JP2005036708A - Exhaust manifold of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気系に設けられる排気マニホールド、特にその主体部分を構成するマニホールド本体をプレス製とした排気マニホールドの改良に関するものである。 The present invention relates to an exhaust manifold provided in an exhaust system of an engine, and more particularly to an improvement of an exhaust manifold in which a manifold main body constituting a main part thereof is made of press.
従来、エンジンのシリンダヘッドに開口した排気ポートに連通接続される排気系の、排気マニホールドを、上流側のフランジ板と、下流側のフランジ板と、それら両フランジ板を一体に接続するプレス製のマニホールド本体とより構成したものは公知である(下記特許文献1参照)。
ところが、上記従来の排気マニホールドのプレス製マニホールド本体は、上部半体と下部半体とに上、下に分割形成され、それらの半体の周縁を相互に溶接して構成され、その溶接方向は、排気マニホールド内を流れる排気の流れ方向に沿っているので、エンジンの排気ポートより排出される高温の排気がマニホールド本体内を流れるとき、前記溶接部に直接当たり、該溶接部の劣化を早める原因となり、その結果、排気マニホールド全体の熱的耐久性が損なわれるという問題があり、特に、ディーゼルエンジンのように、燃焼温度が高く、排気ポートから排出される排気の温度が高い場合に、前記問題が一層大きくなる。 However, the press-made manifold main body of the conventional exhaust manifold is formed by dividing the upper half and the lower half into upper and lower parts and welding the peripheral edges of the half halves together. Because the exhaust gas flows along the flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust manifold, when hot exhaust gas discharged from the exhaust port of the engine flows in the manifold body, it directly hits the welded part and causes the deterioration of the welded part. As a result, there is a problem that the thermal durability of the entire exhaust manifold is impaired, and particularly when the combustion temperature is high and the temperature of the exhaust gas discharged from the exhaust port is high as in a diesel engine. Becomes even larger.
本発明は、上記に鑑み提案されたものであって、前記問題を解決した新規なエンジンの排気マニホールドを提供することを目的とするものである。 The present invention has been proposed in view of the above, and an object of the present invention is to provide a novel engine exhaust manifold that solves the above problems.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、エンジン本体の排気ポートに連通される排気導入口を開口した上流側接続フランジと、排気管に連通される排気流出口を開口した下流側接続フランジと、それら両接続フランジに一体に結合されて前記排気導入口と排気流出口とを連通するプレス製のマニホールド本体とよりなる、エンジンの排気マニホールドにおいて、
前記マニホールド本体は、上流側接続フランジに固定される上流側半体と、下流側接続フランジに固定される下流側半体とに分割成形され、それらの分割開放面同士を一体に接合して構成され、その接合部は、前記マニホールド本体内を流れる排気の流れ方向と対向しないように、その流れ方向と略直交していることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention of
The manifold body is divided and formed into an upstream half that is fixed to the upstream connection flange and a downstream half that is fixed to the downstream connection flange, and the divided open surfaces are joined together. The joining portion is characterized by being substantially orthogonal to the flow direction so as not to face the flow direction of the exhaust gas flowing in the manifold body.
また、上記目的を達成するために、請求項2の発明は、前記請求項1記載のものにおいて、前記上流および下流側半体を形成するプレス板の板厚を変化させたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention of
さらに、上記目的を達成するために、請求項3の発明は、前記請求項1、または2記載のものにおいて、前記下流側半体に、過給機を配設したことを特徴としている。
Further, in order to achieve the above object, the invention of
本請求項1記載の発明によれば、プレス製のマニホールド本体を備えたエンジンの排気マニホールドにおいて、その主体部を構成するマニホールド本体は、上流側接続フランジに固定される上流側半体と、下流側接続フランジに固定される下流側半体とに分割成形され、それらの分割開放面同士を一体に接合して構成され、その接合部は、前記マニホールド本体内を流れる排気の流れ方向と対向しないように、その流れ方向と略直交した方向にあり、高温の排気が前記接合部に直接当たることがなく、該接合部の熱的損傷を可及的に低減することができ、その結果、マニホールド本体をプレス製として排気マニホールド全体の軽量化、コンパクト化を図りながら、その熱的耐久性を大幅に高めることができる。 According to the first aspect of the present invention, in an exhaust manifold of an engine having a press-made manifold main body, the manifold main body constituting the main portion includes an upstream half fixed to the upstream connection flange, and a downstream It is divided into a downstream half that is fixed to the side connection flange, and is formed by integrally joining the divided open surfaces, and the joint does not oppose the flow direction of the exhaust gas flowing through the manifold body. In this way, the exhaust gas is in a direction substantially perpendicular to the flow direction, and high-temperature exhaust does not directly hit the joint, and thermal damage to the joint can be reduced as much as possible. As a result, the manifold The main body is made of press, and the thermal durability of the exhaust manifold can be greatly enhanced while reducing the overall weight and size of the exhaust manifold.
また、請求項2記載の発明によれば、前記請求項1記載のものにおいて、前記上流および下流側半体を形成するプレス板の板厚を変化させたので、マニホールド本体にかかる熱負荷に対応するように、マニホールド本体の肉厚を部分的に変化させて、マニホールド本体全体の肉厚を必要以上に厚くすることなく、排気マニホールドの一層の軽量化を達成することができる。
Further, according to the invention described in
さらに、請求項3記載の発明によれば、前記請求項1、または2記載のものにおいて、前記下流側半体に、過給機を配設したので、排気マニホールドの熱的耐久性を高めながらエンジンの高出力化を達成することができる。
Furthermore, according to the invention of
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
添付図面において、図1は、本発明排気マニホールドを備えた、ターボチャージャ(過給機)付ディーゼルエンジンの側面図、図2は、図1の2線矢視の拡大部分平面図、図3は、図2の3線矢視側面図、図4は、図2の4−4線に沿う断面図、図5は、図2の5−5線に沿う断面図、図6は、図2の6−6線に沿う断面図、図7は、図2の7−7線に沿う断面図、図8は、図2の8−8線に沿う断面図、図9は、前記エンジンの吸気系および排気系の系統図である。
In the accompanying drawings, FIG. 1 is a side view of a diesel engine equipped with an exhaust manifold of the present invention and equipped with a turbocharger (supercharger), FIG. 2 is an enlarged partial plan view of FIG. 2 is a side view taken along the
この実施例は、ターボチャージャT(過給機)付多気筒(4気筒)ディーゼルエンジンEに、本発明排気マニホールドMを実施した場合であり、図1において、ディーゼルエンジンEのエンジン本体1の一部を構成するシリンダヘッド1Hの、クランク軸方向に沿う一方の外側面には、各シリンダに連通する複数(4つ)の排気ポート2…が並列して開口されており、これらの排気ポート2…から排出される、高温の排気をターボチャージャTに導くための、本発明に従う排気マニホールドMが複数のスタッドボルト3と、ナット4とにより固着される(図6参照)。
In this embodiment, the exhaust manifold M of the present invention is applied to a multi-cylinder (4-cylinder) diesel engine E with a turbocharger T (supercharger). A plurality of (four)
図2〜8に示すように、前記排気マニホールドMは、シリンダヘッド1Hに固着される上流側接続フランジ10と、ターボチャージャTの固着される下流側接続フランジ20と、それら両フランジ10,20を一体に結合するプレス製のマニホールド本体30とより構成されている。
As shown in FIGS. 2 to 8, the exhaust manifold M includes an
図4,5に最も明瞭に示すように、前記上流側接続フランジ10は、エンジン本体1のクランク軸方向に沿って長い長方形状に形成されており、その長手方向に間隔をあけて4つの楕円状の排気導入口11…が、その前後面に開放して開口され、これらの排気導入口11…は前記排気ポート2…にそれぞれ連通される。上流側接続フランジ10の一方の端部(図4左側端部、図5右側端部)には、EGRポート12が開口され、このEGRポート12は、通常のようにEGR通路60(図9参照)を介してエンジンEの吸気系Inに連通される。また、上流側接続フランジ10の外周部に沿って複数のボルト孔13…が開口され、これらのボルト孔13…には、前記シリンダヘッド1Hに植設される前記スタッドボルト3が貫通される。さらに、上流側接続フランジ10の上縁部には、その長手方向に間隔をあけて3つのL字状ステー14が固定され、これらのステー14の上面は、前記上縁部より上方に突出して、そこに排気マニホールドMの上半部を覆うカバー16がボルト・ナット15により固定される(図5,7参照)。
As shown most clearly in FIGS. 4 and 5, the
一方、図3に最も明瞭に示すように、前記下流側接続フランジ20は、三角形状に形成されており、その中央部に1つの排気流出口21が、その前後面に開放して開口される。下流側接続フランジ20の3つの角部には、3本の取付ボルト22が外側に向けて固定されている。これらの取付ボルト22と、それらに螺合されるナット23により下流側接続フランジ20の外面にターボチャージャTが固着支持される(図1参照)。そして、前記排気流出口21は、ターボチャージャTの入口に連通される。
On the other hand, as shown most clearly in FIG. 3, the
つぎに、前記上流側および下流側接続フランジ10,20を一体に結合する、本発明に従うマニホールド本体30の構成について説明するに、このマニホールド本体30は、排気マニホールドMの主体部分を構成するものであり、上流側接続フランジ10に固定される上流側半体30Uと、この上流側半体30Uに固定される下流側半体30Lとよりなり、これらはいずれも耐熱性のあるステンレス鋼板のプレスにより成形され、下流側半体30Lの肉厚(3t)は、上流側半体30U肉厚(2.5t)よりも厚くしてある。上流側半体30Uは、前記4つの排気導入口11…およびEGRポート12の外周縁を連続して取り囲み前面に分割開放面を有して断面凹の細長い器状に形成されており、その奥壁面に、前記4つの排気導入口11およびEGRポート12に対応するように4つおよび1つのボス状の接続口31…,32が開口されている。そして、これらの接続口31…,32は、上流側接続フランジ10の4つの排気導入口11…およびEGRポート12にそれぞれ溶接される。一方、下流側半体30Lは前記上流側半体30Uとその側面形状が同じで、その前面に分割開放面を有してその断面形状が半円の器状に形成されている。図6に示すように、この下流側半体30Lの長手方向の中間部に通口35が開口され、この通口35に前記下流側接続フランジ20の排気流出口21が連通される。そして、図6〜8に示すように、上流側半体30Uと下流側半体30Lの分割開放面同志は、相互に嵌合されて一体に溶接されてプレス製の密閉状のマニホールド本体30が形成される。
Next, the structure of the
しかして、上流側半体30Uと下流側半体30Lとの接合部すなわち溶接部Wは、図6〜8に示すように、上流側接続フランジ10の面と略平行であって、後に述べるように、マニホールド本体30を流れる排気の流れ方向に対向しないように、すなわちその排気が直接当たらないようにその排気の流れ方向と略直交する方向にある。
Therefore, the joint portion, that is, the welded portion W, between the
なお、EGRポート12は、エンジン本体1に形成した通路62を介して吸気菅42に連なるEGR通路60に連通される(図1,8参照)。
The EGR
つぎに、図9を参照して前記ターボチャージャT付ディーゼルエンジンEに接続される吸気系Inおよび排気系Exについて簡単に説明すると、エンジン本体1のシリンダヘッド1Hのクランク軸方向に沿う他方の外側面に開口される4つの吸気ポート40…には、吸気マニホールド41を介して吸気管42が接続され、この吸気管42には、その上流側から下流側に向けてエアクリーナ43、前記ターボチャージャTのコンプレッサ44およびインタクーラ45が順次に接続され、エアクリーナ43より吸入されたエアは、コンプレッサ44により加圧されたのち、インタクーラ45により冷却され、吸気ポート40を経てエンジンEの燃焼室へと供給される。また、前述したように、エンジン本体1のシリンダヘッド1Hのクランク軸方向に沿う一方の外側面に開口される4つの排気ポート2…には前記排気マニホールドMを介して排気管50が接続され、この排気管50には、その上流側から下流側に向けて前記ターボチャージャTのタービン51、触媒コンバータ52および消音器53が順次に接続され、排気ポート2より排出された排気は、排気管50に流入し、その排気圧によりターボチャージャTのタービン51を回転駆動したのち、触媒コンバータ52を通り浄化され、消音器を通り消音されて大気に放出される。また、排気ポート2と、吸気管42にはEGR通路60が連通され、このEGR通路60の途中にEGR弁61が介在される。排気ポート2内の排気の一部は、排気マニホールドMを流れた後、エンジン本体1内の通路62およびEGR通路60を通り(図8参照)、EGR弁61を経て吸気管42に還流され、NOxなどの有害成分の発生量を低減する。なお、図9中、符号Jは燃料噴射弁である。
Next, the intake system In and the exhaust system Ex connected to the diesel engine E with the turbocharger T will be briefly described with reference to FIG. 9. The other outside along the crankshaft direction of the
つぎに、この実施例の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
ディーゼルエンジンEの運転により発生する高温の排気は、4つの排気ポート2…から排出され、上流側接続フランジ10の4つの排気導入口11…を経てマニホールド本体30内に流入する。マニホールド本体30内の排気は、図6,7に矢印aに示すように、4つの排気導入口11…から一つの排気流出口21に向かって流れるが、マニホールド本体30の上流側および下流側半体30U,30Lの溶接部Wは、その流れ方向に対向しないように、その流れ方向と略直交した方向に存するので、その高温の排気が溶接部Wに直接当たることがなく、その溶接部Wの熱的損傷を可及的に低減してその熱的耐久性を高めることができる。また、高温に加熱されるターボチャージャTが固定される下流側半体30Lの肉厚を、上流側半体30Uの肉厚よりも厚くしたことにより、マニホールド本体30にかかる熱負荷に対応するように、マニホールド本体30の肉厚を部分的に変化させて、マニホールド本体30全体の肉厚を必要以上に厚くすることなく、プレス製マニホールド本体30の一層の軽量、かつコンパクト化を確保しながらその熱的損傷を低減してその熱的耐久性を高めことができ さらに、ターボチャージャTを固定支持した下流側半体30Lは、上流側半体30Uよりも肉厚に形成されていることにより、高温のターボチャージャTの熱負荷に充分対抗できる熱的強度を保有し、エンジンの高出力化を保障することができる。
High-temperature exhaust gas generated by the operation of the diesel engine E is discharged from the four
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to the Example, A various Example is possible within the scope of the present invention.
例えば、前記実施例では、本発明排気マニホールドMをターボチャージャT付4気筒ディーゼルエンジンEに適用した場合を説明したが、これをガソリンエンジンなど他の多気筒エンジンにも実施できることは勿論であり、また、前記実施例はマニホールド本体30をステンレス鋼板のプレス成形により構成した場合を説明しが、これを他のプレス成形可能な耐熱性の金属板により構成してもよい。
For example, in the above embodiment, the case where the exhaust manifold M of the present invention is applied to the four-cylinder diesel engine E with the turbocharger T has been described. Moreover, although the said Example demonstrates the case where the manifold
1・・・・エンジン本体
2・・・・排気ポート
10・・・上流側接続フランジ
11・・・排気導入口
20・・・下流側接続フランジ
21・・・排気流出口
30・・・マニホールド本体
30U・・上流側半体
30L・・下流側半体
50・・・排気管
T・・・・過給機(T)
W・・・・接合部(溶接部)
DESCRIPTION OF
W ・ ・ ・ ・ Joint part (welded part)
Claims (3)
前記マニホールド本体(30)は、上流側接続フランジ(10)に固定される上流側半体(30U)と、下流側接続フランジ(20)に固定される下流側半体(30L)とに分割成形され、それらの分割開放面同士を一体に接合して構成され、その接合部(W)は、前記マニホールド本体(30)内を流れる排気の流れ方向と対向しないように、その流れ方向と略直交していることを特徴とする、エンジンの排気マニホールド。 An upstream connection flange (10) having an exhaust introduction port (11) communicating with an exhaust port (2) of the engine body (1) and an exhaust outlet (21) communicating with an exhaust pipe (50) are opened. The downstream connecting flange (20), and a manifold body (30) made of press that is integrally connected to both the connecting flanges (10, 20) and communicates the exhaust inlet (11) and the exhaust outlet (21). In the engine exhaust manifold,
The manifold body (30) is divided into an upstream half (30U) fixed to the upstream connection flange (10) and a downstream half (30L) fixed to the downstream connection flange (20). The split open surfaces are integrally joined to each other, and the joint (W) is substantially orthogonal to the flow direction so as not to oppose the flow direction of the exhaust gas flowing through the manifold body (30). The exhaust manifold of the engine, characterized by
The engine exhaust manifold according to claim 1 or 2, wherein a supercharger (T) is disposed in the downstream half (30L).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003274060A JP2005036708A (en) | 2003-07-14 | 2003-07-14 | Exhaust manifold of engine |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100997026B1 (en) | 2008-12-15 | 2010-11-25 | 대기포레시아(주) | air gap type exhaust manifold |
JP2012145065A (en) * | 2011-01-14 | 2012-08-02 | Suzuki Motor Corp | Exhaust system of engine with supercharger |
-
2003
- 2003-07-14 JP JP2003274060A patent/JP2005036708A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100997026B1 (en) | 2008-12-15 | 2010-11-25 | 대기포레시아(주) | air gap type exhaust manifold |
JP2012145065A (en) * | 2011-01-14 | 2012-08-02 | Suzuki Motor Corp | Exhaust system of engine with supercharger |
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