JP4213787B2

JP4213787B2 - 内燃機関の排気部品における仕切板構造

Info

Publication number: JP4213787B2
Application number: JP19685798A
Authority: JP
Inventors: 道夫森下; 誠大福; 孝之秋元
Original assignee: Sango Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Sango Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2018-07-13
Also published as: JP2000027636A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の排気部品における仕切板構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関のエキゾーストマニホールドにおいて、排気ガスの干渉を防止しエンジン出力を向上させる手段として１本の排気管を仕切板によって２つの流路に分割したデュアルエキゾーストマニホールドが公知である。
【０００３】
このような排気管における仕切板の両側部を排気管に固着するものにおいては、該仕切板がこれに繰り返し発生する熱応力により変形したり、固着部が疲労破断する等の問題がある。
【０００４】
このような仕切板の変形を防止するために、例えば実開昭６０−４３１１５号公報に記載のように排気管内を１枚の仕切板で分割するとともにその仕切板にスリットを形成して仕切板の熱応力を吸収するもの（これを第１の従来の技術とする）や、特開平９−４４５１号公報に記載のように１枚の仕切板に応力吸収用リブを設けたり、仕切板を波状に形成したもの（これを第２の従来の技術とする）や、更には特開平９−２０９７５０号公報に記載のように、仕切板を組み合わされる排気管半体間に摺動可能に備えたり、２枚の仕切板を夫々片持ち構造で配置してその各他端を自由端として摺動可能に重合したもの（これを第３の従来の技術とする）が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１の従来の技術においては、１枚の仕切板を用い、これにスリットを形成するため、該スリット部において両側の流路が連通し、両側の流路を流通する排気ガス相互が干渉し、デュアルタイプによるエンジン出力の向上の効果を阻害する問題がある。
【０００６】
また、上記第２の従来の技術においては、仕切板に形成した応力吸収リブや仕切板の波形状により排気ガス流の乱れを起こし、乱流による異音を発生させるおそれがある。
【０００７】
更に、上記第３の従来の技術においては、仕切板が片持ち構造の場合に成り立つ型式であるため、仕切板を排気管の両側へ固着する型式には採用できない。
そこで本発明は、仕切板の両側を排気管に固着する型式のものにおいて、上記の各問題を解消する排気系部品の仕切板構造を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上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、排気ガスが流れる管体内を仕切板によって２つの流路に分割するものにおいて、上記仕切板を複数の板を重合して構成するとともに夫々の仕切板にスリットを、相互に交差しないように形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
上記のように複数の仕切板に形成されたスリットを交差させることにより、分割された２つの流路は上記スリット部では連通しない。したがって、２つの流路を流通する排気ガスが相互に干渉せず、排気ガスを分流してエンジン出力の向上を図る目的は達成される。
【００１０】
また、上記仕切板が高温の排気ガスにより熱膨張したり、冷却により熱収縮した場合には、仕切板に形成されたスリットによりその熱応力を吸収し、仕切板や管体の変形やこれらの接着部の破損が防止される。特に、仕切板の両側が管体に固着されて拘束されたものにおいても、上記の変形等が防止される。
【００１１】
更に、仕切板の熱応力吸収構造がスリットであるため、上記従来のように仕切板にリブを形成したり、仕切板を波形に形成したものにみられるような排気ガスの乱流を発生させない。
【００１２】
請求項２記載の第２の発明は、上記第１の発明において、前記仕切板を管体とは別体に形成して仕切板の両側端を管体に固着したものである。
本発明においても上記第１の発明と同様の作用を発揮する。
【００１３】
請求項３記載の第３の発明は、上記第１の発明において、前記仕切板が管体の一部を偏平化して形成され、この管体を一対、夫々の仕切板を重ね合わせて固着したものである。
本発明においては、上記第２の発明のように、仕切板を管体と別体に形成することなく管体と一体成形される。
【００１４】
請求項４記載の第４の発明は、上記第１乃至第３のいずれかの発明において、上記仕切板が２枚の板で構成され、一方の仕切板のスリットが、他方の仕切板のスリットに対して管体の軸心を中心として軸対称に配置されているものである。
【００１５】
本発明においては、スリットを同一位置に形成した２枚の仕切板或いは２本の管体を、相互に反転させて重合することにより、上記第１の発明のように、両スリットが交差しないような仕切板を構成できる。
【００１６】
請求項５記載の第５の発明は、上記第１乃至第４のいずれかの発明において、管体を排気系に設置される触媒ケース用の流通管としたものである。
本発明においては、触媒担体へ２つの排気流路で排気ガスを流通させる場合に、上記のように排気ガスを干渉させることなく流通できる。更に、仕切板の熱変形によって仕切板と触媒担体との当接位置がずれることがないのでデュアル通路が確保できる。更には、触媒担体の変形破損を防止することができる。
【００１７】
請求項６記載の第６の発明は、上記第１乃至第４のいずれかの発明において、管体を内燃機関の排気管としたものである。
本発明においては、例えば内燃機関のデュアルエキゾーストマニホールドに適用して上記の作用を発揮させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図に示す好ましい実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図３は本発明を内燃機関の排気系に設けられる触媒容器のコーンに適用した第１実施例である。
【００１９】
図１において、触媒担体１は金属製のケース２内に収納され、そのケース２の前端には管体である前部コーン３が溶接され、後端には管体である後部コーン４が溶接されている。上記前部コーン３は図２（ｂ）に示すように、両端が開口する略裁頭円錐状の管で形成され、その大径側に形成した折返し片３ａを上記ケース２の端部に嵌合するようになっている。
【００２０】
上記後部コーン４も上記前部コーン３と同様に形成されている。
上記前部コーン３内には、その前部コーン３内をその中心を通って径方向に２分する２枚の仕切板５，６が配置され、該仕切板５，６によって１本の管体を２つの流路７，８に分割している。
【００２１】
上記２枚の仕切板５，６は、相互に摺動可能に重合配置するとともに夫々の径方向に位置する両側端５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは前部コーン３の内周面に溶接もしくはロー付けで固着されている。
【００２２】
上記一方の仕切板５にはスリット９，１０が、他方の仕切板６にはスリット１１，１２が、相互に交差しないように形成されており、図の実施例においては、一方の仕切板５に、前部コーン３の軸心Ｘ−Ｘより径方向の一方に偏位して第１のスリット９が軸方向に形成され、軸心Ｘ−Ｘより径方向の他方に、上記第１のスリット９の偏位置より大きく偏位して第２のスリット１０が軸方向に形成されている。更に、第１のスリット９の一端９ａは仕切板５の一端に開口し、他端９ｂは仕切板５の他端まで達せず閉口されている。また、第２のスリット１０の一端１０ａは仕切板５の他端に開口し、他端１０ｂは仕切板５の一端まで達せず閉口されている。
【００２３】
上記他方の仕切板６の第１のスリット１１は、前部コーン３の軸心Ｘ−Ｘを中心として上記一方の仕切板５の第１スリット９と軸対称に配置形成され、他方の仕切板６の第２スリット１１は、前部コーン３の軸心Ｘ−Ｘを中心として上記一方の仕切板５の第２スリット１０と軸対称に配置形成されている。このような配置により、一方の仕切板５のスリット９，１０が他方の仕切板６のスリット１１，１２と交差、すなわち連通しないようになっている。更に、このようにスリット９，１０と１１，１２を対称位置に形成することにより、２枚の仕切板５，６を同一形状のものとし、相互に反転配置すればよい。これにより、部品点数の低減を図ることができる。
【００２４】
なお、上記スリット９，１０と１１，１２の形状と配置は、これらが交差しないように設定するもので、上記の実施例に限定するものではない。また、夫々の仕切板５，６に各１本のスリットを形成するとともにこれらが交差しないように形成してもよい。
【００２５】
また、上記後部コーン４内にも上記の仕切板５，６と同様の仕切板１３，１４が上記と同様に配置固着され、その仕切板１３，１４は、上記前部コーン３の仕切板５，６と同一位相で配置されている。
【００２６】
上記前部コーン３の上流端には内燃機関からの図示しない上流側排気管が接続され、後部コーン４の後流端には図示しない下流側排気管が接続される。更に、上記上流側排気管と下流側排気管は、夫々の管内を仕切板で２分割した、いわゆるθ管で構成され、夫々の管の一方の流路が上記一方の流路７と連通し、他方の流路が上記他方の流路８と連通するようになっている。
【００２７】
以上の構造において、前部コーン３内の分割された流路７，８に流入した排気ガスは、仕切板５，６に形成された両スリット９，１０，１１，１２が相互に交差しないように配置されているため、仕切板５，６で分割された流路７，８は連通せず、該両流路７，８を流通する排気ガスは相互に干渉しない。したがって、流路を分割してエンジン出力の向上を図る目的は達成される。
【００２８】
また、仕切板５，６が高温の排気ガスにより熱膨張したり、冷却により熱収縮した場合には、これがスリット９〜１２により吸収され、仕切板５，６に作用する熱応力を逃がすことができる。そのため、仕切板５，６や前部コーン３、更には触媒担体１の変形破損を防止できる。
【００２９】
更に、スリットであるため、前記従来の突条リブや波形のものに比べて排気ガスの流れを乱すことが極めて少なく、特に上記のようにスリット９〜１２を前部コーン３の軸方向に形成することにより、排気ガスの流れの乱れを一層防止できる。
【００３０】
また、後部コーン４においても上記と同様の作用を発揮する。
図４は本発明を１本の管体内を２分割した排気管、例えばデュアルエキゾーストマニホールドなどに適用した第２実施例を示す。
【００３１】
すなわち、１本の管体である排気管１５内に、２枚の仕切板１６，１７を上記実施例と同様に排気管１５に固着配置し、夫々の仕切板１６，１７に各１本のスリット１８，１９を排気管１５の軸心Ｘ−Ｘを中心として対称に、かつ交差しないように配置形成したものである。また、該第２実施例において、両仕切板１６，１７は、排気管１５の軸方向全長に渡って設けてもよいが、図４（ｂ）に示すように、一方の仕切板１６は排気管１５の軸方向全長に渡って設け、他方の仕切板１７は図４（ｂ）に示すように短尺にして必要な部分にのみ設けてもよい。
【００３２】
また、本第２実施例においても、スリットを上記第１実施例と同様に各仕切板１６，１７毎に複数個設けてもよい。
なお、上記両実施例は、仕切板を２枚としたが、２枚以上、すなわち複数並列配置してもよい。この場合も各仕切板のスリットは相互に交差しないように配置形成する。更に、上記複数の仕切板を相互にスポット溶接してもよい。
【００３３】
なお、上記各実施例は、１本の円管に仕切板を設けたものであるが、その他、断面半円状の樋状体を２個組み合わせた円管等に上記の本発明の仕切板を設けてもよい。
【００３４】
図５は第３実施例を示す。
本第３実施例は、上記実施例における管体と仕切板を一体成形した例である。本第３実施例は、先ず図５（ａ）に示す円管２０の一部を図５（ｂ）に示すように偏平化して、流路２１を有する断面半円状の一方の管体２２に成形する。そして、その偏平化された部分を仕切板２３とし、これに、管体２２の軸心Ｘ−Ｘより一方に偏心してスリット２４を軸方向に形成する。該スリット２４は上記実施例のように、その一端２４ａが開口し、他端２４ｂが閉口している。
【００３５】
また、上記と同様に、円管の一部を偏平化して、図５（ｃ）に示すように、流路２５を有する断面半円状の他方の管体２６を成形し、かつ、その偏平化された部分を仕切板２７としてこれに上記と同様のスリット２８を形成する。なお、該スリット２８は上記一方の管体２２のスリット２４に対して反対側へ偏心させる。
【００３６】
そして、上記両管体２２，２６を一対として、図５（ｄ）に示すように、夫々の仕切板２３，２７を重ね合わせて接合し、その接合部２９を溶接もしくはロー付けして、図５（ｄ）に示すように、仕切板２３，２７で分割された２つの流路２１，３０を有する排気部品とする。
【００３７】
本第３実施例においても上記実施例と同様の作用、効果を発揮できる上に、特に管体の一部を偏平化して仕切板を形成したので、上記実施例のような仕切板を管体の内面に溶接もしくはロー付けする作業がなく、製造が容易になり、更に、管体と仕切板が一体であるため、上記実施例のような管体と仕切板とを溶接するものに懸念される溶接部の破損はない。
また、両管体２２，２６における仕切板２３，２７のスリット２４，２８を軸芯Ｘ−Ｘより偏心させたことにより、同一形状の管体を使用して一方の管体に対して他方の管体を反転させて重合すれば、両スリット２４，２８を交差しないように配置できる。したがって、この実施例においても上記と同様に部品点数の低減を図ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のようであるから、請求項１及び２記載の発明によれば、分割された２つの流路が連通しないようにスリットを形成したので、２つの流路を流通する排気ガスが相互に干渉せず、排気ガスを分流してエンジン出力の向上を図る目的が達成される。
【００３９】
更に、仕切板の熱応力吸収をスリットで行なうようにしたので、仕切板の両側を管体に固着又は一体化することができる。そのため、特に仕切板の両側を管体に固着又は一体化して拘束するものにおいても仕切板の熱応力の発生を防止し、仕切板や管体更にはこれらの接着部の変形、破損を防止することができる。
【００４０】
更に、スリットであるため、従来のリブや波形のものに見られるような排気ガスの乱流による異音の発生がない。
請求項３記載の発明によれば、仕切板と管体を別体で形成するものにおける管体の内面での溶接やロー付け作業が不要になり、製造が容易になる。更に、仕切板が管体と一体であるため、上記の溶接等の破損のおそれがない上に、部品管理も容易になる。
請求項４記載の発明によれば、２枚の仕切板或いは２本の管体に同一のものを使用できるので、部品点数の削減、製造コストの低減が可能である。
【００４１】
請求項５記載の発明によれば、触媒担体への管体（コーン）においてデュアル通路が確保でき、かつ上記と同様に、管体（コーン）と仕切板、更には触媒担体の変形、破損を防止できるため、触媒容器として有効である。
【００４２】
そして、請求項６記載の発明によれば、内燃機関の排気管において上記の効果を発揮でき、例えばデュアルエキゾーストマニホールド等に適用して有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を触媒容器に適用した第１実施例を示す側断面図で、図２（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図。
【図２】（ａ）は図１における管体（コーン）の端面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図３】図２（ｂ）に示す仕切板の斜視図。
【図４】本発明を排気管に適用した第２実施例を示すもので、（ａ）は端面図、（ｂ）は側断面図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３実施例を示す製造工程図。
【符号の説明】
１…触媒担体２…ケース
３，４…管体であるコーン５，６，１３，１４…仕切板
７，８…流路９〜１２…スリット
１５…管体である排気管１６，１７…仕切板
１８，１９…スリット２２，２６…管体
２３，２７…仕切板２４，２８…スリット

Claims

排気ガスが流れる管体内を仕切板によって２つの流路に分割するものにおいて、上記仕切板を複数の板を重合して構成するとともに夫々の仕切板にスリットを、相互に交差しないように形成したことを特徴とする内燃機関の排気部品における仕切板構造。
前記仕切板を管体とは別体に形成して仕切板の両側端を管体に固着した請求項１記載の内燃機関の排気部品における仕切板構造。
前記仕切板が管体の一部を偏平化して形成され、この管体を一対、夫々の仕切板を重ね合わせて固着した請求項１記載の内燃機関の排気部品における仕切板構造。
上記仕切板が２枚の板で構成され、一方の仕切板のスリットが、他方の仕切板のスリットに対して管体の軸心を中心として軸対称に配置されている請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の排気部品における仕切板構造。
管体が排気系に設置される触媒ケース用の流通管である請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の排気部品における仕切板構造。
管体が内燃機関の排気管である請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の排気部品における仕切板構造。