JP2001082140A - 排気管の合流部構造 - Google Patents

排気管の合流部構造

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JP2001082140A JP26033599A JP26033599A JP2001082140A JP 2001082140 A JP2001082140 A JP 2001082140A JP 26033599 A JP26033599 A JP 26033599A JP 26033599 A JP26033599 A JP 26033599A JP 2001082140 A JP2001082140 A JP 2001082140A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の排気流路を下流で合流させ、該排気流
路を仕切り板で区画形成し、かつ該仕切り板の下流部に
貫通孔を形成するものにおいて、仕切り板の熱膨脹、収
縮を起因として貫通孔間で亀裂が発生することを防止す
る。また、デュアル長を長くすることができるようにす
る。 【解決手段】 上流側の複数の排気流路9,10を仕切
り板の下流で合流させるものにおいて、仕切り板8の下
流側に、仕切り板8と管5とが密着固定された下流側端
8cよりも下流へ突出するとともに前記管5とは接触し
ない突出部8dを形成する。該突出部8dの下流側端8
cから上流に向って一定の範囲にわたって貫通孔13を
穿設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は排気管の合流部構造
に関するもので、より詳しくは、内燃機関からの排気ガ
スを2本の流れにまとめ、更にその下流で1本の流れに
まとめて合流させる際のその合流部構造に関する。
【0002】
【従来の技術と解決しようとする課題】一般に車両搭載
の内燃機関の排気系においては、多気筒エンジンの各気
筒から流下(ブローダウン)する排気ガスを図11に示
すような2本のエキゾーストマニホールド101,10
2にて2本の流れにまとめ、更にその下流で1本の排気
管103によって1本の流れにまとめるのが通例であ
る。また、このように1本の流れにまとめる場合、前記
排気管103の上流側に、フロントパイプ104を接続
している。
【0003】このようなフロントパイプ104を用いる
場合、内燃機関側からフロントパイプ104における合
流点Aまでの長さ(デュアル長)Lをなるべく長く確保
することが、合流点Aでの排気ガス圧力の反射波をエン
ジン内で活用して充填効率を高め、低中速トルク向上を
図る上で好ましい。そのため、いかにこの長さLをかせ
ぐかが設計上の課題とされている。
【0004】そのために、図12に示すように、前記フ
ロントパイプ104内から排気管103内まで仕切り板
105を設けて合流点Aを少しでも下流側へ延長して長
いデュアル長L1 にしたものが例えば実開平5−644
18号公報に開示されている。
【0005】しかし、前記の図11に示す構造は勿論、
図12に示すような仕切り板105を設けたものにおい
ても、合流点Aで排気ガスが合流するときには、2本の
流れの排気ガスが持つ脈動エネルギーが相互に干渉して
異音を発する問題がある。
【0006】このような異音の発生を防止するために、
図13に示すように、前記の仕切り板105の下流側部
に複数の貫通孔106を形成して、2本の流れの排気ガ
ス圧力を相互に貫通孔106に流通させて少しずつ干渉
させてエネルギーを弱め、合流時の干渉による異音の発
生を防ぐようにしたものが例えば特開昭60−8881
6号公報に開示されている。
【0007】しかし、このように貫通孔106を形成す
ると、その貫通孔106の形成部において前記のような
エネルギー減衰が発生するため、最上流部の貫通孔形成
位置までがデュアル長L2 となり、実質的なデュアル長
2 が仕切り板105の下流端までの長さL1 よりも短
くなり、仕切り板105を設けてデュアル長を長くする
効果が得られないという問題がある。
【0008】また、この問題を解消するためには仕切り
板105を更に下流側へ延長しなければならないが、本
来、周囲部品との関係等の設計条件を踏まえて最大限に
長く設定された仕切り板を更に延長することは困難であ
る。
【0009】更に、前記のように仕切り板105に貫通
孔106を形成し、かつ該仕切り板105の下流側端1
05aの上下端(図13における107,108の部
分)をフロントパイプ104の内面に溶接固定した構造
においては、その上下端107,108がフロントパイ
プ104に拘束されているため、排気ガスの熱に起因す
るフロントパイプ104と仕切り板105との熱膨脹の
差によって仕切り板105に過度の圧縮、膨脹の力が働
くと、図14に示すように、仕切り板105の下流端1
05aから最下流側の貫通孔106aとの間に亀裂10
9が発生し、更に該貫通孔106aからその上流側に位
置する貫通孔106bとの間に亀裂109が生じ、順次
その亀裂109が貫通孔106同士の間に連鎖的に発生
して、亀裂109により各貫通孔106が結ばれ、仕切
り板105が破損するおそれがある。
【0010】また、前記のような熱による圧縮、膨張の
力を吸収して前記のような亀裂109の発生を防止する
ために、図15に示すように、仕切り板105の中央部
に位置して長手方向にスリット110を形成したものも
知られている。
【0011】しかし、このスリット110を形成したも
のにおいても前記のようなデュアル長が短くなる問題は
解消されない。そこで本発明は、前記の諸問題を解決で
きる排気管の合流部構造を提供することを目的とするも
のである。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項1記載の第1の発明は、上流側の複数の排
気流路を仕切り板の下流で合流させるものにおいて、仕
切り板の下流側に、仕切り板と管とが密着固定された下
流端よりも下流へ突出するとともに前記管とは接触しな
い突出部を形成し、該突出部の下流端から上流に向って
一定の範囲にわたって貫通孔を穿設したことを特徴とす
るものである。
【0013】本発明において内燃機関からの排気ガス
は、上流側の複数の排気流路を通ってその下流で合流
し、その後、下流側の排気流路へ流れる。前記複数の流
路の排気ガス圧力は突出部を含む仕切り板に形成された
貫通孔によって少しずつ干渉されてエネルギーを弱め、
合流時の干渉による異音の発生が防止される。
【0014】また、排気熱により仕切り板とこれを配置
した管は加熱され、これらが熱膨脹差をもって熱膨脹す
る。このとき、仕切り板の下流に形成した突出部は、管
に接触していないのでその熱膨脹が管によって拘束され
ない。また、収縮時も拘束されない。したがって、突出
部の膨脹、収縮時の応力が発散されて亀裂の開始部であ
る突出部の下流端面と最下流部に位置する貫通孔との間
の亀裂が防止され、複数の貫通孔に連鎖的に亀裂が発生
することによって仕切り板が破損することが防止され
る。
【0015】請求項2記載の第2の発明は、前記第1の
発明において、前記突出部の下流端が弧を描いて突出し
ていることを特徴とするものである。本発明において
は、このように突出部の下流端を弧を描いて突出させる
ことにより、前記のような応力が発散しやすくなる。
【0016】請求項3記載の第3の発明は、前記第1又
は第2の発明において、前記仕切り板が、これを配置す
る管の下流端まで密着固定され、前記突出部が、前記の
管の下流端よりも下流へ突出していることを特徴とする
ものである。
【0017】本発明においては、前記第1の発明と同様
の作用、効果を発揮する上に、仕切り板の下流側端を管
の下流側端と同一位置に設定したものに比べ、貫通孔の
形成範囲を下流側へずらしてデュアル長を長くすること
ができる。
【0018】請求項4記載の第4の発明は、前記第1又
は第2の発明において、前記仕切り板の突出部が、仕切
り板を配置する管内に位置し、かつ管に接触しない状態
に配置されていることを特徴とするものである。
【0019】本発明においては、仕切り板とその突出部
を管内に配置した状態で前記第1又は第2の発明と同様
の作用、効果を発揮できる。
【0020】
【発明の実施の形態】図1乃至図10に示す実施例に基
いて本発明の実施の形態について説明する。図1乃至図
5は第1実施例を示す。
【0021】図1は本発明を適用した排気管を示すもの
で、内燃機関の2本のエキゾーストマニホールド1,2
の下流側(図1において右方向を下流方向とする)に上
流側排気管3が接続され、該上流側排気管3の下流側に
1本の下流側排気管4が接続されている。
【0022】前記上流側排気管3は、内管5を外管6内
に、これらの間に空隙7を保って嵌挿した所謂二重管で
構成されている。前記内管5内には、内管5内を径方向
に2分する仕切り板8が内管5の長手方向に配置されて
いる。更に該仕切り板8における内管5の径方向の両端
部は内管5の周方向に折曲されており、該折曲された接
合部8a,8bを内管5の内面に気密に接合して、レー
ザー溶接等によって内管5に強固に密着固定されてい
る。この仕切り板8によって内管5内には独立した2つ
の排気ガス流路9,10が長手方向に並行して形成さ
れ、所謂θ管に形成されている。
【0023】前記の内管5の下流側は、外管6の下流端
より下流側へ突出している。そして、下流側排気管4の
上流側部4aが外管6の下流側部に溶接W等により気密
に固着して連設され、また、内管5の前記突出した部分
5aと下流側排気管4間には、金属製弾性体であるワイ
ヤメッシュ環やその他の耐熱性弾性体からなる保持環1
1が介在されており、該保持環11が、内管5と外管6
との間に形成される前記の空隙7の保持と、内管5と外
管6との間の緩衝の役目を果たしている。更に、内管5
と外管6の間における熱膨脹差に起因する軸方向の相対
移動を、保持環11の摺動によって吸収するようになっ
ている。
【0024】前記内外管5,6及び仕切り板8の下流側
部の構造及び内管5と外管6に対する下流側排気管4の
接続構造の詳細を図3に示す。なお、図3は図1及び図
2において矢印B側から見た側断面図である。
【0025】図3において、接合部8a,8bで内管5
に密着固定された仕切り板8の下流側端8cは、内管5
の下流側端5b、すなわち、仕切り板8における内管5
との密着固定された部分の最下流端8eより下流方向へ
凸の弧を描く形状に突出しており、該突出部8dにおけ
る内管5の径方向の端面は内管5と接触していない。更
に、該突出部8dには、その仕切り板8の表裏方向に貫
通する貫通孔13が形成されている。該貫通孔13は突
出部8dの下流側端8cから上流側へ所定の距離D1
範囲において複数個形成されている。また、前記突出部
8dの下流側が排気ガスの合流点Aとなっている。
【0026】したがって、前記実施例のように貫通孔1
3を形成した突出部8dを有するもの(図5(a))
と、図5(b)に示すように仕切り板105の下流側端
105aまでその上下端107,108を管104に接
触させてこの仕切り板105の前端105aから前記の
距離D1 と同等の範囲に貫通孔106を形成した従来の
ものと比較すると、管5と104の夫々の下流側端5b
と105aを同一位置とした場合に、図5(a)のもの
では図5(b)のものに比べてデュアル位置を下流側へ
αだけ移動したことになる。
【0027】その結果、本実施例のものにおいては、内
管5の下流側端5bの位置を変えることなく実質的に内
管5及び外管6の設計変更を要せずにデュアル長L3
図5(b)のもののデュアル長L2 に比べて長くするこ
とができる。
【0028】また、前記の亀裂の起点となる最下流部の
貫通孔13が形成されている部分、すなわち突出部8d
は内管5に拘束されていないため、該突出部8dが熱に
よって膨脹、収縮してもその径方向(幅方向)の拘束力
の影響を受けることがなく、突出部8dは自由に熱膨脹
及び収縮し、応力が発散される。
【0029】したがって、前記従来のような、仕切り板
8の下流側端8cと最下流部の貫通孔13との間で最初
の亀裂が発生し、その後、連鎖的に他の貫通孔13間に
亀裂が発生することがなく、仕切り板が破損に至るおそ
れがない。
【0030】図6は第2実施例を示す。本第2実施例
は、前記第1実施例における仕切り板8の突出部8d
を、内管5の下流側端5bよりも内側に位置させたもの
である。すなわち、接合部8a,8bで内管5に密着固
定された仕切り板8におけるその密着固定部分の最下流
端8eよりも下流に突出部8dを形成し、該突出部8d
を、内管5に接触しない状態で内管5内に配置したもの
である。また、該突出部8dには前記第1実施例と同様
の貫通孔13が形成されている。その他の構造は前記第
1実施例と同様である。
【0031】本第2実施例においては、仕切り板8にお
ける貫通孔13を形成した突出部8dを内管5に接触さ
せていないことにより、前記第1実施例と同様に仕切り
板8の下流側端8cと最下流部の貫通孔13との間での
亀裂の発生を防止することができる。
【0032】また、前記仕切り板8は、前記のように管
内に配置して管の内面に密着固定するものに限るもので
はなく、管に固着されて合流部内に配置されるものであ
ればよい。
【0033】例えば図7の第3実施例のように、上流側
の複数の排気流路9,10を、半割り管をモナカ状に合
わせた管20,21で形成し、この流路9,10を1本
の下流側排気管4に合流させるフォークトタイプにおい
て、図7に示すように仕切り板8をその両縁が管外に露
出されるようにして固定配置し、該仕切り板8の下流側
に、前記と同様に管4に接触しないように突出部8dを
形成するとともに前記の管通孔13を形成してもよい。
【0034】更に、図8の第4実施例のように、複数の
上流側排気流路9,10を形成する複数の上流管30,
31を相互に傾斜状態に配置するとともにその突き合わ
せ部を切って平面にし、該平面部32を接合して溶接
し、この両上流管30,31の下流側に下流管4を接続
して合流させる形式のものにおいて、前記平面部32と
下流管4にわたって仕切り板8を配置し、該仕切り板8
の下流側に前記の突出部8dと管通孔13を形成しても
よい。図9は第5実施例を示す。
【0035】本第5実施例は、前記の突出部8dの変形
例で、突出部8dの下流側方向への突出量を前記のもの
よりも少なくし、複数の貫通孔13aのうちの最下流側
部の貫通孔13のみを突出部8dに位置して形成したも
のである。その他の構造は前記第1実施例と同様であ
る。
【0036】なお、本第5実施例の仕切り板8を前記第
2乃至第4実施例のように、配置してもよい。本第5実
施例においても前記と同様の作用、効果を発揮できる。
【0037】図10は第6実施例を示す。本第6実施例
は、前記の突出部8dの変形例で、前記の突出部8d
を、その下流側端8cを直線の形状にして形成したもの
である。その他の構造は前記第1実施例と同様である。
【0038】なお、本第6実施例の仕切り板8を前記第
2乃至第4実施例のように配置してもよい。本第6実施
例においても前記と同様の作用、効果を発揮する。しか
し、前記のような下流側を凸の弧に形成した突出部のも
のに比べると、弧のものほどの応力発散は小さいが、実
用上問題はない。
【0039】前記各実施例において、排気ガスは仕切り
板8で仕切られた2つの排気ガス流路9,10を流れ、
下流の合流点Aで合流される。このとき、前記のように
仕切り板8に、排気ガスの流れ方向において複数の貫通
孔13が形成されていることにより、前記従来と同様に
2本の流れの排気ガス圧力が少しずつ干渉してエネルギ
ーを弱め、合流時の干渉による異音の発生が防止され
る。
【0040】なお、前記各実施例において、上流側排気
管3は前記のような二重管に限るものではなく、単管で
も3重以上の管でもよい。したがって、前記第1及び第
2実施例では仕切り板8を配置する管を内管5とした
が、この内管5に限るものではなく、管であればよい。
【0041】更に、前記仕切り板8における接合部8
a,8bを除く部分の横断面形状は、前記のような直線
状のものに限るものではなく、波状などその他の形状で
あってもよい。
【0042】更に、上流側排気管3と下流側排気管4の
接続構造は前記実施例の構造に限るものではない。更
に、前記突出部8の突出形状や貫通孔13の開孔数及び
配置は前記目的を達成できる範囲であれば前記の実施例
のものに限定するものではない。
【0043】更に、前記実施例では、上流側排気管3を
仕切り板で2本の排気流路に構成したが、2本以上の複
数の排気流路に構成してもよい。
【0044】
【発明の効果】以上のようであるから、請求項1記載の
発明によれば、貫通孔を形成した仕切り板が、その貫通
孔間で亀裂が発生して破損することを防止できる。
【0045】請求項2記載の発明によれば、より一層亀
裂による破損を防止できる。請求項3記載の発明によれ
ば、前記の亀裂の発生を防止できる上にデュアル長を長
くすることができる。
【0046】請求項4記載の発明によれば、種々な形式
の管に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す平面図。
【図2】図1におけるX−X線断面図。
【図3】図1における内外管及び仕切り板の下流側部の
構造を示す拡大断面で、図1及び図2のB方向から見た
図である。
【図4】図3に示す仕切り板における突出部を示す斜視
図。
【図5】図1に示す構造(a)と従来の構造(b)のデ
ュアル長を説明する図。
【図6】本発明の第2実施例を示す要部断面図。
【図7】本発明の第3実施例を示す斜視図。
【図8】本発明の第4実施例を示す平面図。
【図9】本発明の第5実施例を示す突出部の側面図。
【図10】本発明の第6実施例を示す突出部の側面図。
【図11】第1の従来の技術を示す断面図。
【図12】第2の従来の技術を示す斜視図。
【図13】第3の従来の技術を示す断面図。
【図14】従来の仕切り板における亀裂状態を説明する
図。
【図15】第4の従来の技術を示す断面図。
【符号の説明】
4 下流側の排気流路を形成する排気管 5 管 8 仕切り板 8a,8b 密着固定部である接合部 8c 突出部の下流側端 8d 突出部 9,10 排気流路 13 貫通孔

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上流側の複数の排気流路を仕切り板の下
    流で合流させるものにおいて、仕切り板の下流側に、仕
    切り板と管とが密着固定された下流端よりも下流へ突出
    するとともに前記管とは接触しない突出部を形成し、該
    突出部の下流端から上流に向って一定の範囲にわたって
    貫通孔を穿設したことを特徴とする排気管の合流部構
    造。
  2. 【請求項2】 前記突出部の下流端が弧を描いて突出し
    ていることを特徴とする請求項1記載の排気管の合流部
    構造。
  3. 【請求項3】 前記仕切り板が、これを配置する管の下
    流端まで密着固定され、前記突出部が、前記の管の下流
    端よりも下流へ突出していることを特徴とする請求項1
    又は2記載の排気管の合流部構造。
  4. 【請求項4】 前記仕切り板の突出部が、仕切り板を配
    置する管内に位置し、かつ管に接触しない状態に配置さ
    れていることを特徴とする請求項1又は2記載の排気管
    の合流部構造。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1433934A2 (en) * 2002-12-24 2004-06-30 Nissan Motor Company, Limited Exhaust manifold for an internal combustion engine
KR20200125002A (ko) * 2019-04-25 2020-11-04 현대자동차주식회사 기류음이 저감되는 머플러의 테일파이프 및 이를 포함하는 차량의 머플러

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