CN101146983A - 排气系统部件 - Google Patents

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Abstract

一种排气系统部件，是具有由隔壁分离的2个以上排气口的排气系统部件，其特征在于，以具有所述隔壁的管部的任意横向截面(包括开口端面)观察时，在所述管部的内壁间延展的所述隔壁，以其纵向的中点为中心，在所述隔壁长度的1/2范围内具有最小壁厚A，并且在该范围外逐渐扩展宽度，所述隔壁的各外面存在于夹在内侧线和外侧线间的区域内，其中，(a)所述内侧线由从所述隔壁的纵向中心线离开A/2距离的平行线H1、H2和与所述平行线H1、H2及所述内壁沿切线方向连接的半径r1、r2的圆弧R1、R2(其中，r1及r2均在1/3×A以上，且满足r1+r2＝1.9A)构成，(b)所述外侧线由从所述隔壁的纵向中心线离开3/2×A距离的平行线H3、H4和与所述平行线H3、H4及所述内壁沿切线方向连接的半径r3、r4的圆弧R3、R4(其中，r3及r4均在1/3×A以上，且满足r3+r4＝4A)构成。

Description

排气系统部件
技术领域
本发明涉及一种避免产生直到管等外面的龟裂的可能的排气岐管(manifold)和涡轮壳体等发动机用排气系统部件。
背景技术
在用于直列4汽缸和直列6汽缸等多汽缸发动机的排气岐管和涡轮壳体等排气系统部件中，排气口往往被分开，以使从发动机的各汽缸排出的废气相互不干涉、另外背压不上升。基于排气口的分开，发动机的性能及动作稳定化。
作为排气系统部件的一例，图8表示与直列4汽缸发动机E的汽缸#1～#4连接的排气岐管M及与排气岐管M的法兰连接的涡轮壳体T，图9是图8的Z-Z放大截面图。直列4汽缸发动机E的各汽缸，通常按照#1—#3—#4—#2的顺序进行燃烧。
排气岐管M，具有与发动机E的4个排气口EX1～EX4连接的支管BR1～BR4和汇集支管BR1～BR4的下游侧管部30m，管部30m，具有设置在下游端外周的法兰31m和由隔壁32m分开的2个排气口Pa、Pb。支管BR1、BR4汇集于排气口Pb，支管BR2、BR3汇集于排气口Pa。
涡轮壳体T的上游侧管部30t，具有设置在上游端外周的法兰31t和由隔壁32t分开的2个吸气口Qa、Qb。法兰31t的形状，与排气岐管M的法兰31m大致相同。隔壁32t及吸气口Qa、Qb的形状及配置，是当法兰3 1t介由衬垫S用螺栓BT与排气岐管M的法兰31m连接时，排气岐管M的隔壁32m和涡轮壳体T的隔壁32t顺畅连接，排气口Pa、Pb和吸气口Qa、Qb也同样顺畅连接。
如图8所表明，排气岐管M的下游侧管部30m和涡轮壳体T的上游侧管部32t，具有基本相同的形状及功能，因此，以下关于下游侧管部30m进行说明，而其说明也同样能够适用于涡轮壳体T的上游侧管部30t(或其他同样的排气系统部件的管部)。
如图9所示，与管部30的内壁连接的隔壁32，由于随着发动机E的运转·停止而产生的加热·冷却而反复受到压缩应力和拉伸应力，不过，由此产生的膨胀·收缩由设置在管部30外周的法兰31束缚，因此，在隔壁32和管部30的连接部34往往产生龟裂CRK。若龟裂CRK到达管部30的外面，则有可能漏泄废气。
参照图10(a)～(e)详细叙述龟裂CRK的产生原理。图10(a)，表示开口端面33上的排气岐管M的隔壁32m及排气口Pa、Pb的基本形状。如图10(b)所示，若发动机(没有图示)运转，则隔壁32被高温的废气加热。可是，如图10(c)所示，隔壁32由法兰31牢固地束缚，从而不能自由膨胀，因此，产生塑性变形，同时产生压缩应变。另一方面，若发动机停止、排气岐管M冷却到室温，则如图10(d)所示，隔壁32超过加热时的塑性变形，而要进行热收缩，不过，如图10(e)所示，由于被法兰31牢固地束缚，从而在隔壁32及/或连接部34产生大的拉伸应变。若反复施加随着发动机的运转·停止而产生的加热·冷却，则有时会因隔壁32上产生的龟裂CRK而造成排气口Pa和Pb连通，或在连接部34上产生的龟裂CRK到达管部30的外面。
若因在隔壁32上产生的龟裂CRK而造成排气口Pa和Pb连通，则或是产生排气干涉、或是使背压上升。另外，若产生直到管部30外面的龟裂CRK，则产生排气口Pa、Pb中的废气向外部喷出这样的问题，另外，当具有涡轮壳体时其动作变得不稳定，结果是发动机性能下降。
为了防止在排气岐管的隔壁及管部上产生龟裂，实开昭60-95118号，提出了一种方案，如图11所示，在隔壁32上形成比法兰31厚度深的缝隙SLT，由此吸收热膨胀及热收缩。不过，由于缝隙SLT的存在，可知在流经口的废气中产生紊流，背压上升，进而产生发动机输出下降这样的问题。
实开平2-39529号，提出了一种排气岐管，如图12所示，在隔壁32上形成局部的薄壁部TW，从而，在隔壁32产生热变形时容易使薄壁部TW变形而缓解热应力。由于在隔壁32上设置局部的薄壁部TW，从而，不会像在隔壁32上形成缝隙SLT时(实开昭60-95118号)那样在废气中产生紊乱，能够防止龟裂CRK。可是，根据隔壁32和管部30的连接部34的形状，可知往往产生直到排气系统部件外面这样的龟裂CRK。另外，图12所示的隔壁32的形状，连接部34为厚壁，从而，还存在排气岐管整体的重量非常大这样的问题。
特开平7-217438号，提出了一种排气岐管，如图13所示，排气口Pa、Pb的截面形状为大致梯形，以短的曲率半径RS的圆弧状的连接部34连结隔壁32和直线状的内壁35，从而，将热应力分散到直线状的内壁35上。可是，根据连结隔壁32和直线状内壁35的连接部34的形状，可知往往产生直到排气系统部件外面的龟裂CRK。另外，排气口的截面形状限定为大致梯形，自由度极小。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种不会明显限制排气口的截面形状，避免产生直到排气系统部件外面的龟裂的可能的排气系统部件。
鉴于上述目的进行锐意研究，结果发现：(1)不明显增加排气系统部件的重量，很难完全防止在隔壁和管部的连接部产生由于拉伸和压缩的热变形造成的龟裂，及(2)为此，即使产生龟裂，只要不使其向排气系统部件外面扩展而是引导到隔壁的中央部，就能够消除上述问题，由此引发了本发明。
即、本发明的排气系统部件，是具有由隔壁分离的2个以上排气口的排气系统部件，其特征在于，以具有所述隔壁的管部的任意横向截面(包括开口端面)观察时，在所述管部的内壁间延展的所述隔壁，以其纵向的中点为中心，在所述隔壁长度的1/2范围内具有最小壁厚A，并且在该范围外逐渐扩展宽度，所述隔壁的各外面存在于夹在各内侧线和各外侧线间的区域内，其中，(a)所述各内侧线由从所述隔壁的纵向中心线离开A/2距离的平行线H1、H2和与所述平行线H1、H2及所述内壁沿切线方向连接的半径r1、r2的圆弧R1、R2(其中，r1及r2均在1/3×A以上，且满足r1+r2＝1.9A)构成，(b)所述各外侧线由从所述隔壁的纵向中心线离开3/2×A距离的平行线H3、H4和与所述平行线H3、H4及所述内壁沿切线方向连接的半径r3、r4的圆弧R3、R4(其中，r3及r4均在1/3×A以上，且满足r3+r4＝4A)构成。
优选是所述圆弧R1、R2的半径r1、r2满足r1+r2＝2.5A的条件。
优选是所述隔壁的最小壁厚A为2～10mm，在具有所述隔壁的管部的横向截面，所述内壁和所述隔壁由半径2～13mm的圆弧沿切线方向连接。
发明效果
具有上述结构的本发明的排气系统部件，几乎不存在重量的增加和排气口的截面形状的限制，防止直到外面的龟裂的产生，因此，发动机的动作稳定化，不会引起性能下降。
附图说明
图1(a)是表示本发明的优选实施方式的排气系统部件的下游开口端面的主视图。
图1(b)是图1(a)的X部的放大图。
图2(a)是表示本发明的其他优选实施方式的排气系统部件的下游开口端面的主视图。
图2(b)是表示本发明的其他优选实施方式的排气系统部件的下游开口端面的主视图。
图2(c)是表示本发明的其他优选实施方式的排气系统部件的下游开口端面的主视图。
图3(a)是表示本发明的其他优选实施方式的排气系统部件的下游开口端面的主视图。
图3(b)是表示本发明的其他优选实施方式的排气系统部件的下游开口端面的主视图。
图3(c)是表示本发明的其他优选实施方式的排气系统部件的下游开口端面的主视图。
图3(d)是表示本发明的其他优选实施方式的排气系统部件的下游开口端面的主视图。
图4(a)是表示实施例1采用的试料形状的立体图。
图4(b)是表示实施例1采用的试料形状的主视图。
图4(c)是表示实施例1采用的试料的隔壁部的形状的主视图的放大图。
图4(d)是表示比较例1采用的试料形状的主视图。
图4(e)是表示比较例2采用的试料形状的主视图。
图5(a)是表示实施例2采用的试料形状的主视图。
图5(b)是表示实施例2采用的试料的隔壁部的形状的主视图的放大图。
图5(c)是表示比较例3采用的试料形状的主视图。
图6是热疲劳试验装置的模式图。
图7(a)是表示实施例3的涡轮壳体(疲劳试验后)的立体图。
图7(b)是表示比较例4的涡轮壳体(疲劳试验后)的立体图。
图8是表示与直列4汽缸发动机连接的排气系统部件的一例的截面图。
图9是图8的Z-Z放大截面图。
图10是说明龟裂的产生原理的概略图。
图11是表示实开昭60-95118号所述的排气系统部件的下游开口端面的主视图。
图12是表示实开平2-39529号所述的排气系统部件的下游开口端面的主视图。
图13是表示特开平7-217438号所述的排气系统部件的下游开口端面的主视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的排气系统部件进行详细说明，不过，本发明并没有限定于图示的例子。还有，对于同样的部位附以相同符号，省略重复的说明。
第一实施方式
图1(a)是表示第一实施方式的排气系统部件的开口端面3的主视图，图1(b)是图1(a)的X部放大图。该排气系统部件的法兰1，具有大致方形的轮廓，隔壁2中央部具有大致直线状的外面，两端部具有曲线状的外面。隔壁2以其纵向的中点O为中心，在隔壁2长度的1/2范围内具有最小壁厚A，同时在该范围外(比其更靠端部侧)具有宽度逐渐扩展的曲线状的外面。
法兰1和经由连接部4与之连接的隔壁2，由图1(a)所示的排气口Pa和Pb的共用切线L1表现为分开。比切线L1更靠纸面上方的上方部分为法兰1，下方为隔壁2。并且，在与隔壁2的L1侧端部相反侧的端部也同样划一条排气口Pa和Pb的共用切线L2，以切线L1和切线L2的最短距离为隔壁2的长度。另外，以隔壁2的纵向的中点O为中心，在隔壁2长度的3/4范围内，以连结隔壁2的宽度的中心点的线作为隔壁的纵向中心线C，在上述以外的范围内，以隔壁2长度的3/8的位置的纵向中心线C的切线作为纵向中心线C。
隔壁2的各外面2a，需要存在于由从隔壁2的纵向中心线C离开A/2距离的平行线H1、H2和与平行线H1、H2及管部10的内壁5沿切线方向连接的半径r1、r2的圆弧R1、R2构成的各内侧线(以点划线表示)上、或比其靠外侧。在此，所谓“沿切线方向连接”，意思是在圆弧R1、R2和平行线H1、H2的接点上，圆弧R1、R2的切线和平行线H1、H2一致。圆弧R1、R2和内壁5的接点的情况也同样。从而，圆弧R1、R2相当于与平行线H1、H2和内壁5内切的半径r1、r2的圆弧。
r1及r2必须满足r1+r2＝1.9A。从而，若隔壁2的各外面2a靠近中心线C存在，则隔壁2变薄而产生龟裂。若r1或r2任意一方极小，则隔壁2和内壁5的连接部4的曲率增大，容易应力集中、产生龟裂。为此，r1及r2任意一个均必须在1/3×A以上，优选是任意一个均在1/2×A以上。该实施方式中，r1＝r2，不过，也有如后述的实施方式那样r1及r2不相等的情况，特别是在那样的情况下，必须使r1及r2不能过小。
在由隔壁2划分的排气口Pa、Pb中，交替流有高温高压的废气，因此，为了保持足够的高温强度，隔壁2必须具有一定程度的厚度。特别是在连接部4由于应力集中，因而必须比中央部厚。不过，若隔壁2超过必要厚度，则排气系统部件会过重。为此，隔壁2的各外面2a，必须存在于由从纵向中心线C离开3/2×A距离的平行线H3、H4和与平行线H3、H4及管部10的内壁5沿切线方向连接的半径r3、r4的圆弧R3、R4构成的各外侧线(以点划线表示)上、或比其靠内侧。与圆弧R1、R2同样，圆弧R3、R4相当于与平行线H3、H4和内壁5内切的半径r3、r4的圆弧。
r3及r4必须满足r3+r4＝4A。从而，若隔壁2的各外面2a远离中心线C存在，则隔壁2变厚而使排气系统部件的重量增大。若r3或r4任意一方极小，则隔壁2和内壁5的连接部4的曲率增大，容易应力集中、产生龟裂。为此，r3及r4任意一个均必须在1/3×A以上，优选是任意一个均在1/2×A以上。该实施方式中，r3＝r4，不过，也有如后述的实施方式那样r3及r4不相等的情况，特别是在那样的情况下，必须使r3及r4不能过小。
在中心区域21及扩展区域4a中，隔壁2的外面2a的轮廓，可以是直线状，不过优选是平缓的曲线状。为平缓的曲线状时，无须为圆弧状。在距离隔壁2的中心O的距离为隔壁2长度的3/8的点的隔壁2的厚度A2，优选是在隔壁2的最小壁厚A的1.3倍以上，更优选是在1.5倍以上。中心区域21及扩展区域4a，优选是平滑连接。
连接部4优选是平滑连接隔壁2的外面2a和内壁5的曲线，优选是由与外面2a及内壁5沿切线方向连接的圆弧构成。圆弧的半径，可以选取在上述内侧线和上述外侧线之间形成隔壁2的外面2a这样的值，不过，优选是在1/3×A以上，更优选是在1/2×A以上。
这样，由于隔壁2的各外面2a存在于夹在上述内侧线和上述外侧线间的区域(B1及B2)内，从而，当对隔壁2施加大的热应力时，在上述中心区域21优先产生龟裂，在其以外的范围很难产生龟裂。即使在隔壁2和法兰1的连接部4附近产生龟裂，也不会向法兰1方向成长，而向和法兰1分离的隔壁2的方向成长，因此，很难产生连通排气口Pa或Pb和排气系统部件外面这样的龟裂。从而，由于隔壁2具有如上所述的形状，从而，能够获得不会增加排气系统部件的重量、不会在管部30上产生龟裂的排气系统部件。
本发明的排气系统部件，优选是圆弧R1、R2的半径r1、r2满足r1+r2＝2.5A，更优选是隔壁的最小壁厚A为2～10mm，隔壁的各外面和排气口的内壁，以管部的任意的横向截面看时，由半径2～13mm的圆弧沿切线方向连接。由于采用该构成，因而进一步降低产生连通排气口和排气系统部件外面的龟裂的可能。
第二实施方式
图2(a)表示第二实施方式的排气系统部件的开口端面3。该排气系统部件，除了隔壁2倾斜、同时排气口也倾斜以外，与第一实施方式的排气系统部件实质上相同，必须全部满足第一实施方式的条件。
第三实施方式
图2(b)表示第三实施方式的排气系统部件的开口端面3。该排气系统部件，除了隔壁2为S字状以外，与第一实施方式的排气系统部件实质上相同，必须全部满足第一实施方式的条件。
第四实施方式
图2(c)表示第四实施方式的排气系统部件的开口端面3。该排气系统部件，除了隔壁2为S字状以外，与第二实施方式的排气系统部件实质上相同，必须全部满足第一实施方式的条件。
第五实施方式
图3(a)表示第五实施方式的排气系统部件的开口端面3。该排气系统部件，除了开口端面3为圆状以外，与第一实施方式的排气系统部件实质上相同，必须全部满足第一实施方式的条件。
第六实施方式
 图3(b)表示第六实施方式的排气系统部件的开口端面3。除了隔壁2倾斜、同时排气口也倾斜以外，与第五实施方式的排气系统部件实质上相同，必须全部满足第一实施方式的条件。
第七实施方式
图3(c)表示第七实施方式的排气系统部件的开口端面3。该排气系统部件，除了隔壁2为S字状以外，与第五实施方式的排气系统部件实质上相同，必须全部满足第一实施方式的条件。
第八实施方式
图3(d)表示第八实施方式的排气系统部件的开口端面3。该排气系统部件，除了隔壁2为S字状以外，与第六实施方式的排气系统部件实质上相同，必须全部满足第一实施方式的条件。
上述第二～第八实施方式中，隔壁2以隔壁纵向的中点O为中心，在隔壁长度的1/2范围内(中心区域4a)具有最小壁厚A，同时在该范围外(端部区域40)宽度逐渐扩展。另外，隔壁的各外面，存在于夹在各内侧线和各外侧线间的区域内，(a)各内侧线由从隔壁的纵向中心线C离开A/2距离的平行线H1、H2和与平行线H1、H2及内壁沿切线方向连接的半径r1、r2的圆弧R1、R2(其中，r1、r2任意一个均在1/3×A以上，且满足r1+r2＝1.9A)构成，(b)各外侧线由从隔壁的纵向中心线C离开3/2×A距离的平行线H3、H4和与平行线H3、H4及内壁沿切线方向连接的半径r3、r4的圆弧R3、R4(其中，r3、r4任意一个均在1/3×A以上，且满足r3+r4＝4A)构成。从而，能够获得排气系统部件的重量不会极端增加、减少连通排气口和排气系统部件外侧的龟裂的产生、不会极端限制排气口截面形状的排气系统部件。
以下，根据实施例更详细地说明本发明，不过，本发明并不限定于它们。
实施例1
制作由具有图4(a)所示形状的奥氏体系耐热铸钢构成的试料TP。试料TP的厚度为20mm，管部10的壁厚FW为20mm，隔壁2的长度为80mm。图4(b)表示试料TP的开口端面3，图4(c)是隔壁2的局部放大图。隔壁2以其纵向的中点O为中心，在隔壁2长度的1/2(40mm)范围内具有厚度6mm的平板状的中心区域21，在平板状的中心区域21的外侧具有由扩展区域4a和连接部4构成的端部区域40。隔壁2的最小壁厚A与中心区域21的厚度相同，为6mm，扩展区域4a从中心区域21的端部逐渐地呈直线状扩展宽度，距离隔壁2纵向中点O为隔壁2长度的3/8(30mm)的位置上的厚度A2的值为10mm。连接部4为与扩展区域4a和管部10的内壁5沿切线方向连接的半径7mm的圆弧状。表1表示试料TP的尺寸。
由于如上所述形成隔壁2，从而，隔壁2的各外面2a存在于夹在各内侧线和各外侧线间的区域(斜线部B1及B2)内，(a)各内侧线由从隔壁2的纵向中心线C离开A/2距离、即3mm的平行线H1、H2和与平行线H1、H2及内壁5沿切线方向连接的半径r1＝r2＝5.7mm(r1、r2任意一个均在1/3×A以上，且满足r1+r2＝1.9A)的圆弧R1、R2构成，(b)各外侧线由从隔壁2的纵向中心线C离开3/2×A、即9mm的平行线H3、H4和与平行线H3、H4及内壁沿切线方向连接的半径r3＝r4＝12mm(r3、r4任意一个均在1/3×A以上，且满足r3+r4＝4A)的圆弧R3、R4构成。
利用日本国专利第2533885号所述的疲劳试验装置，对试料TP进行了热疲劳试验。在图6所示的热疲劳试验装置50中，将来自LPG供给源52的LPG和来自压缩机53的空气向燃烧器51供给，同时也向燃烧室54强制性供给空气，在燃烧室54内对LPG点火，使燃烧器51燃烧。将从燃烧器51出来的火焰55向燃烧室54内喷出，将随之产生的高温燃烧气体通过冷却区56的燃烧气体路56a传输到试料TP，加热试料TP。燃烧气体路56a，利用在具备冷却水的流入口及排出口的冷却区56中循环的冷却水进行冷却、保护。在试料TP的入口设置铠装(sheath)型热电偶57。热疲劳试验，以(i)加热试料TP到铠装型热电偶57的检测温度为950℃后、保持10分钟，及(ii)停止燃烧气体的供给、保持10分钟这样2个工序构成的周期作为1个周期，重复到在试料TP上能够确认龟裂。热疲劳试验的结果是，关于实施例1的试料TP，在隔壁2的纵向的中心部产生了龟裂，而没有产生从排气口直到试料TP外面的龟裂。
比较例1
如图4(d)所示，除了使隔壁2的扩展区域4a的厚度恒定为6mm、实质上不具有扩展区域4a、以与隔壁2的外面2a及管部10的内壁5沿切线方向连接的半径2mm的圆弧形成连接部4以外，与实施例1同样制作了试料TP。隔壁2的最小壁厚A与中心区域21的厚度相同，为6mm，在距离中点O为隔壁2长度的3/8(30mm)的位置上的厚度A2的值为6mm。表1表示试料TP的尺寸。该试料TP的隔壁2，在实施例1所述的夹在各内侧线及各外侧线间的区域(斜线部B1及B2)以外的部分，也形成有其各外面2a。再有，即使选取半径r1～r4均在1/3×A以上、且满足r1+r2＝1.9A及r3+r4＝4A的任意值，在夹在各内侧线及各外侧线间的区域(斜线部B1及B2)以外的部分，也形成有隔壁2的各外面2a。采用比较例1的试料TP，进行与实施例1同样的热疲劳试验的结果是，由于隔壁和法兰的连接部而产生了从排气口直到试料TP外面的龟裂。
比较例2
如图4(e)所示，除了距离隔壁的纵向中点O为隔壁长度的3/8的位置上的隔壁2的厚度A2的值为30mm以外，与实施例1同样制作了试料TP(表1表示试料TP的尺寸。)。该试料TP的隔壁2，在实施例1所述的夹在各内侧线及各外侧线间的区域(斜线部B1及B2)以外的部分，也形成其各外面2a。实施与实施例1同样的热疲劳试验的结果是，在隔壁2的纵向中心部产生了龟裂，而没有产生从排气口直到试料TP外面的龟裂。可是，比较例2的试料TP与实施例1的试料TP比较，重量成为1.1倍，排气口的截面积减少了10％。
实施例2
如图5(a)所示，除了隔壁的形状为S字形状以外，与实施例1同样制作了试料TP。图5(b)表示试料TP的隔壁部的放大图。以隔壁2的纵向的中点O为中心，在隔壁2长度的1/2范围内具有厚度6mm的平板状的中心区域21，在平板状的中心区域21的外侧具有由扩展区域4a和连接部4构成的端部区域40。中心区域21相对于实施例1的隔壁2倾斜角度θ1＝30°，扩展区域4a相对于实施例1的隔壁2倾斜角度θ2＝-45°，从而，隔壁2的整体为S字形。隔壁2的最小壁厚A与中心区域21的厚度相同，为6mm，扩展区域4a从中心区域21的端部逐渐地呈直线状扩展宽度，距离隔壁2的纵向中点O为隔壁2长度的3/8的位置上的厚度A2的值为10mm。中心区域21和扩展区域4a在弯曲部23，由与中心区域21及扩展区域4a沿切线方向连接的半径ri＝3mm及ro＝9mm的圆弧Ri及Ro连接。在此，以连接中心区域21和扩展区域4a形成的角中内角侧的隔壁2的外面2a的圆弧为Ri，以相反侧的圆弧为Ro。连接部4由与扩展区域4a及管部10的内壁5沿切线方向连接的半径10mm的圆弧Ra和半径5mm的圆弧Rb形成。以隔壁2和内壁5形成的角度呈钝角侧的圆弧为Ra，以呈锐角侧的圆弧为Rb。由表1表示试料TP的尺寸。
由于如上所述形成隔壁，从而，隔壁2的各外面2a存在于夹在各内侧线和各外侧线间的区域(斜线部B1及B2)内，(a)各内侧线由从隔壁的纵向中心线C离开A/2距离、即3mm的平行线H1、H2和与平行线H1、H2及内壁沿切线方向连接的半径r1＝10mm、r2＝5mm(满足r1+r2＝2.5A。r1为钝角侧的圆弧的半径、r2为锐角铡的圆弧的半径)的圆弧R1、R2构成，(b)各外侧线由从隔壁的纵向中心线C离开3/2×A距离、即9mm的平行线H3、H4和与平行线H3、H4及内壁沿切线方向连接的半径r3＝16mm、r4＝8mm(满足r3+r4＝4A。r3为钝角侧的圆弧的半径、r4为锐角铡的圆弧的半径)的圆弧R3、R4构成。实施与实施例1同样的热疲劳试验的结果是，在隔壁的纵向的中心附近产生了龟裂，而没有产生从排气口直到试料TP外面的龟裂。
比较例3
如图5(c)所示，除了使隔壁2的扩展区域4a的厚度与中心区域21相同恒定为6mm、实质上不具有扩展区域4a、将圆弧Ra及圆弧Rb的半径分别变更为8mm及2mm以外，与实施例2同样制作了试料TP。表1表示试料TP的尺寸。
通过如上所述形成隔壁，由此，即使选取半径r1～r4任意一个均在1/3×A以上、且满足r1+r2＝1.9A及r3+r4＝4A的任意值，在夹在各内侧线和各外侧线间的区域(斜线部B1及B2)以外的部分，也存在隔壁2的各外面2a，如此制作了比较例3的试料TP，其中，(a)各内侧线由平行线H1、H2和与平行线H1、H2及内壁沿切线方向连接的圆弧R1、R2构成，(b)各外侧线由平行线H3、H4和与平行线H3、H4及内壁沿切线方向连接的圆弧R3、R4构成的。实施与实施例1同样的热疲劳试验的结果是，由于隔壁和法兰的连接部而产生了从排气口直到试料TP外面的龟裂。
[表1]
  实施例1   比较例1   比较例2   实施例2   比较例3
  隔壁的长度   80mm   80mm   80mm   80mm   80mm
  中心区域厚度   6mm   6mm   6mm   6mm   6mm
  最小壁厚A   6mm   6mm   6mm   6mm   6mm
  A2(1)   10mm   6mm   30mm   10mm   6mm
  圆弧区域的半径   r=7mm   r=2mm   r=7mm   ra=10mmrb=5mm   ra=8mmrb=2mm
  隔壁的倾斜(2)   θ1=0°θ2=0°   θ1=0°θ2=0°   θ1=0°θ2=0°   θ1=30°θ2=-45°   θ1=30°θ2=-45°
  弯曲部的位置(3)   -   -   -   20mm   20mm
  弯曲部的半径   -   -   -   ri=3mmro=9mm   ri=3mmro=9mm
注：(1)A2是距离隔壁的中点30mm的位置上的厚度。
(2)相对于实施例1的隔壁的倾斜(θ1：中心区域的角度、θ2：扩展区域的角度)。
(3)距离隔壁中点的距离。
实施例3
制作了图7(a)所示的涡轮壳体Ta。涡轮壳体Ta使用于直列4汽缸且排气量2000cc的高性能汽油发动机(没有图示)，依靠由排气岐管汇集的来自发动机的废气的压力使涡轮壳体内的涡轮旋转，驱动与该涡轮同轴的压缩机，压缩混合气体，向发动机供给，从而提高发动机的输出。
如图7(a)所示，涡轮壳体Ta的开口端面3，形成与图4(b)所示实施例1的试料TP大致相似的形状，因此，利用图4(b)说明隔壁2的局部形状。隔壁2的长度为40mm，隔壁2的最小壁厚A为3mm。隔壁2以其纵向的中点O为中心，在隔壁2长度的1/2范围内具有厚度3mm的平板状的中心区域2l，在平板状的中心区域21的外侧具有由扩展区域4a和连接部4构成的端部区域40。隔壁2的最小壁厚A与中心区域21的厚度相同，为3mm，扩展区域4a从中心区域21的端部逐渐地呈直线状扩展宽度，隔壁2在距离纵向中点O为隔壁2长度的3/8(15mm)的位置上的厚度A2的值为5mm。连接部4为与扩展区域4a和管部lO的内壁5沿切线方向连接的半径3.5mm的圆弧状。
由于如上所述形成隔壁，从而，隔壁2的各外面2a存在于夹在各内侧线和各外侧线间的区域(斜线部B1及B2)内，(a)各内侧线由从隔壁2的纵向中心线C离开A/2距离、即1.5mm的平行线H1、H2和与平行线H1、H2及内壁沿切线方向连接的半径r1、r2=2．85mm(满足半径r1+r2=1.9A)的圆弧R1、R2构成，(b)各外侧线由从隔壁2的纵向中心线C离开3/2×A距离、即4.5mm的平行线H3、H4和与平行线H3、H4及内壁沿切线方向连接的半径r3、r4=6mm(满足半径r3+r4=4A)的圆弧R3、R4构成。另外，法兰及隔壁以外的涡轮壳体Ta，主要部分壁厚为2．5～5.5mm，用奥氏体系耐热铸钢铸造，实施规定的热处理后，实施加工从而制作。
利用热疲劳试验装置40，对涡轮壳体Ta进行了与实施例1同样的热疲劳试验。热疲劳试验，以(i)涡轮壳体Ta的隔壁2中央部的温度加热到1000℃、保持10分钟，及(ii)停止燃烧气体的供给、冷却、保持10分钟这样2个工序构成的周期作为1个周期，进行了1000个周期。图7(a)还同时表示热疲劳试验后的涡轮壳体Ta上产生的龟裂CRK。龟裂CRK，在隔壁2的大致中央部产生，而没有发现向涡轮壳体外面贯通的龟裂。
比较例4
除了使隔壁2的扩展区域4a的厚度与中心区域21相同恒定为3mm、实质上不具有扩展区域4a、使与隔壁2及内壁5沿切线方向连接的圆弧半径为2mm以外，与实施例3的涡轮壳体Ta同样制作了图7(b)所示的涡轮壳体Tb。涡轮壳体Tb的开口端面3，形成与图4(d)所示的比较例1的试料TP大致相似形状。
涡轮壳体Tb，即使选取半径rl～r4任意一个均在1/3×A以上、且满足r1+r2=1.9A及r3+r4=4A的任意值，在夹在各内侧线和各外侧线间的区域(斜线部B1及B2)以外的部分，也存在隔壁2的各外面2a，其中，(a)各内侧线由从隔壁的纵向中心线C离开A/2距离的平行线H1、H2和与平行线H1、H2及内壁沿切线方向连接的圆弧R1、R2构成，(b)各外侧线由从隔壁的纵向中心线C离开3/2×A距离的平行线H3、H4和与平行线H3、H4及内壁沿切线方向连接的圆弧R3、R4构成。
在与实施例3相同条件下对涡轮壳体Tb进行热疲劳试验后，在318个周期中产生了向涡轮壳体Tb外面贯通的龟裂CRK。图7(b)还同时表示龟裂CRK。可知在涡轮壳体Tb中存在问题，由于排气口Pa或Pb的废气介由龟裂CRK向外部喷出，从而，或引起排气干涉、或涡轮壳体的工作变得不稳定，结果导致发动机性能下降。
由以上实施例可知，本发明的排气系统部件，重量不会极端增加、不会产生连通排气口和排气系统部件外侧的龟裂。

Claims (3)

1.一种排气系统部件，是具有由隔壁分离的2个以上排气口的排气系统部件，其特征在于，
以具有所述隔壁的管部的任意包括开口端面的横向截面观察时，在所述管部的内壁间延展的所述隔壁，以其纵向的中点为中心，在所述隔壁长度的1/2范围内具有最小壁厚A，并且，所述隔壁的各外面存在于夹在内侧线和外侧线间的区域内，其中，(a)所述内侧线由从所述隔壁的纵向中心线离开A/2距离的平行线H1、H2和与所述平行线H1、H2及所述内壁沿切线方向连接的半径r1、r2的圆弧R1、R2构成，其中，r1及r2均在1/3×A以上，且满足r1+r2＝1.9A，(b)所述外侧线由从所述隔壁的纵向中心线离开3/2×A距离的平行线H3、H4和与所述平行线H3、H4及所述内壁沿切线方向连接的半径r3、r4的圆弧R3、R4构成，其中，r3及r4均在1/3×A以上，且满足r3+r4＝4A。
2.根据权利要求1所述的排气系统部件，其特征在于，
所述圆弧R1、R2的半径r1、r2满足r1+r2＝2.5A。
3.根据权利要求1或2所述的排气系统部件，其特征在于，
所述隔壁的最小壁厚A为2～10mm，所述隔壁的各外面和所述内壁，以所述管部的任意横向截面观察时，由半径2～13mm的圆弧沿切线方向连接。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111255559A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 现代自动车株式会社 涡轮增压器紧固结构
WO2022022114A1 (zh) * 2020-07-27 2022-02-03 长鑫存储技术有限公司 测量电容之间最短距离的方法及评价电容制程的方法
US11933863B2 (en) 2020-07-27 2024-03-19 Changxin Memory Technologies, Inc. Method for measuring shortest distance between capacitances and method for evaluating capacitance manufacture procedure

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008063743B4 (de) * 2008-12-18 2013-11-14 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Abgaskrümmer
KR20160070275A (ko) 2014-12-09 2016-06-20 현대자동차주식회사 차량용 배기가스 배출장치
DE102016205257A1 (de) * 2015-04-09 2016-10-13 Borgwarner Inc., Patent Department Abgas-zuführanordnung eines abgasturboladers
WO2019122947A1 (en) * 2017-12-20 2019-06-27 Volvo Truck Corporation Sealing gasket, for sealing the connection between an exhaust manifold and a turbine
JP2019183716A (ja) * 2018-04-06 2019-10-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP6939682B2 (ja) * 2018-04-06 2021-09-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
WO2020105474A1 (ja) * 2018-11-21 2020-05-28 株式会社Ihi 排気タービン装置
US11098636B2 (en) * 2019-12-18 2021-08-24 Caterpillar Inc. Joint Oc Exhaust manifold to turbine connection
US11473481B2 (en) * 2020-11-20 2022-10-18 Caterpillar Inc. Exhaust manifold having turbine connector with turbine foot

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3664761A (en) * 1969-12-19 1972-05-23 Zastrow A Turbine housing with two inlet passages
DE2849924C3 (de) * 1978-11-17 1981-10-01 Aktiengesellschaft Kühnle, Kopp & Kausch, 6710 Frankenthal Turbinengehäuse
JPS6095118U (ja) 1983-12-02 1985-06-28 日産自動車株式会社 内燃機関の排気マニホ−ルド
GB8429212D0 (en) * 1984-11-19 1984-12-27 Vincent Patents Ltd Exhaust systems for ic engines
JPH0450416Y2 (zh) * 1987-03-24 1992-11-27
JPH0239529A (ja) 1988-07-29 1990-02-08 Sharp Corp 半導体記憶装置の製法
JPH0734169Y2 (ja) * 1989-12-08 1995-08-02 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排気管装置
US5148675A (en) * 1991-04-26 1992-09-22 Inman Frederick R Marine exhaust manifold and header pipe system
US5406795A (en) * 1994-01-21 1995-04-18 Cummins Engine Company, Inc. Exhaust manifold to turbine casing flanges
JP3334454B2 (ja) * 1995-04-03 2002-10-15 トヨタ自動車株式会社 エキゾーストマニホルド集合部構造
JPH10153116A (ja) * 1996-11-22 1998-06-09 Toyota Motor Corp 排気管の仕切構造
EP1091101B1 (en) * 1999-10-08 2004-12-29 Kabushiki Kaisha Yutaka Giken Exhaust pipe assembly of two-passage construction
JP3497809B2 (ja) * 2000-10-10 2004-02-16 本田技研工業株式会社 排気装置の仕切構造
US6709235B2 (en) * 2001-09-14 2004-03-23 Honeywell International Inc. Turbine housing for high exhaust temperature
JP2003269159A (ja) * 2002-03-13 2003-09-25 Yumex Corp 排気マニホールド集合部構造
JP2004003444A (ja) * 2002-03-27 2004-01-08 Yumex Corp 排気マニホールド集合部構造
US6892532B2 (en) * 2002-05-31 2005-05-17 Caterpillar Inc Exhaust system having low-stress exhaust manifold flange
JP4394868B2 (ja) * 2002-07-30 2010-01-06 日産自動車株式会社 エンジンの排気装置
EP1628014B1 (en) * 2004-08-19 2014-12-03 Perkins Engines Company Limited Exhaust manifold arrangement
US7565800B2 (en) * 2005-06-13 2009-07-28 Wescast Industries, Inc. Exhaust components including high temperature divider plate assemblies

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111255559A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 现代自动车株式会社 涡轮增压器紧固结构
WO2022022114A1 (zh) * 2020-07-27 2022-02-03 长鑫存储技术有限公司 测量电容之间最短距离的方法及评价电容制程的方法
US11933863B2 (en) 2020-07-27 2024-03-19 Changxin Memory Technologies, Inc. Method for measuring shortest distance between capacitances and method for evaluating capacitance manufacture procedure

Also Published As

Publication number Publication date
US20090026009A1 (en) 2009-01-29
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