JP3857769B2

JP3857769B2 - 二重管型排気マニホールド

Info

Publication number: JP3857769B2
Application number: JP07119997A
Authority: JP
Inventors: 典久山口
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JPH10266848A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用エンジンのシリンダヘッドに取り付けられる排気マニホールドに係わり、特に、外管と内管との二重構造を備えた二重管型排気マニホールドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の排気通路に触媒コンバータを配置し、この触媒コンバータにより、排ガス中に含まれる有害な一酸化炭素（CO），炭化水素（HC），窒素酸化物（NOx）を浄化させることが行われている。
また、排ガスの低温時には、触媒コンバータの触媒活性が低下することが知られており、特に、排気通路が冷えているエンジン始動時には、排ガスが十分に浄化されない虞があった。
【０００３】
このため、近時、排気マニホールドを二重構造として断熱用空間を形成し、排ガスの温度の低下を防止した二重管型排気マニホールドが開発されている。
図４は、このような二重管型排気マニホールドの一例を示しており、長尺状の外管１には、所定間隔を置いて突出部１ａが４箇所形成されている。
【０００４】
これらの突出部１ａの開口端には、それぞれシリンダヘッド取付用のフランジ３が溶接されている。
また、外管１の長尺方向の開口端には、触媒コンバータ取付用のフランジ５が溶接されている。
さらに、外管１の内側には、断熱用空間７を介して外管１より一回り小さい内管９が配置されている。
【０００５】
また、外管１のフランジ５に近接する位置には、外管貫通穴１ｂが形成され、この外管貫通穴１ｂを覆って、酸素センサ取付穴１１ａを有するボス１１が配置されている。
さらに、図５に示すように、内管９の酸素センサ取付穴１１ａの軸長上には、内管貫通穴９ａが形成されている。
【０００６】
また、内管貫通穴９ａの内管開口縁部９ｂが、外管貫通穴１ｂに向けて突出し、突出した内管９の先端面９ｃが、外管１を押圧して外管１に密着され、断熱用空間７が密閉されている。
そして、ボス１１の外周が、外管１に溶接１３されている。
また、外管１および内管９は、それぞれ横断面半円状の部品１ｃ，１ｄおよび９ｄ，９ｅを接合部１ｅおよび９ｆで突き合わせ、この接合部１ｅ，９ｆを同時に溶接１５することで形成されている。
【０００７】
上述した二重管型排気マニホールドでは、外管１と内管９との間に形成した断熱用空間７の断熱作用により、排ガスの温度の低下が防止される。
そして、排気通路が冷えているエンジン始動時にも、触媒活性を低下させることなく、排ガスが浄化される。
また、エンジンの始動，停止により、内管９が円周方向に熱膨張あるいは熱収縮した際には、内管９の先端面９ｃが、外管１を押圧した状態で外管１に沿って移動し、内管９の内管貫通穴９ａ付近での局部的な熱応力が緩和される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の二重管型排気マニホールドでは、内管貫通穴９ａの内管開口縁部９ｂを、外管貫通穴１ｂに向けて突出させ、突出した内管９の先端面９ｃを外管１に押圧して密着しているため、ボス１１を外管１に溶接１３する際に、ビード１３ａが内管９の先端面９ｃまで形成され、内管９が外管１に溶接１３されてしまうという問題があった。
【０００９】
また、図６に示すように、ビード１３ａにより、内管９が外管１に溶接１３されると、エンジンの始動，停止による内管９の円周方向への熱膨張あるいは熱収縮による熱応力が、ビード１３ａ部に集中し、内管９に亀裂１７が入るという問題があった。
さらに、内管９に亀裂１７が入ると、断熱用空間７の断熱効果が低減し、エンジンの始動時に、排ガスが冷却され、触媒コンバータの触媒活性が低下し、有害物質が浄化されることなく大気中に放出されてしまう虞があった。
【００１０】
また、図７に示すように、溶接１３全体に亀裂１７が入ると、外気が直接排気通路内に入り込むため、エンジン暖気後も排ガスが冷却され、有害物質が浄化されることなく大気中に放出されてしまう虞があった。
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、簡易な構造で、熱応力による内管および外管の亀裂の発生を防止することのできる二重管型排気マニホールドを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の二重管型排気マニホールドは、断面円形状の外管と、前記外管の内面に沿って断熱用空間を介して配置される断面円形状の内管とを備え、前記外管と前記内管とに、それぞれ前記外管と前記内管とを連通する外管貫通穴と内管貫通穴とを形成し、前記外管の前記外管貫通穴の開口部に、機器取付穴を有するボスを溶接してなる二重管型排気マニホールドにおいて、前記内管の前記内管貫通穴の周囲における前記外管に沿って湾曲する部分に、前記外管に向けて突出する環状突出部を一体形成し、前記環状突出部の頂部を、前記外管における前記ボスの溶接部より外側の位置に、前記外管の内面に沿って移動自在に密着してなることを特徴とする。
【００１２】
（作用）
請求項１の二重管型排気マニホールドでは、内管の内管貫通穴の周囲に、外管に向けて突出する環状突出部が一体形成され、この環状突出部の頂部が、外管の溶接部の外側を押圧して密着される。
そして、外管と内管との間に形成される断熱用空間が、外管と内管の環状突出部とにより密閉され、高い断熱性が保持される。
【００１３】
また、内管が円周方向に熱膨張あるいは熱収縮した際には、環状突出部の頂部が外管を押圧した状態で外管に沿って移動し、内管に発生する局部的な熱応力が緩和される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１および図２は、本発明の二重管型排気マニホールドの一実施形態を示しており、図１は、図２の要部の詳細を示している。
図２において、符号２１は、例えば、肉厚１．５ｍｍのステンレス鋼等からなる外管である。
外管２１は、長尺状をしており、所定間隔を置いて円管状の突出部２１ａが４箇所形成されている。
【００１６】
これらの突出部２１ａの開口端には、それぞれシリンダヘッド取付用のフランジ２３が溶接されている。
また、外管２１の長尺方向の開口端には、触媒コンバータ取付用のフランジ２５が溶接されている。
【００１７】
さらに、外管２１の内側には、断熱用空間２７を介して外管２１より一回り小さい、例えば、肉厚０．５〜０．８ｍｍのステンレス鋼等からなる内管２９が配置されている。
また、外管２１のフランジ２５に近接する位置には、円形形状の外管貫通穴２１ｂが形成され、この外管貫通穴２１ｂに、例えば、鋳鉄等からなる円柱状のボス３１が配置されている。
【００１８】
このボス３１の中央には、雌ねじが形成される酸素センサ取付穴３１ａが形成されている。
さらに、図１に示すように、内管２９の酸素センサ取付穴３１ａの軸長上には、円形形状の内管貫通穴２９ａが形成されている。
そして、内管２９の内管貫通穴２９ａの周囲が、外管２１に向けて断面長円状に突出される環状突出部２９ｂが一体形成されている。
【００１９】
また、この環状突出部２９ｂの円弧状の頂部２９ｃが、外管２１を押圧して密着され、断熱用空間２７が密閉されている。
さらに、ボス３１の外周が、外管２１に溶接３３され、ビード３３ａが外管２１およびボス３１に形成されている。
また、図３に示すように、外管２１および内管２９は、プレス加工等により形成される横断面半円状の部品２１ｃ，２１ｄおよび２９ｄ，２９ｅを、接合部２１ｅおよび２９ｆで突き合わせ、この接合部２１ｅおよび２９ｆを同時に溶接３５することで形成されている。
【００２０】
上述した二重管型排気マニホールドでは、外管２１と内管２９との間に形成した断熱用空間２７の断熱作用により、排ガスの温度の低下が防止される。
そして、排気通路が冷えているエンジン始動時にも、触媒活性を低下させることなく、排ガスが浄化される。
【００２１】
また、エンジンの始動，停止により、内管２９が円周方向に熱膨張あるいは熱収縮した際には、内管２９の環状突出部２９ｂの頂部２９ｃが、外管２１を押圧した状態で外管２１に沿って移動し、内管２９の局部的な熱応力が緩和される。以上のように構成された二重管型排気マニホールドでは、内管の内管貫通穴２９ａの周囲に、外管２１に向けて突出する環状突出部２９ｂを一体形成し、外管２１の溶接３３部の外側を、この環状突出部２９ｂの頂部２９ｃにより押圧して密着したので、外管２１と内管２９との密着位置が、ビード３３ａにより溶接されることがなく、内管２９が外管２１を押圧した状態で移動自在となる。
【００２２】
したがって、エンジンの始動，停止により、内管２９が円周方向に熱膨張あるいは熱収縮した際にも、内管２９の環状突出部２９ｂの頂部２９ｃが、外管２１に沿って移動することができるので、内管２９に発生したの局部的な熱応力が緩和され、熱応力による内管２９の亀裂の発生を防止することができる。
さらに、ボス３１と外管２１との溶接３３の位置が、内管２９と直接接しておらず、断熱用空間２７を介しているので、排ガスの熱による局部的な熱応力が、溶接３３部分に発生することがなく、溶接３３部分に亀裂が発生することを防止することができる。
【００２３】
そして、内管２９の環状突出部２９ｂと外管２１とにより、断熱用空間２７を密閉することができるので、高い断熱性を保持することができる。
なお、上述した実施形態では、外管２１の肉厚を１．５ｍｍ、内管２９の肉厚を０．５〜０．８ｍｍにした例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、外管２１の肉厚を１．２ｍｍ、内管２９の肉厚を０．４ｍｍにしても良い。
【００２４】
また、上述した実施形態では、外管２１をステンレス鋼で形成した例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、鋳鉄あるいはアルミニウム合金等で形成しても良い。
【００２５】
そして、上述した実施形態では、内管２９をステンレス鋼で形成した例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム合金等で形成しても良い。
さらに、上述した実施形態では、ボス３１を外管貫通穴２１ｂに挿入し、溶接３３した例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、ボス３１を外管貫通穴２１ｂを覆って外管２１上に配置し、溶接３３しても良い。
【００２６】
そして、上述した実施形態では、予め突出部２１ａが形成される横断面半円状の部品２１ｃ，２１ｄを接合部２１ｅで突き合わせて、外管２１の突出部２１ａを形成した例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、油圧等を利用する一般にバルジ加工と称される方法により、突出部２１ａを形成しても良い。
【００２７】
さらに、上述した実施形態では、ボス３１に酸素センサ取付穴３１ａを形成した例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものでなく、例えば、温度センサ取付穴を形成しても良く、あるいは、バイパスパイプ取付穴を形成しても良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の二重管型排気マニホールドでは、内管貫通穴の周囲に、外管に向けて突出する環状突出部を一体形成し、外管の溶接部の外側を、この環状突出部の頂部により押圧して密着したので、外管と内管との密着位置が、ビードにより溶接されることがなく、内管が外管を押圧した状態で移動自在になる。
【００２９】
したがって、簡易な構造で、エンジンの始動，停止により、内管が円周方向に熱膨張あるいは熱収縮した際にも、内管に発生した局部的な熱応力を緩和することができ、熱応力による内管および外管の亀裂の発生を防止することができる。また、外管と内管とで断熱用空間を密閉したので、高い断熱性を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２の要部の詳細を示す斜視図である。
【図２】本発明の二重管型排気マニホールドの一実施形態を示す側面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】従来の二重管型排気マニホールドを示す側面図である。
【図５】図４の VI − VI 線に沿う断面図である。
【図６】内管に亀裂が生じた状態を示す断面図である。
【図７】外管および内管に亀裂が生じた状態を示す断面図である。

Claims

断面円形状の外管（２１）と、前記外管（２１）の内面に沿って断熱用空間（２７）を介して配置される断面円形状の内管（２９）とを備え、前記外管（２１）と前記内管（２９）とに、それぞれ前記外管（２１）と前記内管（２９）とを連通する外管貫通穴（２１ｂ）と内管貫通穴（２９ａ）とを形成し、前記外管（２１）の前記外管貫通穴（２１ｂ）の開口部に、機器取付穴（３１ａ）を有するボス（３１）を溶接してなる二重管型排気マニホールドにおいて、
前記内管（２９）の前記内管貫通穴（２９ａ）の周囲における前記外管に沿って湾曲する部分に、前記外管（２１）に向けて突出する環状突出部（２９ｂ）を一体形成し、前記環状突出部（２９ｂ）の頂部（２９ｃ）を、前記外管（２１）における前記ボス（３１）の溶接部（３３）より外側の位置に、前記外管の内面に沿って移動自在に密着してなることを特徴とする二重管型排気マニホールド。