JP2017066973A - Exhaust connection part structure of engine - Google Patents

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宮田 雄介
Yusuke Miyata
雄介 宮田
洋樹 尾曽
Hiroki Oso
洋樹 尾曽
後藤 英之
Hideyuki Goto
英之 後藤
諭 長谷川
Satoshi Hasegawa
諭 長谷川
智也 秋朝
Tomoya Akitomo
智也 秋朝
直也 櫻井
Naoya Sakurai
直也 櫻井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust connection part structure of an engine in which a structure of an exhaust system is mainly reviewed so that even when a no-load (or light-load) operation continues for a long period, leakage of liquid unburned material from a connection part between a cylinder head and an exhaust structure is avoided or reduced.SOLUTION: An exhaust connection part structure of an engine includes an exhaust port 13 of a cylinder head 2 and an exhaust manifold 9, and has a connection part S at which an outlet wall 16 including an outlet 13a of the exhaust port 13 and an inlet wall 17 including an inlet 9a of an exhaust passage 9A of the exhaust manifold 9 are connected, where in a peripheral groove 19 formed on the outlet wall 16, a seal ring 18 made of thermally expandable material is stored in a state of being compressed in a depth direction of the peripheral groove 19.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、ディーゼルエンジンにおけるシリンダヘッドの排気側と排気マニホルドとの接続部の構造など、エンジンの排気接合部構造に関するものである。   The present invention relates to an engine exhaust joint structure, such as a structure of a connection part between an exhaust side of a cylinder head and an exhaust manifold in a diesel engine.

この種のエンジンの排気接合部構造、即ち、シリンダヘッドに設けられた排気ポートと、シリンダヘッドに取付けられている排気構造体の排気通路とを備え、排気通路と排気ポートとで排気経路が形成されているエンジンの排気接合部構造としては、特許文献1や特許文献2において開示されるものが知られている。この場合、特許文献2(図1,3参照)に記載されるように、シリンダヘッドと排気マニホルドとの間にガスケットが介装されていることが多い。   This type of engine has an exhaust joint structure, that is, an exhaust port provided in the cylinder head and an exhaust passage of an exhaust structure attached to the cylinder head, and an exhaust path is formed by the exhaust passage and the exhaust port. As an exhaust joint structure of an engine that is used, those disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are known. In this case, as described in Patent Document 2 (see FIGS. 1 and 3), a gasket is often interposed between the cylinder head and the exhaust manifold.

ところで、ディーゼルエンジンにおいては、無負荷(又は軽負荷)運転を行うと、(1)燃焼温度が低い、(2)燃料の噴射率が低く噴霧が粗くなる、(3)ピストンとシリンダとのクリアランスが大きいことから、シリンダ内に未燃焼燃料、エンジンオイルが発生し、排気と一緒にシリンダ外に排出される、といった慢性的な問題がある。   By the way, in a diesel engine, when a no-load (or light load) operation is performed, (1) the combustion temperature is low, (2) the fuel injection rate is low and the spray becomes rough, (3) the clearance between the piston and the cylinder. Therefore, there is a chronic problem that unburned fuel and engine oil are generated in the cylinder and discharged out of the cylinder together with the exhaust.

エンジンが普通に運転され続けることによる温度上昇に伴い、燃焼温度や燃料噴射率は高くなり、また、未燃焼燃料やエンジンオイルは燃焼されて燃焼ガスとなることから、通常、前述した(1)〜(3)の問題は、一般的な運転状態においては解消されている。   As the engine continues to operate normally, the combustion temperature and fuel injection rate increase, and unburned fuel and engine oil are combusted to become combustion gas. The problem of (3) is eliminated in a general driving | running state.

しかしながら、長時間アイドリング状態が続くとか、冬季に軽負荷運転が続くなど、長時間に亘って無負荷(又は軽負荷)運転が行われると、未燃焼ガスなどが、マフラーや排気マニホルドといった排気系内に滞留してしまうことがある。   However, if no-load (or light-load) operation is performed for a long time, such as when idling continues for a long time or light-load operation continues in the winter, unburned gas will be discharged into the exhaust system such as a muffler or exhaust manifold May stay inside.

この場合、シリンダヘッドの排気ポートや排気マニホルドに滞留している未燃焼燃料やエンジンオイルなどによる液状未燃焼物が、シリンダヘッドと排気マニホルドとの接合部(接続部)から漏れ出すことがあった。この排気接合部にガスケットが設けられている場合であっても、経時によってガスケットがへたるので、やはり前記漏れは起こりうるものであった。   In this case, liquid unburned matter such as unburned fuel or engine oil staying in the exhaust port or exhaust manifold of the cylinder head may leak out from the joint (connecting portion) between the cylinder head and the exhaust manifold. . Even in the case where a gasket is provided at the exhaust joint, the leakage of the gasket can occur because the gasket sag with time.

特開2015−161225号公報JP, 2015-161225, A 特開2004−156547号公報JP 2004-156547 A

本発明の目的は、主に排気系のさらなる構造見直しにより、無負荷(又は軽負荷)運転が長時間行われても、シリンダヘッドと排気構造体との接合部から、液状未燃焼物が漏れ出すことが回避又は軽減されるように、改善されたエンジンの排気接合部構造を提供する点にある。   The object of the present invention is that liquid unburned matter leaks from the joint between the cylinder head and the exhaust structure, even if no-load (or light load) operation is performed for a long time, mainly due to further structural review of the exhaust system. The object is to provide an improved engine exhaust joint structure so as to avoid or reduce emissions.

請求項1に係る発明は、排気ポート13を有するシリンダヘッド22と、排気通路9Aを有する排気構造体9とを備え、前記シリンダヘッドにおける前記排気ポート13の出口13aを備える出口壁16と、前記排気構造体9における排気通路9Aの入口9aを備える入口壁17とを連結してなる接合部Sを有するエンジンの排気接合部構造において、
前記出口13aを囲繞する状態で前記出口壁16に形成される周溝19又は前記入口9aを囲繞する状態で前記入口壁17に形成される周溝19を設け、
熱膨張する材料製のシールリング18が、前記周溝19の深さ方向に圧縮された状態で前記周溝19に収容されていることを特徴とする。

前記シールリング18の横幅wが、前記接合部Sの温度が常温であるときは前記周溝19の深さ寸法d以下(w≦d)であり、かつ、前記接合部Sの温度が所定のエンジン運転温度であるときは前記周溝19の深さ寸法dを超える状態(w>d)に設定されていることを特徴とする。
The invention according to claim 1 includes a cylinder head 22 having an exhaust port 13 and an exhaust structure 9 having an exhaust passage 9A, and an outlet wall 16 having an outlet 13a of the exhaust port 13 in the cylinder head, In an exhaust joint structure of an engine having a joint S formed by connecting an inlet wall 17 having an inlet 9a of an exhaust passage 9A in the exhaust structure 9;
A circumferential groove 19 formed in the outlet wall 16 in a state surrounding the outlet 13a or a circumferential groove 19 formed in the inlet wall 17 in a state surrounding the inlet 9a;
A seal ring 18 made of a thermally expanding material is housed in the circumferential groove 19 in a compressed state in the depth direction of the circumferential groove 19.

The lateral width w of the seal ring 18 is equal to or less than the depth dimension d of the circumferential groove 19 (w ≦ d) when the temperature of the joint S is normal temperature, and the temperature of the joint S is a predetermined value. The engine operating temperature is set to a state (w> d) exceeding the depth dimension d of the circumferential groove 19.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載のエンジンの排気接合部構造において、
前記入口壁17に前記周溝19が形成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the engine exhaust joint structure according to claim 1,
The circumferential groove 19 is formed in the inlet wall 17.

請求項3に係る発明は、排気通路9Aを有する排気構造体9と、排気ポート13を有するシリンダヘッド2とを備え、前記シリンダヘッドにおける前記排気ポート13の出口13aを備える出口壁16と、前記排気構造体9における排気通路9Aの入口9aを備える入口壁17とを連結してなる接合部Sを有するエンジンの排気接合部構造において、
前記出口壁16と前記入口壁17とのいずれか一方に形成されている周溝19と、いずれか他方に形成されている環条突起20とが、前記周溝19の内周面19Aと前記環条突起20の外周面20Bとが常温で締まり嵌めとなる状態で嵌合されており、
前記周溝19の外周面19Bと前記環条突起20の内周面20Aとの間には、前記環条突起20を構成する材料の熱膨張率よりも高い熱膨張率を有する材料製のシールリング18が、前記環条突起20の内周面20Aと常温で嵌合する状態で収容されていることを特徴とする。
The invention according to claim 3 includes an exhaust structure 9 having an exhaust passage 9A, a cylinder head 2 having an exhaust port 13, and an outlet wall 16 having an outlet 13a of the exhaust port 13 in the cylinder head, In an exhaust joint structure of an engine having a joint S formed by connecting an inlet wall 17 having an inlet 9a of an exhaust passage 9A in the exhaust structure 9;
A circumferential groove 19 formed on one of the outlet wall 16 and the inlet wall 17 and an annular protrusion 20 formed on either one of the inner circumferential surface 19A of the circumferential groove 19 and the The outer peripheral surface 20B of the ring projection 20 is fitted in a state of being an interference fit at room temperature,
Between the outer peripheral surface 19B of the circumferential groove 19 and the inner peripheral surface 20A of the ring projection 20, a seal made of a material having a thermal expansion coefficient higher than that of the material constituting the ring projection 20 The ring 18 is accommodated in a state of being fitted to the inner peripheral surface 20A of the ring protrusion 20 at room temperature.

請求項4に係る発明は、請求項3に記載のエンジンの排気接合部構造において、
前記出口壁16に前記周溝19が形成されており、かつ、前記入口壁17に前記環条突起20が形成されていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the exhaust joint structure for an engine according to the third aspect,
The circumferential groove 19 is formed in the outlet wall 16, and the ring protrusion 20 is formed in the inlet wall 17.

請求項5に係る発明は、請求項1〜4の何れか一項に記載のエンジンの排気接合部構造において、
前記シールリング18は、その径方向で切った断面が弓状を呈する形状に設定されていることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the engine exhaust joint structure according to any one of claims 1 to 4,
The seal ring 18 is characterized in that a cross section cut in the radial direction is set to have a bow shape.

請求項1の発明によれば、熱膨張するシールリング18が、周溝19にその深さ方向に圧縮された状態で収容されているので、組み付けられて接合部Sが構成されておれば、シールリング18によって接合部Sは良好なシール状態になっている。
そして、接合部Sの温度が所定のエンジン運転温度になった状態では、周溝19に収容されたシールリング18が熱膨張するので、シリンダヘッド2の出口壁16と排気構造体9の入口壁17とを軸心P,Q方向により強く押し、出口壁16と入口壁17とを強固にシールすることができる。
従って、液状未燃焼物rが排気ポート13や排気通路9Aに滞留したとしても、主に軸心P,Q方向に熱膨張することで優れたシール性を発揮するシールリング18により、接合部Sから液状未燃焼物rが漏れ出ることを大幅に軽減又は回避することが可能になる。
According to the invention of claim 1, since the thermally expanding seal ring 18 is accommodated in the circumferential groove 19 in a compressed state in the depth direction, if the joint S is configured by being assembled, The joint S is in a good sealed state by the seal ring 18.
When the temperature of the joint portion S reaches a predetermined engine operating temperature, the seal ring 18 accommodated in the circumferential groove 19 is thermally expanded, so that the outlet wall 16 of the cylinder head 2 and the inlet wall of the exhaust structure 9 are expanded. 17 is pushed more strongly in the directions of the axial centers P and Q, and the outlet wall 16 and the inlet wall 17 can be firmly sealed.
Therefore, even if the liquid unburned matter r stays in the exhaust port 13 or the exhaust passage 9A, the joint S is formed by the seal ring 18 that exhibits excellent sealing performance by thermally expanding mainly in the directions of the shaft centers P and Q. It is possible to greatly reduce or avoid the leakage of the liquid unburned material r from the liquid.

その結果、主に排気系のさらなる構造見直しにより、無負荷(又は軽負荷)運転が長時間行われても、シリンダヘッドと排気構造体との接合部から、液状未燃焼物が漏れ出すことが回避又は軽減されるように、改善されたエンジンの排気接合部構造を提供することができる。
なお、請求項2の発明のように、入口壁17に周溝19が形成される構成とすれば、周溝19の加工が行い易くて便利である。
As a result, liquid unburned matter may leak from the joint between the cylinder head and the exhaust structure, even if no load (or light load) operation is performed for a long time, mainly due to further structural review of the exhaust system. An improved engine exhaust joint structure can be provided to be avoided or reduced.
In addition, if it is set as the structure by which the circumferential groove 19 is formed in the entrance wall 17 like invention of Claim 2, the process of the circumferential groove 19 is easy and it is convenient.

請求項3の発明によれば、接合部Sの温度が所定のエンジン運転温度になった状態では、周溝19に収容されたシールリング18が熱膨張して、環条突起20を径外側に強く押し、既に締まり嵌め状態にある環条突起20と周溝19部位の出口壁16(又は入口壁17)とをさらに径方向に強く押して圧接する構成とされている。
従って、液状未燃焼物rが排気ポート13や排気通路9Aに滞留したとしても、主に径方向に熱膨張することで優れたシール性を発揮するシールリング18により、接合部Sから液状未燃焼物rが漏れ出ることを大幅に軽減又は回避することが可能になる。
According to the invention of claim 3, in a state where the temperature of the joint portion S reaches a predetermined engine operating temperature, the seal ring 18 accommodated in the circumferential groove 19 is thermally expanded, and the ring protrusion 20 is moved outwardly from the diameter. The ring protrusion 20 that is already tightly pressed and the outlet wall 16 (or the inlet wall 17) of the circumferential groove 19 is pressed further in the radial direction to be in pressure contact.
Therefore, even if the liquid unburned matter r stays in the exhaust port 13 or the exhaust passage 9A, the liquid unburned from the joint S by the seal ring 18 that exhibits excellent sealing performance mainly by thermal expansion in the radial direction. It is possible to greatly reduce or avoid the leakage of the object r.

その結果、主に排気系のさらなる構造見直しにより、無負荷(又は軽負荷)運転が長時間行われても、シリンダヘッドと排気構造体との接合部から、液状未燃焼物が漏れ出すことが回避又は軽減されるように、改善されたエンジンの排気接合部構造を提供することができる。
なお、請求項4の発明のように、出口壁16に周溝19を、入口壁17に環条突起20をそれぞれ形成する構成とすれば、加工が行い易くて好都合である。
As a result, liquid unburned matter may leak from the joint between the cylinder head and the exhaust structure, even if no load (or light load) operation is performed for a long time, mainly due to further structural review of the exhaust system. An improved engine exhaust joint structure can be provided to be avoided or reduced.
As in the invention of claim 4, if the circumferential groove 19 is formed on the outlet wall 16 and the annular protrusion 20 is formed on the inlet wall 17, it is easy to process and is convenient.

請求項5の発明によれば、シールリング18の径方向で切った断面形状を弓状に設定してあるので、熱膨張した際の変形を、予め設定した方向に行わせることができ、所定の効果を設計どおりに得ることができる利点がある。   According to the invention of claim 5, since the cross-sectional shape cut in the radial direction of the seal ring 18 is set to an arcuate shape, the deformation when thermally expanded can be performed in a preset direction. There is an advantage that the effect can be obtained as designed.

ディーゼルエンジンの右側面図Diesel engine right side view 図1に示すディーゼルエンジンの平面図Plan view of the diesel engine shown in FIG. エンジンの排気接合部構造を示す断面図(実施形態1)Sectional drawing which shows the engine exhaust joint structure (Embodiment 1) 図3の接合部の要部を示す拡大断面図FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the main part of the joint of FIG. シールリングと周溝との寸法関係を示し、(a)は常温での組付け時の状態、(b)はエンジンが運転されているときの状態The dimensional relationship between the seal ring and the circumferential groove is shown, (a) is the state when assembled at room temperature, (b) is the state when the engine is operating 別構造の排気接合部構造を示す断面図(実施形態2)Sectional drawing which shows the exhaust joint structure of another structure (Embodiment 2)

以下に、本発明によるエンジンの排気接合部構造の実施の形態を、立形直列3気筒ディーゼルエンジンの場合について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of an engine exhaust joint structure according to the present invention will be described below with reference to the drawings in the case of a vertical in-line three-cylinder diesel engine.

このエンジンは、図1、図2に示されるように、シリンダブロック1の上部にシリンダヘッド2が組み付けられ、シリンダヘッド2の上部にヘッドカバー3が組み付けられ、シリンダブロック1の下部にオイルパン4が組み付けられ、シリンダブロック1の前部にギヤケース5が組み付けられている。シリンダブロック1の後部にはフライホイールハウジング6が組み付けられ、フライホイールハウジング6内には、クランク軸7に組み付けられたフライホイール(図示省略)が収容されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the engine has a cylinder head 2 assembled to the upper part of the cylinder block 1, a head cover 3 assembled to the upper part of the cylinder head 2, and an oil pan 4 attached to the lower part of the cylinder block 1. The gear case 5 is assembled to the front portion of the cylinder block 1. A flywheel housing 6 is assembled to the rear portion of the cylinder block 1, and a flywheel (not shown) assembled to the crankshaft 7 is accommodated in the flywheel housing 6.

このエンジンは、図2に示すように、シリンダヘッド2の左側には吸気マニホルド8が組み付けられ、シリンダヘッド2の右側には、概略形状を仮想線にて示す排気マニホルド(排気構造体の一例)9が組み付けられている。なお、図示は省略するが、排気マニホルド9の上部に過給機を設け、その過給機からパイプを介して吸気マニホルド8の吸気入口部に過給がなされる状態に構成しても良い。次に、排気経路の構造(エンジンの排気接合部構造)について説明する。   As shown in FIG. 2, this engine has an intake manifold 8 assembled on the left side of the cylinder head 2, and an exhaust manifold (an example of an exhaust structure) whose schematic shape is indicated by an imaginary line on the right side of the cylinder head 2. 9 is assembled. Although not shown in the figure, a supercharger may be provided on the upper portion of the exhaust manifold 9, and the supercharger may be supercharged to the intake inlet portion of the intake manifold 8 through a pipe. Next, the structure of the exhaust path (engine exhaust joint structure) will be described.

図3に示されるように、シリンダブロック1の上部であるシリンダ1Aに収容されているピストン10と、シリンダヘッド2との間に燃焼室11が形成されている。燃焼室11には、吸気バルブ(図示省略)が配置される吸気ポート(図示省略)と、排気バルブ12が配置される排気ポート13とが臨んでいる。排気ポート13、及び前述の排気マニホルド9の内部に管路状に形成されている排気通路9Aなどにより、エンジンの排気経路Hが構成されている。   As shown in FIG. 3, a combustion chamber 11 is formed between the piston 10 housed in a cylinder 1 </ b> A that is an upper part of the cylinder block 1 and the cylinder head 2. The combustion chamber 11 faces an intake port (not shown) in which an intake valve (not shown) is arranged and an exhaust port 13 in which an exhaust valve 12 is arranged. An exhaust path H of the engine is constituted by the exhaust port 13 and the exhaust passage 9A formed in a pipe shape inside the exhaust manifold 9 described above.

シリンダヘッド2の排気ポート13は、環状の金属材料でなるバルブシート14よりなる排気入口15を有している。この排気入口15は、排気バルブ12の下端に形成されている排気弁体12Aにより閉じられたり(図3の状態)、排気バルブ12の下降移動によって開かれたりする。ピストン10が上昇移動する排気工程においては、排気弁体12Aが図3に閉めされる閉じ位置から少し下がり、排気入口15が開いて排気ガスなどが排気ポート13に流れて行く。   The exhaust port 13 of the cylinder head 2 has an exhaust inlet 15 made of a valve seat 14 made of an annular metal material. The exhaust inlet 15 is closed by an exhaust valve body 12A formed at the lower end of the exhaust valve 12 (state shown in FIG. 3) or opened by a downward movement of the exhaust valve 12. In the exhaust process in which the piston 10 moves upward, the exhaust valve body 12A is slightly lowered from the closed position closed in FIG. 3, the exhaust inlet 15 is opened, and exhaust gas and the like flow into the exhaust port 13.

〔実施形態1〕
図3に示されるように、このディーゼルエンジンは、シリンダヘッド2における排気ポート13のポート出口13aを備える出口壁16と、排気マニホルド9における排気通路9Aの通路入口9aを備える入口壁17とを、シールリング18を設けてボルト(図示省略)などにより連結してなる接合部Sを有している。
Embodiment 1
As shown in FIG. 3, the diesel engine includes an outlet wall 16 including a port outlet 13 a of the exhaust port 13 in the cylinder head 2, and an inlet wall 17 including a passage inlet 9 a of the exhaust passage 9 </ b> A in the exhaust manifold 9. A seal ring 18 is provided, and a joint S is formed by connecting with a bolt (not shown) or the like.

接合部Sは、出口壁16の壁面16Aと入口壁17の壁面17Aとが密着(又は圧接)される状態で連結されている。
通路入口9aの径(大きさ)が、ポート出口13aより大となるように、排気流れ方向(矢印X)で上流側が大径となるように、排気通路9Aの始端部にテーパ周面9bを設ければ好都合である。
The joint portion S is connected in a state where the wall surface 16A of the outlet wall 16 and the wall surface 17A of the inlet wall 17 are in close contact (or pressure contact).
A tapered peripheral surface 9b is provided at the start end of the exhaust passage 9A so that the upstream side in the exhaust flow direction (arrow X) has a large diameter so that the diameter (size) of the passage inlet 9a is larger than the port outlet 13a. It is convenient if provided.

接合部Sにおいては、図3,図4,図5に示されるように、入口9aを囲繞する状態で入口壁17に形成される周溝19が排気マニホルド9に設けられている。周溝19は、内周面19Aと、内周面19Aより小径の外周面19B、及び内周面19Aと外周面19Bとを繋ぐ側周面19Cを備え、出口壁16に向けて開口する状態の環状溝に形成されている。周溝19は、径方向の断面形状が矩形を示す角溝である。   3, the exhaust manifold 9 is provided with a circumferential groove 19 formed in the inlet wall 17 so as to surround the inlet 9a. The circumferential groove 19 includes an inner circumferential surface 19A, an outer circumferential surface 19B having a smaller diameter than the inner circumferential surface 19A, and a side circumferential surface 19C that connects the inner circumferential surface 19A and the outer circumferential surface 19B, and is open toward the outlet wall 16. It is formed in the annular groove. The circumferential groove 19 is a rectangular groove having a rectangular cross-sectional shape in the radial direction.

そして、熱膨張する材料製のシールリング18が周溝19に収容されており、シールリング18の横幅wが、接合部Sの温度が常温であるときは周溝19の深さ寸法dより僅かに大きい値(w≧d)に設定されている。接合部Sの温度が所定のエンジン運転温度であるときは周溝19の深さ寸法dをより大きく超える状態(w>d)に設定されており、より強固なシール作用を発揮する。なお、横幅w(w1,w2)は、排気ポート13の軸心P方向、又は排気通路9Aの軸心Q方向の長さである。   A seal ring 18 made of a thermally expanding material is accommodated in the circumferential groove 19, and the lateral width w of the seal ring 18 is slightly smaller than the depth dimension d of the circumferential groove 19 when the temperature of the joint portion S is normal temperature. Is set to a large value (w ≧ d). When the temperature of the joint portion S is a predetermined engine operating temperature, the state is set so as to greatly exceed the depth dimension d of the circumferential groove 19 (w> d), and a stronger sealing action is exhibited. The lateral width w (w1, w2) is the length of the exhaust port 13 in the axial center P direction or the exhaust passage 9A in the axial center Q direction.

周溝19に収容されるシールリング18は、図5(a)に示されるように、常温では、幅方向の中央部が、幅方向の両端の径k1よりも若干径が小さくなる湾曲状の断面を持つ状態に作製されていると、周溝19に入れ易くて好都合である。例として、シールリング18は、その径方向で切った断面が弓状を呈する形状に設定されており、ステンレス材など、シリンダヘッド2や排気マニホルド9の材料である鋳鉄よりも高い熱膨張率を持つ材料により作製されている。   As shown in FIG. 5A, the seal ring 18 accommodated in the circumferential groove 19 has a curved shape in which the central portion in the width direction has a slightly smaller diameter than the diameter k1 at both ends in the width direction, as shown in FIG. If it is made to have a cross section, it is convenient because it can be easily inserted into the circumferential groove 19. As an example, the seal ring 18 is set to have a bow-shaped cross section cut in the radial direction, and has a higher coefficient of thermal expansion than cast iron, which is a material of the cylinder head 2 and the exhaust manifold 9, such as stainless steel. It is made of the material it has.

周溝19の外周面19Bは、常温において、シールリング18の最小径と同等以上の径に設定されているとともに、周溝19の深さdは、シールリング18の横幅w1(w)より僅かに長い値にそれぞれ設定されている。故に、図5(a)に示すように、組付け時においては、シールリング18を周溝19に挿入して収容させることができ、ボルト止めするに従って、シールリング18が圧縮される構成とされている。   The outer peripheral surface 19B of the circumferential groove 19 is set to have a diameter equal to or larger than the minimum diameter of the seal ring 18 at room temperature, and the depth d of the circumferential groove 19 is slightly smaller than the lateral width w1 (w) of the seal ring 18. Each is set to a long value. Therefore, as shown in FIG. 5A, at the time of assembly, the seal ring 18 can be inserted and accommodated in the circumferential groove 19, and the seal ring 18 is compressed as it is bolted. ing.

そして、エンジンが無負荷運転されて温度上昇し、接合部Sの温度が所定のエンジン運転温度になった状態では、図3,4、図5(b)に示されるように、熱膨張したシールリング18が大きく湾曲し、周溝19の側周面19Cと出口壁16の壁面16Aとの間により強く圧縮された状態で周溝19に収容される状態になる。
従って、所定のエンジン運転温度の接合部Sにおいては、シールリング18の熱膨張により、ポート出口13aの径外側において(通路入口9aの径外側において)出口壁16と入口壁17とがより強固にシールされた状態になり、接合部Sから液状未燃焼物rが漏れ出ないように規制されている。
When the engine is operated without load and the temperature rises and the temperature of the joint S reaches a predetermined engine operating temperature, as shown in FIGS. 3, 4, and 5 (b), the thermally expanded seal The ring 18 is greatly curved, and the ring 18 is accommodated in the circumferential groove 19 in a state where it is more strongly compressed between the side circumferential surface 19C of the circumferential groove 19 and the wall surface 16A of the outlet wall 16.
Accordingly, at the joint S at a predetermined engine operating temperature, the outlet wall 16 and the inlet wall 17 are more strongly outside the diameter of the port outlet 13a (outside the diameter of the passage inlet 9a) due to the thermal expansion of the seal ring 18. It is in a sealed state and is regulated so that the liquid unburned substance r does not leak from the joint S.

図5(b)に示されるように、シールリング18が単体において所定のエンジン運転温度になると、横幅が周溝19の深さより極僅かに大きいw1から、周溝19の深さより明確に大きな値であるw2に膨張し、かつ、径がk1からk2に膨張する。ところが、周溝19に収容されて排気マニホルド9がシリンダヘッド2に組み付けられた状態では、横幅がdに規制されていてシールリング18は自由に膨張できず、周溝19内で余裕のある径方向にのみ変形可能な状況にある。   As shown in FIG. 5 (b), when the seal ring 18 alone reaches a predetermined engine operating temperature, a value that is clearly larger than the depth of the circumferential groove 19 from w 1 whose lateral width is slightly slightly larger than the depth of the circumferential groove 19. And the diameter expands from k1 to k2. However, in a state where the exhaust manifold 9 is housed in the circumferential groove 19 and the exhaust manifold 9 is assembled to the cylinder head 2, the lateral width is restricted to d and the seal ring 18 cannot freely expand, and there is a sufficient diameter in the circumferential groove 19. It can be transformed only in the direction.

その結果、図5(a)に示す常温時よりも周溝19内において大きく湾曲変形し、側周面19Cと壁面16Aとをより強く押して圧接する状態が形成されている。このより強い圧接により、出口壁16と入口壁17とを、従来よりも強固にシールすることができる。
シールリング18は、エンジンが通常運転されて、接合部Sが無負荷運転時より高い温度になればより膨張するので、シール性はさらに高まる。従って、「所定のエンジン運転温度」とは、無負荷運転時など、液状未燃焼物rが生成されるような比較的低い温度、ということができる。
As a result, the curved shape is greatly deformed in the circumferential groove 19 as compared with the normal temperature shown in FIG. 5A, and the side circumferential surface 19C and the wall surface 16A are more strongly pressed and pressed. By this stronger pressure contact, the outlet wall 16 and the inlet wall 17 can be sealed more firmly than before.
Since the seal ring 18 expands more when the engine is normally operated and the joint portion S reaches a higher temperature than during no-load operation, the sealing performance is further enhanced. Therefore, the “predetermined engine operating temperature” can be said to be a relatively low temperature at which the liquid unburned product r is generated, such as during no-load operation.

接合部Sを含む排気経路Hに存在する液状未燃焼物rは、エンジンが定常運転されるなど、高温となる通常の運転状態になれば、燃焼ガスとなってマフラー外に出されるようになる。このように、エンジンが温度の高い通常運転になると、液状未燃焼物rは排気経路H外に排出されるので、排気ポート13や排気通路9Aなどの排気経路Hに滞留することは生じないようになる。   The liquid unburned matter r present in the exhaust path H including the joint S becomes a combustion gas and is discharged out of the muffler when the engine is in a normal operation state such as a steady operation. . In this way, when the engine is in a normal operation at a high temperature, the liquid unburnt substance r is discharged out of the exhaust path H, so that it does not stay in the exhaust path H such as the exhaust port 13 and the exhaust passage 9A. become.

なお、シールリング18の断面を弓状にすれば、圧縮時の屈曲変形方向を所定の向きに設定することができて便利である。接合部Sでは、既にシールリング18が圧縮されて、十分なシール性が生じているが、熱膨張により、弓状の断面を持つシールリング18がさらに湾曲変形し、出口壁16の壁面16Aと入口壁17の壁面17Aとをより強固に密着させることができる。   If the cross section of the seal ring 18 is arcuate, the direction of bending deformation during compression can be set to a predetermined direction, which is convenient. In the joint portion S, the seal ring 18 has already been compressed and sufficient sealing performance has been generated. However, due to thermal expansion, the seal ring 18 having an arcuate cross section is further curved and deformed, and the wall surface 16A of the outlet wall 16 is The wall surface 17A of the entrance wall 17 can be more firmly attached.

〔実施形態2〕
エンジンの排気接合部構造としては、図6に示されるものでも良い。即ち、出口壁(「出口壁と入口壁とのいずれか一方」の一例)16に形成されている周溝19と、入口壁(「出口壁と入口壁とのいずれか他方」の一例)17に形成されている環条突起20とが、周溝19の内周面19Aと前記環条突起20の外周面20Bとが常温で締まり嵌めとなる状態で嵌合されている。
[Embodiment 2]
The engine exhaust joint structure shown in FIG. 6 may be used. That is, the peripheral groove 19 formed in the outlet wall (an example of “one of the outlet wall and the inlet wall”) 16 and the inlet wall (an example of “the other of the outlet wall and the inlet wall”) 17 The annular projection 20 formed on the inner circumferential surface 19A of the circumferential groove 19 and the outer circumferential surface 20B of the annular projection 20 are fitted in an interference fit at room temperature.

そして、周溝19の外周面19Bと環条突起20の内周面20Aとの間には、環条突起20を構成する材料の熱膨張率よりも高い熱膨張率を有する材料製のシールリング18が、環条突起20の内周面20Aと常温で密嵌合(嵌合の一例)する状態で収容されている。なお、周溝19の深さ(軸心P,Q方向長さ)は、環条突起20の長さLよりも大きい値としておく。   And between the outer peripheral surface 19B of the circumferential groove 19 and the inner peripheral surface 20A of the ring protrusion 20, a seal ring made of a material having a higher thermal expansion coefficient than that of the material constituting the ring protrusion 20 is provided. 18 is accommodated in a state of being closely fitted to the inner peripheral surface 20A of the ring protrusion 20 at room temperature (an example of fitting). The depth of the circumferential groove 19 (the length in the axial center P, Q direction) is set to a value larger than the length L of the ring protrusion 20.

つまり、シリンダヘッド2に排気マニホルド9が組付けされた状態で、既に、周溝19の内周面20Aと環条突起20とが圧接されており、液状未燃焼物rやその他のものが接合部Sから漏れ出ないようにするシール部が形成されている。
そして、エンジンが無負荷運転されて温度上昇し、接合部Sの温度が所定のエンジン運転温度になった状態では、熱膨張したシールリング18が環条突起20の内周面20Aを径外側に強く押すことによる環条突起20の拡径作用が生じる。
That is, with the exhaust manifold 9 attached to the cylinder head 2, the inner peripheral surface 20A of the circumferential groove 19 and the ring projection 20 are already in pressure contact, and the liquid unburned material r and other things are joined. A seal portion that prevents leakage from the portion S is formed.
Then, when the engine is operated without load and the temperature rises and the temperature of the joint portion S reaches a predetermined engine operating temperature, the thermally expanded seal ring 18 causes the inner peripheral surface 20A of the ring projection 20 to be radially outward. The diameter-expanding action of the ring-shaped projection 20 is generated by pushing strongly.

その結果、環条突起20の外周面20Bと周溝19の内周面19Aとがより一層強く圧接され、強固なシール性を発揮することができる効果が得られる。
この優れたシール性を得るには、環条突起20の長さLを十分に取ることが望ましく、環条突起20の厚さ(径方向幅)は、強度に問題無ければ薄い方が効果的である。
また、環条突起20の付け根を若干細くするような研削逃げR部を設け、前述した環条突起20の拡径変形が起き易いようにしても良い。
シールリング18の断面形状は、矩形など弓状(図6参照)以外の形状であっても良い。
As a result, the outer peripheral surface 20B of the ring projection 20 and the inner peripheral surface 19A of the circumferential groove 19 are more strongly pressed against each other, and an effect that a strong sealing performance can be exhibited is obtained.
In order to obtain this excellent sealing property, it is desirable to take a sufficient length L of the ring protrusion 20, and the thickness (radial width) of the ring protrusion 20 is more effective if there is no problem in strength. It is.
Further, a grinding relief R portion that slightly narrows the root of the ring protrusion 20 may be provided so that the aforementioned diameter expansion deformation of the ring protrusion 20 is likely to occur.
The cross-sectional shape of the seal ring 18 may be a shape other than an arc shape (see FIG. 6) such as a rectangle.

2 シリンダヘッド
9 排気構造体
9A 排気通路
9a 入口(通路入口)
13 排気ポート
13a 出口(ポート出口)
16 出口壁
17 入口壁
18 シールリング
19 周溝
19A 内周面
19B 外周面
20 環条突起
20A 内周面
20B 外周面
S 接合部
2 Cylinder head 9 Exhaust structure 9A Exhaust passage 9a Inlet (passage entrance)
13 Exhaust port 13a Exit (port exit)
16 outlet wall 17 inlet wall 18 seal ring 19 circumferential groove 19A inner circumferential surface 19B outer circumferential surface 20 ring projection 20A inner circumferential surface 20B outer circumferential surface S joint

Claims (5)

排気通路を有する排気構造体と、排気ポートを有するシリンダヘッドとを備え、前記シリンダヘッドにおける前記排気ポートの出口を備える出口壁と、前記排気構造体における排気通路の入口を備える入口壁とを連結してなる接合部を有するエンジンの排気接合部構造であって、
前記出口を囲繞する状態で前記出口壁に形成される周溝又は前記入口を囲繞する状態で前記入口壁に形成される周溝を設け、
熱膨張する材料製のシールリングが、前記周溝の深さ方向に圧縮された状態で前記周溝に収容されているエンジンの排気接合部構造。

前記周溝に収容されており、
前記シールリングの横幅が、前記接合部の温度が常温であるときは前記周溝の深さ寸法以下であり、かつ、前記接合部の温度が所定のエンジン運転温度であるときは前記周溝の深さ寸法を超える状態に設定されているエンジンの排気接合部構造。
An exhaust structure having an exhaust passage and a cylinder head having an exhaust port, and connecting an outlet wall having an outlet of the exhaust port in the cylinder head and an inlet wall having an inlet of the exhaust passage in the exhaust structure. An engine exhaust joint structure having a joint formed by
A circumferential groove formed in the outlet wall in a state surrounding the outlet or a circumferential groove formed in the inlet wall in a state surrounding the inlet;
An engine exhaust joint structure in which a seal ring made of a thermally expanding material is accommodated in the circumferential groove in a compressed state in the depth direction of the circumferential groove.

Is contained in the circumferential groove,
The width of the seal ring is equal to or less than the depth dimension of the circumferential groove when the temperature of the joint is normal, and when the temperature of the joint is a predetermined engine operating temperature, The engine exhaust joint structure is set to exceed the depth dimension.
前記入口壁に前記周溝が形成されている請求項1に記載のエンジンの排気接合部構造。   The engine exhaust joint structure according to claim 1, wherein the circumferential groove is formed in the inlet wall. 排気通路を有する排気構造体と、排気ポートを有するシリンダヘッドとを備え、前記シリンダヘッドにおける前記排気ポートの出口を備える出口壁と、前記排気構造体における排気通路の入口を備える入口壁とを連結してなる接合部を有するエンジンの排気接合部構造であって、
前記出口壁と前記入口壁とのいずれか一方に形成されている周溝と、いずれか他方に形成されている環条突起とが、前記周溝の内周面と前記環条突起の外周面とが常温で締まり嵌めとなる状態で嵌合されており、
前記周溝の外周面と前記環条突起の内周面との間には、前記環条突起を構成する材料の熱膨張率よりも高い熱膨張率を有する材料製のシールリングが、前記環条突起の内周面と常温で嵌合する状態で収容されているエンジンの排気接合部構造。
An exhaust structure having an exhaust passage and a cylinder head having an exhaust port, and connecting an outlet wall having an outlet of the exhaust port in the cylinder head and an inlet wall having an inlet of the exhaust passage in the exhaust structure. An engine exhaust joint structure having a joint formed by
A circumferential groove formed on one of the outlet wall and the inlet wall, and a ring protrusion formed on the other are an inner circumferential surface of the circumferential groove and an outer circumferential surface of the ring protrusion. Are fitted in an interference fit at room temperature,
Between the outer circumferential surface of the circumferential groove and the inner circumferential surface of the ring projection, a seal ring made of a material having a thermal expansion coefficient higher than that of the material constituting the ring projection is the ring. The engine exhaust joint structure is housed in a state of being fitted to the inner peripheral surface of the strip protrusion at room temperature.
前記出口壁に前記周溝が形成されており、かつ、前記入口壁に前記環条突起が形成されている請求項3に記載のエンジンの排気接合部構造。   The engine exhaust joint structure according to claim 3, wherein the circumferential groove is formed in the outlet wall, and the ring protrusion is formed in the inlet wall. 前記シールリングは、その径方向で切った断面が弓状を呈する形状に設定されている請求項1〜4の何れか一項に記載のエンジンの排気接合部構造。   The engine exhaust joint structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the seal ring is set to have a bow-shaped cross section cut in a radial direction.
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