形する
とともに、このプレス成形時に、所定位置にボス部を形
成し、かつ固定して所定形状の内管を形成する工程と、
上記ボス部先端が嵌合する浅い凹部を設けた内管中子型
内に上記内管をセットし、内管の外周との間に中子砂を
充填して、上記ボス部先端が露出した内管中子を形成す
る工程と、この内管中子を鋳型内にセットし、外管を鋳
造する工程と、を備えている。
管の製造方法は、鋼板を断面略半円形にプレス成形する
とともに、このプレス成形時に、所定位置にボス部を形
成し、かつ固定して所定形状の内管を形成する工程と、
上記ボス部先端が嵌合する浅い凹部を設けた内管中子型
内に上記内管をセットし、内管の外周との間に中子砂を
充填して、上記ボス部先端が露出した内管中子を形成す
る工程と、この内管中子を鋳型内にセットし、外管を鋳
造する工程と、を備えている。
【0013】また請求項9の発明では、上記内管形成工
程において、断面略半円形にプレス成形した鋼板を溶接
して内管を形成するようにした。
程において、断面略半円形にプレス成形した鋼板を溶接
して内管を形成するようにした。
【0014】
【作用】本発明の内燃機関の二重排気管においては、内
管の両端が自由端となっており、内管の熱変形が支持部
の両側に分配されるため、内管の応力発生が抑制され
る。
管の両端が自由端となっており、内管の熱変形が支持部
の両側に分配されるため、内管の応力発生が抑制され
る。
【0015】特に請求項2の構成では、内管と外管との
間の支持部が複数ある場合に、その一部の支持部で軸方
向の摺動を許容することにより、内管の熱変形が阻害さ
れず、応力発生が防止される。また砂抜きのために外管
に孔を明けることなく、鋳造後の砂抜きが可能である。
間の支持部が複数ある場合に、その一部の支持部で軸方
向の摺動を許容することにより、内管の熱変形が阻害さ
れず、応力発生が防止される。また砂抜きのために外管
に孔を明けることなく、鋳造後の砂抜きが可能である。
【0016】請求項3の構成では、シリンダヘッドに接
続された各気筒の排気管における内管の伸縮変形が支持
部の両側に分配され、内管の伸縮変形に伴う耐久性の低
下が防止される。
続された各気筒の排気管における内管の伸縮変形が支持
部の両側に分配され、内管の伸縮変形に伴う耐久性の低
下が防止される。
【0017】また請求項4の構成では、排気管湾曲部に
おける湾曲の内側と外側との間の温度差に伴う曲げ変形
が、支持部の両側に分配され、この曲げ変形による耐久
性低下が抑制される。
おける湾曲の内側と外側との間の温度差に伴う曲げ変形
が、支持部の両側に分配され、この曲げ変形による耐久
性低下が抑制される。
【0018】また内管は排気ガスの熱により径方向にも
変形するが、請求項5では、排気ガスの熱を受けにく
く、つまり内管の温度が低い部分である直線部が支持部
により支持されるため、内管の径方向の変形による耐久
性低下が抑制される。
変形するが、請求項5では、排気ガスの熱を受けにく
く、つまり内管の温度が低い部分である直線部が支持部
により支持されるため、内管の径方向の変形による耐久
性低下が抑制される。
【0019】請求項6の構成では、外管側にボス部が設
けられ、このボス部によって内管が支持される。また請
求項7では、内管側にボス部が設けられ、このボス部に
よって内管が外管に対し支持される。
けられ、このボス部によって内管が支持される。また請
求項7では、内管側にボス部が設けられ、このボス部に
よって内管が外管に対し支持される。
【0020】請求項8の二重排気管の製造方法において
は、鋼板のプレス成形によってボス部を備えた内管が形
成され、この内管を鋳ぐるみするようにして外管が鋳造
される。この鋳造時に内管のボス部は内管中子表面に露
出しており、外管を鋳造することにより、外管内周面に
当接した支持部となる。
は、鋼板のプレス成形によってボス部を備えた内管が形
成され、この内管を鋳ぐるみするようにして外管が鋳造
される。この鋳造時に内管のボス部は内管中子表面に露
出しており、外管を鋳造することにより、外管内周面に
当接した支持部となる。
【0021】また請求項9の発明では、上記内管形成工
程において、断面略半円形にプレス成形した鋼板が互い
に溶接される。
程において、断面略半円形にプレス成形した鋼板が互い
に溶接される。
【0022】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【0023】図1は、この発明を内燃機関の排気マニホ
ルド1に適用した実施例を示している。この二重排気管
としての排気マニホルド1は、内燃機関のシリダヘッド
2と触媒装置3との間に配置されているものであり、図
示例では、2本のブランチ部1a,1bを備え、これら
のブランチ部1a,1bが1本に集合した上で、触媒装
置3に接続されている。
ルド1に適用した実施例を示している。この二重排気管
としての排気マニホルド1は、内燃機関のシリダヘッド
2と触媒装置3との間に配置されているものであり、図
示例では、2本のブランチ部1a,1bを備え、これら
のブランチ部1a,1bが1本に集合した上で、触媒装
置3に接続されている。
【0024】この排気マニホルド1は、鋼管もしくは鋼
板をプレス成形するとともに、溶接してなる内管4と、
この内管4の外側に該内管4を鋳ぐるむようにして鋳造
された外管5とを有し、内管4と外管5との間には、断
熱層となる間隙10が確保されている。上記外管5の各
ブランチ部1a,1b先端には、それぞれフランジ部6
が設けられており、このフランジ部6がガスケット7を
介してシリンダヘッド2側面に取り付けられている。ま
た外管5の集合部側の端部には、同様にフランジ部8が
設けられており、このフランジ部8が触媒装置3のフラ
ンジ部3aに接合されている。また内管4の両端4a,
4bは、外管5に対し固定されておらず、自由端となっ
ている。尚、シリンダヘッド2の排気ポート9に対向す
る内管4の先端4aは、外管5のフランジ部6から僅か
に突出し、ガスケット7の開口に緩く嵌合している。こ
れにより、内管4の先端4aを強く拘束することなく、
間隙10への排気の流入を極力防止するようにしてい
る。なお、先端4b側も同様にフランジ部8とフランジ
部3aとの間に介装した図示せぬガスケットの開口に緩
く嵌合させるようにしても良い。
板をプレス成形するとともに、溶接してなる内管4と、
この内管4の外側に該内管4を鋳ぐるむようにして鋳造
された外管5とを有し、内管4と外管5との間には、断
熱層となる間隙10が確保されている。上記外管5の各
ブランチ部1a,1b先端には、それぞれフランジ部6
が設けられており、このフランジ部6がガスケット7を
介してシリンダヘッド2側面に取り付けられている。ま
た外管5の集合部側の端部には、同様にフランジ部8が
設けられており、このフランジ部8が触媒装置3のフラ
ンジ部3aに接合されている。また内管4の両端4a,
4bは、外管5に対し固定されておらず、自由端となっ
ている。尚、シリンダヘッド2の排気ポート9に対向す
る内管4の先端4aは、外管5のフランジ部6から僅か
に突出し、ガスケット7の開口に緩く嵌合している。こ
れにより、内管4の先端4aを強く拘束することなく、
間隙10への排気の流入を極力防止するようにしてい
る。なお、先端4b側も同様にフランジ部8とフランジ
部3aとの間に介装した図示せぬガスケットの開口に緩
く嵌合させるようにしても良い。
【0025】そして、上記内管4は、中間部に配置した
支持部11によって外管に支持されている。この支持部
11は、図2に示すように、外管5の内周面に一体に鋳
造した複数個のボス部12によって構成されている。ま
た、本実施例では、上記ボス部12が、その鋳造時に内
管4外周面に金属接合しており、内管4と外管5とを互
いに移動不可能な状態に結合固定している。尚、後述す
るように、支持部11を複数箇所に設ける場合には、一
部の支持部11については、ボス部12先端が内管4に
金属接合しないようにし、内管4の軸方向の摺動を許容
するように構成すると良い。
支持部11によって外管に支持されている。この支持部
11は、図2に示すように、外管5の内周面に一体に鋳
造した複数個のボス部12によって構成されている。ま
た、本実施例では、上記ボス部12が、その鋳造時に内
管4外周面に金属接合しており、内管4と外管5とを互
いに移動不可能な状態に結合固定している。尚、後述す
るように、支持部11を複数箇所に設ける場合には、一
部の支持部11については、ボス部12先端が内管4に
金属接合しないようにし、内管4の軸方向の摺動を許容
するように構成すると良い。
【0026】上記実施例の構成においては、内管4と外
管5とを連結固定する支持部11が内管4の中間部に設
けられており、内管4の両端4a,4bが自由端となっ
ているため、内管4が排気ガスの熱により伸縮変形もし
くは曲げ変形した場合に、その変形が支持部11の両側
に分配され、内管4の応力発生が回避される。そのた
め、内管4の耐久性低下が防止できる。また、このよう
に応力発生を回避できることから、内管4を熱容量の小
さな薄肉管とすることができ、内燃機関の始動直後にお
ける排気ガスの温度低下を一層小さくでき、触媒の早期
活性化が図れる。
管5とを連結固定する支持部11が内管4の中間部に設
けられており、内管4の両端4a,4bが自由端となっ
ているため、内管4が排気ガスの熱により伸縮変形もし
くは曲げ変形した場合に、その変形が支持部11の両側
に分配され、内管4の応力発生が回避される。そのた
め、内管4の耐久性低下が防止できる。また、このよう
に応力発生を回避できることから、内管4を熱容量の小
さな薄肉管とすることができ、内燃機関の始動直後にお
ける排気ガスの温度低下を一層小さくでき、触媒の早期
活性化が図れる。
【0027】次に、図3に示す実施例は、内管4と外管
5とからなる二重構造の排気マニホルド1において、各
ブランチ部1a,1bにそれぞれ支持部11を設けた実
施例を示している。この実施例では、上記支持部11
は、シリンダヘッド2側の排気管端部と、各気筒の排気
通路が他の気筒からの排気と合流する合流部13との中
間部付近に配置されている。すなわち、内管4は、鋳造
終了後の冷却過程においては長手方向に縮み変形が発生
し、また運転中は排気ガスの熱により延び変形が発生す
る。このような内管4の伸縮変形が内管4の耐久性低下
の主たる原因となる場合には、本実施例のように支持部
11を配置すれば、内管4の伸縮変形が支持部11の両
側に効果的に分配され、内管4の耐久性低下が防止され
る。
5とからなる二重構造の排気マニホルド1において、各
ブランチ部1a,1bにそれぞれ支持部11を設けた実
施例を示している。この実施例では、上記支持部11
は、シリンダヘッド2側の排気管端部と、各気筒の排気
通路が他の気筒からの排気と合流する合流部13との中
間部付近に配置されている。すなわち、内管4は、鋳造
終了後の冷却過程においては長手方向に縮み変形が発生
し、また運転中は排気ガスの熱により延び変形が発生す
る。このような内管4の伸縮変形が内管4の耐久性低下
の主たる原因となる場合には、本実施例のように支持部
11を配置すれば、内管4の伸縮変形が支持部11の両
側に効果的に分配され、内管4の耐久性低下が防止され
る。
【0028】次に、図4は、二重排気管の湾曲部Rに支
持部11を配置した実施例を示している。すなわち、一
般的に排気管は複雑な形状をしており、各部において内
管4と該内管4内部を流れる排気ガスとの間の熱伝達率
が異なるため、内管4の温度分布は一様ではない。排気
管の湾曲部Rにおいては、湾曲の内側に比べて湾曲の外
側部分の温度が高くなる傾向がある。このような温度分
布が発生すると、内管4はその曲率半径が小さくなる方
向に曲がることになるが、湾曲部Rの中でも曲率半径が
最小となる部位付近において湾曲の内側と外側との温度
差が最大となるため、最大の曲げ変形が発生する。そこ
で、内管4の曲げ応力が内管4の耐久性低下を招くよう
な場合においては、図4に示すように、最も大きな曲げ
変形が発生する部位、すなわち内管4の曲率半径が最小
となる部位に支持部11を設けると良い。このように湾
曲部Rの中で曲率半径が最小となる部位に支持部11を
配置すれば、上述した内管4の曲げ変形が支持部11の
両側に分配され、内管4の耐久性低下が防止される。
持部11を配置した実施例を示している。すなわち、一
般的に排気管は複雑な形状をしており、各部において内
管4と該内管4内部を流れる排気ガスとの間の熱伝達率
が異なるため、内管4の温度分布は一様ではない。排気
管の湾曲部Rにおいては、湾曲の内側に比べて湾曲の外
側部分の温度が高くなる傾向がある。このような温度分
布が発生すると、内管4はその曲率半径が小さくなる方
向に曲がることになるが、湾曲部Rの中でも曲率半径が
最小となる部位付近において湾曲の内側と外側との温度
差が最大となるため、最大の曲げ変形が発生する。そこ
で、内管4の曲げ応力が内管4の耐久性低下を招くよう
な場合においては、図4に示すように、最も大きな曲げ
変形が発生する部位、すなわち内管4の曲率半径が最小
となる部位に支持部11を設けると良い。このように湾
曲部Rの中で曲率半径が最小となる部位に支持部11を
配置すれば、上述した内管4の曲げ変形が支持部11の
両側に分配され、内管4の耐久性低下が防止される。
【0029】また、図5に示すように、内管4の曲率半
径がシリンダヘッド2接続部付近で最小となる場合にお
いては、シリンダヘッド2近傍位置で内管4に大きな曲
げ変形が発生するため、他気筒のブランチ部との合流部
に大きな応力が発生する。従って、このような場合にお
いては、図5に示すように、支持部11の位置を曲率半
径が最小となる位置よりも他気筒のブランチ部との合流
部寄りへ移動した位置に配置すると良い。
径がシリンダヘッド2接続部付近で最小となる場合にお
いては、シリンダヘッド2近傍位置で内管4に大きな曲
げ変形が発生するため、他気筒のブランチ部との合流部
に大きな応力が発生する。従って、このような場合にお
いては、図5に示すように、支持部11の位置を曲率半
径が最小となる位置よりも他気筒のブランチ部との合流
部寄りへ移動した位置に配置すると良い。
【0030】また図6に示すように、排気マニホルド1
の各ブランチ部1a,1bが略Y字状に接続した構成で
は、内管4の曲率半径が合流部付近で最小となり、ここ
で大きな曲げ変形が発生するため、シリンダヘッド2側
の先端4aにおいて、該内管4の中心位置と外管5の中
心位置とのずれが生じる。そこで、図6の実施例におい
ては、支持部11を、曲率半径が最小となる合流部では
なく、シリンダヘッド2側の先端4aへ向かってある程
度移動した位置に支持部11を配置してある。これによ
り、内管4の先端4aの径方向の位置ずれが抑制され
る。
の各ブランチ部1a,1bが略Y字状に接続した構成で
は、内管4の曲率半径が合流部付近で最小となり、ここ
で大きな曲げ変形が発生するため、シリンダヘッド2側
の先端4aにおいて、該内管4の中心位置と外管5の中
心位置とのずれが生じる。そこで、図6の実施例におい
ては、支持部11を、曲率半径が最小となる合流部では
なく、シリンダヘッド2側の先端4aへ向かってある程
度移動した位置に支持部11を配置してある。これによ
り、内管4の先端4aの径方向の位置ずれが抑制され
る。
【0031】また、内管4は排気ガスの熱により断面積
が膨張し、これによっても耐久性が低下する。そこで、
内管4の径方向の変形が耐久性低下の主たる原因となる
ような場合においては、図7に示すように、排気管の直
線部に支持部11を配置すると良い。すなわち、排気管
の直線部は排気ガスが直線状に円滑に流れるため熱伝達
率が小さく、内管4の温度が比較的低くなる。そのた
め、内管4の径方向の熱膨張を無理に拘束することなく
内管4を支持でき、内管4の耐久性低下を防止できる。
が膨張し、これによっても耐久性が低下する。そこで、
内管4の径方向の変形が耐久性低下の主たる原因となる
ような場合においては、図7に示すように、排気管の直
線部に支持部11を配置すると良い。すなわち、排気管
の直線部は排気ガスが直線状に円滑に流れるため熱伝達
率が小さく、内管4の温度が比較的低くなる。そのた
め、内管4の径方向の熱膨張を無理に拘束することなく
内管4を支持でき、内管4の耐久性低下を防止できる。
【0032】図8は、上述した種々の要素を考慮して本
発明をV型6気筒内燃機関の排気マニホルド1に適用し
た場合の全体構成を示している。この排気マニホルド1
は、3つの気筒の排気ガスを合流させるように3本のブ
ランチ部1a,1b,1cを具備し、これらが1本の排
気管に集合した構成となっているが、内管4を各ブラン
チ部1a,1b,1c毎にそれぞれ支持するように、全
体として3箇所の支持部11a,11b,11cが設け
られている。図中央のブランチ部1bについては、内管
4の伸縮変形や曲げ変形が比較的少ないため、内管4の
径方向の膨張を考慮し、径方向の膨張が最も少ない直線
部に支持部11bを配置してある。この支持部11bで
は、支持部11bを構成するボス部12先端と内管4と
が金属接合しており、内管4と外管5とが互いに移動不
可能な状態に堅固に結合固定されている。
発明をV型6気筒内燃機関の排気マニホルド1に適用し
た場合の全体構成を示している。この排気マニホルド1
は、3つの気筒の排気ガスを合流させるように3本のブ
ランチ部1a,1b,1cを具備し、これらが1本の排
気管に集合した構成となっているが、内管4を各ブラン
チ部1a,1b,1c毎にそれぞれ支持するように、全
体として3箇所の支持部11a,11b,11cが設け
られている。図中央のブランチ部1bについては、内管
4の伸縮変形や曲げ変形が比較的少ないため、内管4の
径方向の膨張を考慮し、径方向の膨張が最も少ない直線
部に支持部11bを配置してある。この支持部11bで
は、支持部11bを構成するボス部12先端と内管4と
が金属接合しており、内管4と外管5とが互いに移動不
可能な状態に堅固に結合固定されている。
【0033】また、図の右側の気筒のブランチ部1cに
ついては、内管4が長く延びているため、主に内管4の
伸縮変形が問題となる。そのため、内管4の伸縮変形を
効果的に分配できるような中間位置に支持部11cが配
置してある。この支持部11cは、支持部11bと同様
に、内管4とボス部12とが金属接合している。
ついては、内管4が長く延びているため、主に内管4の
伸縮変形が問題となる。そのため、内管4の伸縮変形を
効果的に分配できるような中間位置に支持部11cが配
置してある。この支持部11cは、支持部11bと同様
に、内管4とボス部12とが金属接合している。
【0034】図の左側の気筒のブランチ部11aについ
ては、内管4の伸縮変形と曲げ変形の双方が問題となる
ため、曲率半径が最小となる部位付近で、かつ伸縮変形
を効果的に分配できる位置に支持部11aを配置してあ
る。この支持部11aは、内管4の変形が他の2箇所の
支持部11b,11cに比較して大きいため、ボス部1
2先端と内管4とは金属接合しておらず、軸方向の摺動
を許容するように非結合状態となっている。
ては、内管4の伸縮変形と曲げ変形の双方が問題となる
ため、曲率半径が最小となる部位付近で、かつ伸縮変形
を効果的に分配できる位置に支持部11aを配置してあ
る。この支持部11aは、内管4の変形が他の2箇所の
支持部11b,11cに比較して大きいため、ボス部1
2先端と内管4とは金属接合しておらず、軸方向の摺動
を許容するように非結合状態となっている。
【0035】また図9は、本発明を直列6気筒内燃機関
の排気マニホルド1に適用した実施例を示している。こ
の実施例では、各気筒のブランチ部1a〜1fの中間部
においてそれぞれ支持部11a〜11fが設けられてい
るとともに、排気マニホルド1の出口部近傍に支持部1
1gが設けられている。つまり、合計7箇所の支持部1
1でもって内管4が外管5に支持されている。ここで、
各ブランチ部1a〜1fの支持部11a〜11fは、そ
のボス部12が内管4に金属接合した状態となっている
が、出口部近傍の支持部11gは、内管4に対し金属接
合せずに、その軸方向の摺動を許容するようになってい
る。
の排気マニホルド1に適用した実施例を示している。こ
の実施例では、各気筒のブランチ部1a〜1fの中間部
においてそれぞれ支持部11a〜11fが設けられてい
るとともに、排気マニホルド1の出口部近傍に支持部1
1gが設けられている。つまり、合計7箇所の支持部1
1でもって内管4が外管5に支持されている。ここで、
各ブランチ部1a〜1fの支持部11a〜11fは、そ
のボス部12が内管4に金属接合した状態となっている
が、出口部近傍の支持部11gは、内管4に対し金属接
合せずに、その軸方向の摺動を許容するようになってい
る。
【0036】次に、図10〜図13を参照して、上述し
た二重排気管の製造方法について説明する。尚、説明を
簡略化するために、各図には排気管を単純な直線状のも
のとして示してある。
た二重排気管の製造方法について説明する。尚、説明を
簡略化するために、各図には排気管を単純な直線状のも
のとして示してある。
【0037】図10は、外管5の鋳造時に用いる内管中
子21と、この内管中子21を製造するための内管中子
型23を示している。内管中子型23は、図示するよう
に例えば上下左右に4分割して構成されており、その内
側に、必要な内管中子21の外形状に対応した凹部23
aが形成されており、その内周面に所望の支持部11の
形成位置に対応して、複数個の突起24が設けられてい
る。この突起24は、中子製造時に内管4を位置決めす
る作用を果たすとともに、最終的にボス部12を形成す
るものとなる。鋼管もしくは鋼板をプレス成形するとと
もに溶接してなる内管4を、この内管中子型23内にセ
ットし、かつ周囲の空間に中子砂22を充填することに
より、図示するような内管中子21が形成される。そし
て、内管中子型23から取り出された内管中子21の表
面には、適宜な材料からなる塗型26(図11参照)が
塗布される。
子21と、この内管中子21を製造するための内管中子
型23を示している。内管中子型23は、図示するよう
に例えば上下左右に4分割して構成されており、その内
側に、必要な内管中子21の外形状に対応した凹部23
aが形成されており、その内周面に所望の支持部11の
形成位置に対応して、複数個の突起24が設けられてい
る。この突起24は、中子製造時に内管4を位置決めす
る作用を果たすとともに、最終的にボス部12を形成す
るものとなる。鋼管もしくは鋼板をプレス成形するとと
もに溶接してなる内管4を、この内管中子型23内にセ
ットし、かつ周囲の空間に中子砂22を充填することに
より、図示するような内管中子21が形成される。そし
て、内管中子型23から取り出された内管中子21の表
面には、適宜な材料からなる塗型26(図11参照)が
塗布される。
【0038】図11は、このようにして製造された内管
中子21の断面形状を示している。この図11に示すよ
うに、内管4を中子砂22で覆ってなる内管中子21に
は、上記の突起24によって、ボス部12に対応する凹
部25が形成されている。ここで、ボス部12を内管4
に堅固に金属接合させる場合には、図11に示すよう
に、凹部25の底面に塗型26を塗布せずに、内管4の
表面を凹部25内に露出させておく。またボス部12を
内管4に金属接合させずに摺動可能とする場合には、凹
部25底面にも塗型26を塗布しておけば良い。
中子21の断面形状を示している。この図11に示すよ
うに、内管4を中子砂22で覆ってなる内管中子21に
は、上記の突起24によって、ボス部12に対応する凹
部25が形成されている。ここで、ボス部12を内管4
に堅固に金属接合させる場合には、図11に示すよう
に、凹部25の底面に塗型26を塗布せずに、内管4の
表面を凹部25内に露出させておく。またボス部12を
内管4に金属接合させずに摺動可能とする場合には、凹
部25底面にも塗型26を塗布しておけば良い。
【0039】次に上記の内管中子21を、図12に示す
ように、外管5の外形状に対応した型面27aを有する
鋳型27内にセットし、ここに溶融した鋳鉄を鋳湯す
る。これにより、内管4が鋳ぐるみされ、二重構造とな
った排気管が形成される。図13は、冷却後に鋳型27
から取り出した製品を示しており、不要部分を機械加工
することにより、二重排気管が完成する。尚、外管5内
部の中子砂22は、排気管の両端から取り出されるが、
その際に、支持部11が中間部にあり、両端が解放され
た構造となるため、内管4,外管5間の隙間から中子砂
22が確実かつ容易に排出できる。従って、外管5に砂
抜き用の孔を設ける必要がない。
ように、外管5の外形状に対応した型面27aを有する
鋳型27内にセットし、ここに溶融した鋳鉄を鋳湯す
る。これにより、内管4が鋳ぐるみされ、二重構造とな
った排気管が形成される。図13は、冷却後に鋳型27
から取り出した製品を示しており、不要部分を機械加工
することにより、二重排気管が完成する。尚、外管5内
部の中子砂22は、排気管の両端から取り出されるが、
その際に、支持部11が中間部にあり、両端が解放され
た構造となるため、内管4,外管5間の隙間から中子砂
22が確実かつ容易に排出できる。従って、外管5に砂
抜き用の孔を設ける必要がない。
【0040】上述した各実施例においては、支持部11
を、外管5の一部として鋳造したボス部12により構成
したが、図14,図15に示す実施例のように、内管4
側にボス部31を形成することもできる。特に、この実
施例では、内管4をプレス成形した鋼板の接合品として
あり、ボス部31をプレス成形しているが、このボス部
31の前後に断面略U字形に屈曲した屈曲変形部32を
同時に成形してある。このようにボス部31の前後に屈
曲変形部32を設けることにより、内管4の熱変形に際
し、ボス部31とりわけ外管5との接合境界部31aに
おける応力集中を回避することができ、ボス部31の耐
久性が一層向上する。
を、外管5の一部として鋳造したボス部12により構成
したが、図14,図15に示す実施例のように、内管4
側にボス部31を形成することもできる。特に、この実
施例では、内管4をプレス成形した鋼板の接合品として
あり、ボス部31をプレス成形しているが、このボス部
31の前後に断面略U字形に屈曲した屈曲変形部32を
同時に成形してある。このようにボス部31の前後に屈
曲変形部32を設けることにより、内管4の熱変形に際
し、ボス部31とりわけ外管5との接合境界部31aに
おける応力集中を回避することができ、ボス部31の耐
久性が一層向上する。
【0041】また図14に示すように、ボス部31の先
端を外管5の内周面に僅かに食い込ませた状態に外管5
を鋳造することが可能となり、内管4をプレス成型品と
した場合に生じ易い内管4の寸法誤差に伴う支持部11
での隙間発生を回避できる。すなわち、図10に示した
ように、ボス部12を外管5側に一体成形する場合に
は、内管4の外周面が内管中子型23の突起24に正確
に当接していなければ、鋳造後に、ボス部12先端と内
管4との間に隙間が発生してしまう。そのため、内管4
をプレス成形品の溶接により構成する場合には、プレス
成形時や溶接時に高い精度管理が要求される。これに対
し、図14のように内管4側にボス部31を設け、その
先端を僅かに覆うように外管5を鋳造すれば、内管4の
精度管理が非常に容易となる。
端を外管5の内周面に僅かに食い込ませた状態に外管5
を鋳造することが可能となり、内管4をプレス成型品と
した場合に生じ易い内管4の寸法誤差に伴う支持部11
での隙間発生を回避できる。すなわち、図10に示した
ように、ボス部12を外管5側に一体成形する場合に
は、内管4の外周面が内管中子型23の突起24に正確
に当接していなければ、鋳造後に、ボス部12先端と内
管4との間に隙間が発生してしまう。そのため、内管4
をプレス成形品の溶接により構成する場合には、プレス
成形時や溶接時に高い精度管理が要求される。これに対
し、図14のように内管4側にボス部31を設け、その
先端を僅かに覆うように外管5を鋳造すれば、内管4の
精度管理が非常に容易となる。
【0042】図14に示した二重排気管を得るには、外
管5の鋳造時に用いる内管中子において、ボス部31の
先端を中子砂の表面から僅かに突出させておけば良い。
図16は、このような内管中子を形成するための内管中
子型23を示している。この内管中子型23には、内管
4に形成したボス部31の先端が嵌合する浅い凹部33
が予め形成されている。
管5の鋳造時に用いる内管中子において、ボス部31の
先端を中子砂の表面から僅かに突出させておけば良い。
図16は、このような内管中子を形成するための内管中
子型23を示している。この内管中子型23には、内管
4に形成したボス部31の先端が嵌合する浅い凹部33
が予め形成されている。
【0043】この実施例では、内管4は前述したように
鋼板をプレス成形するとともに互いに溶接したものが用
いられ、図16に示すようにボス部31を凹部33に嵌
合させた状態で内管中子型23内にセットされる。そし
て、前述した実施例と同様に、内管中子型23内の間隙
に中子砂を充填すれば、内管中子が形成される。この内
管中子においては、ボス部31が、中子砂からなる外周
面に僅かに突出し、必ず露出した状態となる。そして、
この内管中子を鋳型内にセットし、鋳造を行えば、図1
4に示したように、ボス部31が外管5内周面に確実に
接合した状態となる。
鋼板をプレス成形するとともに互いに溶接したものが用
いられ、図16に示すようにボス部31を凹部33に嵌
合させた状態で内管中子型23内にセットされる。そし
て、前述した実施例と同様に、内管中子型23内の間隙
に中子砂を充填すれば、内管中子が形成される。この内
管中子においては、ボス部31が、中子砂からなる外周
面に僅かに突出し、必ず露出した状態となる。そして、
この内管中子を鋳型内にセットし、鋳造を行えば、図1
4に示したように、ボス部31が外管5内周面に確実に
接合した状態となる。
【0044】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る内燃機関の二重排気管においては、従来のように
内管の両端を拘束することがなく、内管の熱変形が支持
部の両側に分配されるため、内管の耐久性低下を防止で
きる。
に係る内燃機関の二重排気管においては、従来のように
内管の両端を拘束することがなく、内管の熱変形が支持
部の両側に分配されるため、内管の耐久性低下を防止で
きる。
【0045】また請求項2の構成によれば、内管を複数
箇所で支持するようにした場合に、その支持部間で生じ
る熱変形が無理に拘束されず、内管の耐久性低下を防止
できる。また、外管に砂抜き用の孔を明ける必要がな
く、鋳造後の砂抜きを容易に行うことができる。
箇所で支持するようにした場合に、その支持部間で生じ
る熱変形が無理に拘束されず、内管の耐久性低下を防止
できる。また、外管に砂抜き用の孔を明ける必要がな
く、鋳造後の砂抜きを容易に行うことができる。
【0046】また請求項3の構成によれば、内管の伸縮
変形が問題となる箇所において、内管の耐久性低下を防
止できる。
変形が問題となる箇所において、内管の耐久性低下を防
止できる。
【0047】また請求項4の構成によれば、内管の曲げ
変形が問題となる湾曲部における内管の耐久性低下を防
止できる。
変形が問題となる湾曲部における内管の耐久性低下を防
止できる。
【0048】また請求項5の構成によれば、内管の径方
向の熱変形による内管の耐久性低下を防止できる。
向の熱変形による内管の耐久性低下を防止できる。
【0049】請求項6の構成によれば、支持部において
内管と外管とを互いに堅固に金属接合させるか否かを容
易に選択することができる。
内管と外管とを互いに堅固に金属接合させるか否かを容
易に選択することができる。
【0050】また請求項7によれば、内管側に形成した
ボス部によって支持部を構成することにより、該支持部
の耐久性が一層向上する。
ボス部によって支持部を構成することにより、該支持部
の耐久性が一層向上する。
【0051】また請求項8の製造方法によれば、内管に
形成したボス部の寸法に多少の誤差があっても、このボ
ス部先端を外管に確実に接合させることができる。
形成したボス部の寸法に多少の誤差があっても、このボ
ス部先端を外管に確実に接合させることができる。
【0052】さらに請求項9の製造方法によれば、溶接
により内管を形成できる。
により内管を形成できる。
【図1】この発明に係る二重排気管の一実施例を示す断
面図。
面図。
【図2】図1のA−A線に沿った断面図。
【図3】支持部をシリンダヘッド側の端部と他の気筒と
の合流点との間に配置した実施例を示す断面図。
の合流点との間に配置した実施例を示す断面図。
【図4】支持部を湾曲部に配置した実施例を示す断面
図。
図。
【図5】支持部の他の配置例を示す断面図。
【図6】支持部の更に他の配置例を示す断面図。
【図7】支持部を排気管直線部に配置した例を示す断面
図。
図。
【図8】この発明をV型6気筒内燃機関用の排気マニホ
ルドに適用した実施例を示す断面図。
ルドに適用した実施例を示す断面図。
【図9】この発明を直列6気筒内燃機関用の排気マニホ
ルドに適用した実施例を示す断面図。
ルドに適用した実施例を示す断面図。
【図10】二重排気管を製造するための内管中子および
内管中子型を示す斜視図。
内管中子型を示す斜視図。
【図11】内管中子の断面図。
【図12】内管中子を鋳型内にセットした状態を示す断
面図。
面図。
【図13】鋳型内から鋳造品を取り出した状態を示す断
面図。
面図。
【図14】内管側にボス部を設けた実施例を示す要部の
断面図。
断面図。
【図15】図14のB−B線に沿った断面図。
【図16】この実施例の二重排気管を製造する際に用い
られる内管中子型を示す断面図。
られる内管中子型を示す断面図。
1…排気マニホルド 4…内管 5…外管 11…支持部 12…ボス部
Claims (9)
- 【請求項1】 接合フランジ部を端部に有する鋳造され
た外管と、この外管の内側に間隙を介して配置され、か
つ外管により鋳ぐるみされた内管と、からなり、中間部
に湾曲部を有する内燃機関の二重排気管において、内管
の両端を自由端とし、この両端以外の部位で内管を外管
に対し支持させたことを特徴とする内燃機関の二重排気
管。 - 【請求項2】 内管と外管との間に設けられる複数の支
持部の中で、少なくとも1カ所は、内管と外管とを互い
に移動不可能な状態に結合固定しており、残りの支持部
は、軸方向の摺動を許容するように非結合状態にあるこ
とを特徴とする請求項1記載の内燃機関の二重排気管。 - 【請求項3】 シリンダヘッドに接続された各気筒の排
気管を複数本合流させた構成において、シリンダヘッド
側の排気管端部と、他の気筒からの排気と合流する合流
部との中間部付近に支持部を設けたことを特徴とする請
求項1または2に記載の内燃機関の二重排気管。 - 【請求項4】 排気管湾曲部における内管の曲率半径が
最小となる部位に支持部を設けたことを特徴とする請求
項1または2に記載の内燃機関の二重排気管。 - 【請求項5】 排気管の直線部に支持部を設けたことを
特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の二重排
気管。 - 【請求項6】 外管の鋳造時に、内管外周面に当接する
ように外管の内周面からボス部を形成し、このボス部に
よって内管を支持するようにしたことを特徴とする請求
項1〜4のいずれかに記載の内燃機関の二重排気管。 - 【請求項7】 内管の所定位置に、外管内周面に当接す
るように外周側に突出したボス部を形成し、このボス部
によって内管を支持するようにしたことを特徴とする請
求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関の二重排気管。 - 【請求項8】 鋼板を断面略半円形にプレス成形すると
ともに、このプレス成形時に、所定位置にボス部を形成
し、かつ固定して所定形状の内管を形成する工程と、 上記ボス部先端が嵌合する浅い凹部を設けた内管中子型
内に上記内管をセットし、内管の外周との間に中子砂を
充填して、上記ボス部先端が露出した内管中子を形成す
る工程と、 この内管中子を鋳型内にセットし、外管を鋳造する工程
と、 を備えてなる内燃機関の二重排気管の製造方法。 - 【請求項9】 上記内管形成工程において、断面略半円
形にプレス成形した鋼板を溶接して内管を形成するよう
にしたことを特徴とする請求項8記載の内燃機関の二重
排気管の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25593594A JPH08121158A (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 内燃機関の二重排気管およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25593594A JPH08121158A (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 内燃機関の二重排気管およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08121158A true JPH08121158A (ja) | 1996-05-14 |
Family
ID=17285620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25593594A Pending JPH08121158A (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 内燃機関の二重排気管およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08121158A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1089062A (ja) * | 1996-09-10 | 1998-04-07 | Honda Motor Co Ltd | 多気筒内燃機関の排気マニホールド |
JP2000154717A (ja) * | 1998-11-18 | 2000-06-06 | Yutaka Giken Co Ltd | エンジン用保温型排気管 |
DE102012203181A1 (de) * | 2012-03-01 | 2013-09-05 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Abgaskrümmer, Abgasbaugruppe und Verfahren zur Herstellung eines Abgaskrümmers |
CN103452630A (zh) * | 2012-06-01 | 2013-12-18 | 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 | 排气管路 |
DE102013216294A1 (de) * | 2013-08-16 | 2015-02-19 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine und Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine |
JP2018204484A (ja) * | 2017-06-01 | 2018-12-27 | 株式会社豊田自動織機 | 排気マニホルド |
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