JP3111830B2 - 内燃機関の排気マニホルド - Google Patents

内燃機関の排気マニホルド

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JP3111830B2
JP3111830B2 JP06233218A JP23321894A JP3111830B2 JP 3111830 B2 JP3111830 B2 JP 3111830B2 JP 06233218 A JP06233218 A JP 06233218A JP 23321894 A JP23321894 A JP 23321894A JP 3111830 B2 JP3111830 B2 JP 3111830B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気マニホル
ドに関する。
【0002】
【従来の技術】図5(A)に従来より使用されている代
表的な排気マニホルドaを概略的に示す。排気マニホル
ドaは複数個の排気マニホルド枝管bを有しており、各
排気マニホルド枝管bは機関本体c内に形成された対応
する排気ポートdに接続される。各排気マニホルド枝管
bの端部にはフランジeが溶接固定されており、このフ
ランジeを例えばボルトにより機関本体cに固締するこ
とによって排気マニホルドaが機関本体cに取付けられ
る。
【0003】ところで機関本体cは冷却水により冷却さ
れているので機関本体cの温度は比較的低く維持されて
いる。従ってフランジeから機関本体cに熱が逃げるた
めにフランジeの温度はさほど高くならず、例えば30
0℃〜400℃程度の温度となる。これに対して排気マ
ニホルド集合部fの温度は例えば850℃〜950℃程
度の高温となり、斯くしてフランジeと排気マニホルド
集合部f間において大きな温度差が生じる。
【0004】このような温度差が生じると排気マニホル
ド集合部fはフランジeに対して相対的に熱膨張をす
る。この場合、最も外側に位置する二つの排気マニホル
ド枝管bは外方に向けて、即ち矢印X方向に向けて比較
的自由に熱膨張するが内側に位置する二つの排気マニホ
ルド枝管bは外側に位置する二つの排気マニホルド枝管
bにより膨張作用が拘束されるためにさほど自由に熱膨
張することができない。しかも、内側に位置する二つの
排気マニホルド枝管bの二又分岐部gは各排気ポートd
から順次排出される排気ガスに常時さらされるためにこ
の二又分岐部gの温度はかなり高くなる、従って自由に
熱膨張できず、しかも高温となる二又分岐部gに大きな
熱応力が発生し、斯くして二又分岐部gに亀裂が発生す
るという問題を生ずる。
【0005】このように二又分岐部gに亀裂が発生する
のはフランジeと排気マニホルド集合部f間において大
きな温度差が生じると共に二又分岐部gの温度が高温と
なるからであり、従ってこのような亀裂の発生を阻止す
るためにはフランジeと排気マニホルド集合部f間の温
度差を小さくするか、或いは二又分岐部gの温度を低く
すればよいことになる。そこで排気マニホルドのフラン
ジをセラミック材等により被覆した三層構造のガスケッ
トを介して機関本体に固定し、フランジから機関本体に
できるだけ熱が逃げないようにしてフランジの温度を高
め、それによってフランジと排気マニホルド集合部間の
温度差を小さくなるようにした内燃機関が公知である
(特開平2−61169号公報参照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらセラミッ
ク材等により被覆した断熱構造のガスケットは機関本体
と排気マニホルドのフランジ間で熱膨張差を生じたとき
に排気ガスに対するシール性を確保するのが困難である
という問題があるばかりでなく、このような断熱構造の
ガスケットは製造コストがかなり高くなるという問題も
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに1番目の発明によれば、排気マニホルド枝管の排気
ガス流入側端部を機関排気ポートの径よりも小さな径か
ら機関排気ポートに向けて次第に拡開する漏斗状に形成
している。また、上記問題点を解決するために2番目の
発明によれば、排気マニホルド集合部から二又に分岐さ
れている一対の排気マニホルド枝管の排気ガス流出側端
部が二又分岐部の両側において排気マニホルド集合部に
開口しており、各排気マニホルド枝管の排気ガス流出側
端部の二又分岐部側内周面上にこの内周面の円周方向に
延びる凹溝を形成している。
【0008】
【作用】1番目の発明では、排気マニホルド枝管の排気
ガス流入側端部が機関排気ポートの径よりも小さな径か
ら機関排気ポートに向けて次第に拡開する漏斗状に形成
されているので機関排気ポートから流出した高温の排気
ガスが排気マニホルド枝管の排気ガス流入側端部の漏斗
状内周面に衝突し、その結果、排気マニホルド枝管の温
度が高くなる。またこのとき多量の熱が排気マニホルド
枝管に与えられるので排気ガス温が低下する。その結
果、排気マニホルドのフランジと排気マニホルド集合部
との温度差が小さくなる。
【0009】2番目の発明では、各排気マニホルド枝管
の排気ガス流出側端部の二又分岐部側内周面上にこの内
周面の円周方向に延びる凹溝が形成されており、この凹
溝が形成されている領域では排気ガスが排気マニホルド
枝管の内周面に接触することなく流れる。その結果、二
又分岐部の温度が低くなる。
【0010】
【実施例】図1を参照すると、1は機関本体、2は排気
マニホルド、3は排気マニホルド枝管、4は各排気マニ
ホルド枝管の先端部に形成されたフランジを夫々示す。
このフランジ4は図2に示されるように金属ガスケット
5を介してナット6により機関本体1に固定される。機
関本体1内には排気ポート7が形成され、各排気マニホ
ルド枝管3は対応する排気ポート7と整列配置される。
【0011】各排気マニホルド枝管3、例えば内側に位
置する二つの排気マニホルド枝管3は排気マニホルド集
合部8から二又分岐部9により二又に分岐されており、
各排気マニホルド枝管3は二又分岐部9の両側において
排気マニホルド集合部8内に開口している。図2に示さ
れるように排気マニホルド枝管3の排気ガス流入側端部
10は排気ポート7の径d1 よりも小さな径d3 から排
気ポート7に向けて次第に拡開する漏斗状に形成され
る。図2に示される実施例では排気マニホルド枝管3の
排気ガス流入開口11は排気ポート7の径d1 よりも大
きな径d2 を有しており、排気マニホルド枝管3の排気
ガス流入側端部10はこの排気ガス流入開口11まで漏
斗状に拡開している。また、図2に示される実施例では
漏斗状内周面12を除く排気マニホルド枝管3の残りの
内周面はほぼ同じ半径d3 に形成されている。
【0012】このように図2に示される実施例では排気
マニホルド枝管3の排気ガス流入側端部10に排気ポー
ト7の径d1 よりも小さな径d3 から排気ポート7に向
けて拡開する漏斗状内周面12が形成されているので排
気ポート7の周辺部に沿って流れる高温の排気ガスが漏
斗状内周面12に衝突する。その結果、多量の排気ガス
熱がフランジ4および排気マニホルド枝管3に与えられ
るためにフランジ4および排気マニホルド枝管3は高温
となる。一方、このように多量の排気ガス熱がフランジ
4および排気マニホルド枝管3に与えられると排気ガス
温が低下し、従って排気マニホルド集合部8(図1)の
温度が低下する。このようにフランジ4および排気マニ
ホルド枝管3の温度が高くなり、排気マニホルド集合部
8の温度が低下するのでフランジ4と排気マニホルド集
合部8との温度差が小さくなり、斯くして二又分岐部9
に発生する熱応力は小さくなる。その結果、二又分岐部
9に亀裂が発生するのを阻止することができることにな
る。
【0013】即ち、従来では図5(B)および(C)に
示されるように排気マニホルド枝管bはその全長に亘っ
てほぼ一様な径から形成されており、この場合、排気マ
ニホルド枝管bの径は図5(B)に示されるように排気
ポートdの径より若干大きく、或いは図5(c)に示さ
れるように排気ポートdとほぼ同じ径に形成されてい
る。しかしながら図5(B)に示すように排気マニホル
ド枝管bの径を排気ポートdの径より大きくするとハッ
チングKで示す領域がよどみ点となる。このようなよど
み点Kが形成されると熱伝達率が極度に低下するために
排気ガス熱が排気マニホルド枝管bに良好に伝わらな
い。
【0014】一方、図5(C)に示されるように排気マ
ニホルド枝管bの径を排気ポートdの径とほぼ等しくし
た場合には図5(B)に示す場合に比べて熱伝達率は高
くなる。しかしながらこの場合でも排気マニホルド枝管
bの内周面上には流速の遅い境界層が形成されるので熱
伝達率はさほど高くならない。これに対して本願発明に
おけるように排気マニホルド枝管3の排気ガス流入側端
部10に漏斗状内周面12を形成すると漏斗状内周面1
2に向かう排気ガス流は漏斗状内周面12に衝突した後
に漏斗状内周面12に沿って下流側に流れる。即ち、高
温の排気ガスが漏斗状内周面12に接触し、しかも接触
しつつ漏斗状内周面12に沿って流れるので熱伝達率が
かなり高くなる。斯くして本発明による実施例ではフラ
ンジ4および排気マニホルド枝管3の温度がかなり上昇
せしめられることになる。
【0015】図2に示される実施例では組立精度や部品
精度がばらついた場合でも排気ポート7が排気マニホル
ド枝管3の排気ガス流入開口11内に開口するように排
気ガス流入開口11の径d2 は排気ポート7の径よりも
大きく形成されている。しかしながら図3に示されるよ
うに排気マニホルド枝管3の排気ガス流入開口11の径
2 を排気ポート7の径d1 とほぼ等しくすることもで
きる。
【0016】図4は図1のZ部分の拡大断面図を示して
いる。図4を参照すると、各排気マニホルド枝管3の排
気ガス流出側端部の二又分岐部9側内周面13上にはこ
の内周面13の円周方向に延びる凹溝14が形成され
る。このような凹溝14を形成するとこれら凹溝14内
は排気ガス流のよどみ点となり、斯くして二又分岐部9
に対する排気ガス熱の熱伝達率は極度に低下する。斯く
して二又分岐部19の温度は低くなり、従って二又分岐
部19に亀裂が発生するのを阻止することができること
になる。
【0017】
【発明の効果】排気マニホルド枝管の二又分岐部に亀裂
が発生するのを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】排気マニホルドの全体図である。
【図2】排気マニホルド枝管の側面断面図である。
【図3】排気マニホルド枝管の別の実施例を示す側面断
面図である。
【図4】図1の矢印Zで示す部分の拡大平面断面図であ
る。
【図5】従来の排気マニホルドを示す図である。
【符号の説明】
2…排気マニホルド 3…排気マニホルド枝管 4…フランジ 7…排気ポート 12…漏斗状内周面

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気マニホルド枝管の排気ガス流入側端
    部を機関排気ポートの径よりも小さな径から機関排気ポ
    ートに向けて次第に拡開する漏斗状に形成した内燃機関
    の排気マニホルド。
  2. 【請求項2】 排気マニホルド集合部から二又に分岐さ
    れている一対の排気マニホルド枝管の排気ガス流出側端
    部が二又分岐部の両側において排気マニホルド集合部に
    開口しており、各排気マニホルド枝管の排気ガス流出側
    端部の二又分岐部側内周面上に該内周面の円周方向に延
    びる凹溝を形成した内燃機関の排気マニホルド。
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