JP4262381B2 - エンジン用二重排気管及びエンジン用排気マニホールド - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は,エンジン用二重排気管,特に,内側管と,この内側管を収容する外側管とからなり,内側管の一端部を外側管に固着する一方,その他端部を外側管の内周面に摺動可能に嵌合し,内側及び外側管の間に前記一端部から他端部にわたり断熱空間を設けたものゝ改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
かゝるエンジン用二重排気管として,例えば実公平2−40249号公報に開示されているように,内側管の前記他端部に,外側管の内周面に摺動可能に嵌合する円筒面を有する膨大部を形成したものが知られている。こうしたものでは,内側及び外側管の間の断熱空間の存在により,内側管内を通過する排気の温度低下を防ぎ,該二重排気管の下流側に接続される排気浄化装置の浄化機能を高めることができ,その際,内側管の熱伸びを,内側管の他端部,即ち自由端部の膨大部を外側管の内周面に滑らせことにより吸収しようとしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,エンジン用二重排気管は,一般に曲がり部を有するため,内側管が熱伸びしたときは,内側管の熱伸び方向が一端側と他端側とで異なることにより曲がり部が更に曲がり,内側管の自由端側に傾きが生ずるものであり,その自由端側が傾くと,その自由端部の膨大部の端縁が外側管の内周面に食い込んで外側管に対する摺動抵抗を増大させ,過大な熱歪みが内側及び外側管に発生したり,或いは膨大部の一部が外側管の内周面に対して圧接不良を起こしてびゝり音(振動音)が発生したりすることが本発明者等によって究明された。
【0004】
本発明は,かゝる究明に基づいてなされたもので,内側管の熱伸びの際,自由端部側に傾きが生ずることがあっても,その自由端部の膨大部が外側管の内周面に対して圧接不良を起こさず,常にスムーズに滑ることを可能にした,前記エンジン用二重排気管を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために,本発明は,内側管と,この内側管を収容する外側管とからなり,内側管の一端部を外側管に固着する一方,その他端部を外側管の内周面に摺動可能に嵌合し,内側及び外側管の間に前記一端部から他端部にわたり断熱空間を設けた,エンジン用二重排気管において,内側管の前記他端部に,該内側管の軸線上に中心を持つ球状の外面を有して外側管の内周面に摺動及び首振り可能に嵌合する膨大部を形成したことを第1の特徴とする。
【0006】
この第1の特徴によれば,内側管の熱伸び時,内側管の他端部側(自由端部側)が傾くと,該他端部の,内側管の軸線上に中心を持つ球状の外面を有する膨大部がその傾きに応じて殆ど抵抗なく首振りし,外側管との嵌合状態を一定に維持する。したがって,膨大部の外側管の内周面に対する滑りが阻害されず,内側及び外側管での熱歪みの発生を効果的に抑えることができ,また膨大部の外側管内周面に対する圧接不良を来すことがないから,びゝり音(振動音)の発生をも未然に防ぐことができる。
【0007】
また本発明は,第1の特徴に加えて,前記膨大部を,外側管の内周面から離間した谷部を間に挟んで内側管の周方向に並ぶ3個以上の山部で構成したことを第2の特徴とする。
【0008】
この第2の特徴によれば,内側管の膨大部と外側管との同心性を確保しつゝ,該膨大部と外側管との全周接触を回避して,内側管から外側管への熱伝導を極力抑えることができる。
【0009】
さらに本発明は,第2の特徴に加えて,前記各山部の外面の,内側管の周方向に沿う曲率半径を外側管の内径より小さくしたことを第3の特徴とする。
【0010】
この第3の特徴によれば,内側管の膨大部と外側管との接触状態を概ね点接触とすることができて,内側管から外側管への熱伝導を効果的に抑えることができる。
【0011】
さらにまた本発明は,エンジン用排気マニホールドの複数本の排気枝管を第1〜第3の何れかの特徴を持つ二重排気管により構成したことを第4の特徴とする。
【0012】
この第4の特徴によれば,保温性が高く,しかも熱歪みの少ない排気マニホールドを提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を,添付図面に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。
【0014】
図1は本発明の第1実施例に係る排気マニホールドの斜視図,図2は上記排気マニホールドを自動車用エンジンへの取付け状態で示す側面図,図3は図2の要部拡大縦断側面図,図4は図3の4−4線断面図,図5は本発明の第2実施例を示す,図4に対応した断面図である。
【0015】
先ず,図1〜図4に基づき本発明の第1実施例について説明する。
【0016】
図1及び図2において,4気筒エンジンEのシリンダヘッド1の前面に,その気筒に対応して4本の排気ポート2a〜2dが開口しており,これら排気ポート2a〜2dから排出される排ガスを誘導する排気マニホールドMが複数のスタッドボルト3及びナット4によりシリンダヘッド1に取付けられる。
【0017】
上記排気マニホールドMは,前記4本の排気ポート2a〜2dに個別に連通する4本の排気枝管5a〜5dを備えており,これらを図1で左側から第1〜第4排気枝管と呼ぶことにする。
【0018】
第1〜第4排気枝管5a〜5dの上流側端部に上部フランジ7が接続され,第2及び第3排気枝管5b,5cの下流側端部に第1排気集合管6aが接続され,第1及び第4排気枝管5a5dの下流側端部に第2排気集合管6bが接続される。そして第1及び第2排気集合管6a,6bの下流側端部に下部フランジ8が接続される。上部フランジ7は,前記スタッドボルト3及びナット4によりシリンダヘッド1に固着され,下部フランジ8には,車両の床下に配置される図示しない共通の触媒コンバータ(排気浄化装置)に連なる中間排気管21が接続される。第1〜第4排気枝管5a〜5dは,上部及び下部フランジ7,8が互いに向きを略90度異にして配置されること等により,各中間部9が適当に曲げられている。
【0019】
各排気枝管5a〜5dは,内外2重に配置した内側管10及び外側管11からなる本発明の二重排気管で構成される。内側及び外側管10,11間には筒状の断熱空間12が形成される。内側管10は薄肉のステンレス鋼管製であり,外側管11もステンレス鋼管製であるが,内側管10よりは厚肉である。
【0020】
外側管11の上流側端部は,内側管10の上流側端部外周面に嵌合するように縮径され,それらの上流側端部が上部フランジ7の,対応する排気ポート2a〜2dに連なる通孔13a〜13dに嵌合されると共に,その通孔13a〜13dの内周面に溶接により固着される(図2参照)。
【0021】
図3及び図4に示すように,内側管10の下流側端部には,その内周側からの拡径により外周面に隆起する膨大部14が形成され,この膨大部14が外側管11の内周面に所定の圧接力をもって摺動自在に嵌合される。こうして内側管10の下流側端部は,外側管11の内周面に摺動自在に支承される。
【0022】
上記膨大部14は,内側管10の軸線上に中心19を持つ球状の外面20を有する。またこの膨大部14は,外側管11の内周面から離間した谷部14bを間に挟んで内側管10の周方向に並ぶ3個以上(図示例では6個)の山部14aで構成される。
【0023】
各排気集合管6a,6bは,内外二重に配置した内側集合管15及び外側集合管16からなるもので,内側及び外側集合管15,16間にも断熱空間17が設けられる。
【0024】
次に,この第1実施例の作用について説明する。
【0025】
エンジンEの作動中,排ガスが4本の排気ポート2a,2b,2d,2cから第1排気枝管5a,第2排気枝管5b,第4排気枝管5d,第3排気枝管5cに順次排出される。そして第1及び第4排気枝管5a,5dを通過した排ガスは第2排気集合管6bで合流し,第2及び第3排気枝管5b,5cを通過した排ガスは第1排気合流管6aで合流し,その後,排ガスは中間排気管21で更に合流しながら図示しない共通の触媒コンバータへと誘導され,浄化される。
【0026】
ところで,各排気枝管5a〜5dは内外二重配置の内側管10及び外側管11から構成され,その内側管10は薄肉に形成されると共に,内側及び外側管10,11の間には断熱空間12が形成されるので,ヒートマスの小なる内側管10は,その内部を流れる高温の排ガスにより加熱されて速やかに昇温し,これが断熱空間12により保温される。したがって,後続の排ガスを,その温度低下を抑えながら触媒コンバータへ誘導して,その活性化を促進し,排ガスの浄化効率を高めることができる。
【0027】
その間に,各排気枝管5a〜5dにおいては,内側管10に外側管11側よりも大きな軸方向の熱伸びが生ずるが,その伸びに伴い内側管10の下流側端部外周の膨大部14が,それを支承する外側管11の内周面に対して滑り,内側及び外側管10,11の軸方向の熱伸びの差が吸収される。
【0028】
また,排気枝管5a〜5dは,それぞれ中間部を種々の方向に曲げているため,各内側管10が対応する外側管11より大きく熱伸びすると,図3に鎖線で示すように,曲がり部9を境にして内側管10の上流側と下流側とで熱伸びの方向が異なることに起因して曲がり部9が更に曲がり,内側管10の下流側が外側管11に対して傾くことになる。しかしながら,内側管10の下流側端部外周の膨大部14は,内側管10の軸線上に中心19を持つ球状の外面20を外側管11の内周面に嵌合させているので,内側管10の下流側の傾きに応じて膨大部14が殆ど抵抗なく首振りし,しかも外側管11との嵌合圧接状態を一定に維持する。したがって,膨大部14の外側管11の内周面に対する滑りも阻害されず,内側及び外側管10,11での熱歪みの発生を効果的に抑えることができる。また膨大部14の外側管11内周面に対する圧接不良を来すことがないから,びゝり音(振動音)の発生をも未然に防ぐことができる。
【0029】
さらに,前記膨大部14は,内側管10の周方向に並ぶ3個以上(図示例では6個)の山部14aで構成され,各山部14aの間には,外側管11の内周面から離間した谷部14bが存在するので,膨大部14の外側管11との接触部は,3個以上の山部14aの頂部に限定される。したがって,膨大部14の外側管11内周面との全周接触を回避して膨大部14から外側管11への熱伝導を極力抑えながら,膨大部14と外側管11との同心性を安定させることができる。
【0030】
図5に示す本発明の第2実施例は,内側管10の下流側端部の膨大部14を,その周方向に並ぶ3個の山部14aで構成すると共に,各山部14aの外面の,内側管10の周方向に沿う曲率半径rを外側管11の内径Rより小さくした点を除けば,前実施例と同様の構成であり,図5中,前実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して,その説明を省略する。
【0031】
この第2実施例によれば,膨大部14の如何なる首振り位置においても,膨大部の外周面と外側管11の内周面とは概ね点接触状態を保ち,膨大部14と外側管11との同心性を維持しながら,膨大部14から外側管11への熱伝導を効果的に抑えることができる。
【0032】
尚,本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことができる。例えば,膨大部14を構成する山部の個数は,膨大部14と外側管11との同心性を得るため少なくとも3個必要であるので,3個以上であればよい。また本発明の二重排気管を自動二輪車のエンジンの排気管に適用することもできる。
【0033】
【発明の効果】
以上のように本発明の第1の特徴によれば,内側管と,この内側管を収容する外側管とからなり,内側管の一端部を外側管に固着する一方,その他端部を外側管の内周面に摺動可能に嵌合し,内側及び外側管の間に前記一端部から他端部にわたり断熱空間を設けた,エンジン用二重排気管において,内側管の前記他端部に,該内側管の軸線上に中心を持つ球状の外面を有して外側管の内周面に摺動及び首振り可能に嵌合する膨大部を形成したので,内側管の熱伸び時,内側管の他端部側(自由端部側)が傾くと,該他端部の,内側管の軸線上に中心を持つ球状の外面を有する膨大部がその傾きに応じ殆ど抵抗なく首振りして,外側管との嵌合状態を一定に維持し,膨大部の外側管の内周面に対する滑りが常にスムーズに行われ,内側及び外側管での熱歪みの発生を効果的に抑えることができ,また膨大部の外側管内周面に対する圧接不良によるびゝり音(振動音)の発生をも未然に防ぐことができる。
【0034】
また本発明の第2の特徴によれば,前記膨大部を,外側管の内周面から離間した谷部を間に挟んで内側管の周方向に並ぶ3個以上の山部で構成したので,内側管の膨大部と外側管との同心性を確保しつゝ,該膨大部と外側管との全周接触を回避して,内側管から外側管への熱伝導を極力抑えることができる。
【0035】
さらに本発明の第3の特徴によれば,前記各山部の外面の,内側管の周方向に沿う曲率半径を外側管の内径より小さくしたので,内側管の膨大部と外側管との接触状態を概ね点接触とすることができて,内側管から外側管への熱伝導を効果的に抑えることができる。
【0036】
さらにまた本発明の第4の特徴によれば,エンジン用排気マニホールドの複数本の排気枝管を第1〜第3の何れかの特徴を持つ二重排気管により構成したので,保温性が高く,しかも熱歪みの少ない排気マニホールドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例に係る排気マニホールドの斜視図。
【図2】 上記排気マニホールドを自動車用エンジンへの取付け状態で示す側面図。
【図3】 図2の要部拡大縦断側面図。
【図4】 図3の4−4線断面図。
【図5】 本発明の第2実施例を示す,図4に対応した断面図。
【符号の説明】
E・・・・・エンジン
M・・・・・排気マニホールド
r・・・・・山部外面の,内側管の周方向に沿う曲率半径
R・・・・・外側管の内径
5a〜5d・・・二重排気管(排気枝管)
10・・・・内側管
11・・・・外側管
12・・・・断熱空間
14・・・・膨大部
14a・・・山部
14b・・・谷部
19・・・・(球状の外面の)中心
20・・・・球状の外面
Claims (4)
- 内側管(10)と,この内側管(10)を収容する外側管(11)とからなり,内側管(10)の一端部を外側管(11)に固着する一方,その他端部を外側管(11)の内周面に摺動可能に嵌合し,内側及び外側管(110,11)の間に前記一端部から他端部にわたり断熱空間(12)を設けた,エンジン用二重排気管において,
内側管(10)の前記他端部に,該内側管(10)の軸線上に中心(19)を持つ球状の外面(20)を有して外側管(11)の内周面に摺動及び首振り可能に嵌合する膨大部(14)を形成したことを特徴とする,エンジン用二重排気管。 - 請求項1記載のエンジン用二重排気管において,
前記膨大部(14)を,外側管(11)の内周面から離間した谷部(14b)を間に挟んで内側管(10)の周方向に並ぶ3個以上の山部(14a)で構成したことを特徴とする,エンジン用二重排気管。 - 請求項2記載のエンジン用二重排気管において,
前記各山部(14a)の外面の,内側管(10)の周方向に沿う曲率半径(r)を外側管(11)の内径(R)より小さくしたことを特徴とする,エンジン用二重排気管。 - 請求項1〜3の何れかに記載のエンジン用二重排気管により複数本の排気枝管(5a〜5d)を構成したことを特徴とする,エンジン用排気マニホールド。
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