JP4325919B2

JP4325919B2 - 排気マニフォールド

Info

Publication number: JP4325919B2
Application number: JP2003167316A
Authority: JP
Inventors: 子正興金
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2023-06-12
Also published as: JP2005002885A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気マニフォールドの熱による膨張を吸収する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フロントエンジン・フロントドライブの所謂「ＦＦ」車においてはエンジンルーム内にエンジンを含む駆動系のユニットが集中して配置される。そのような場合、過給機はシリンダブロックのエキゾーストマニフォールドを取り付ける側の面に配置することが困難で他に搭載場所を移設せざるを得ない場合がある。
図4は、そのような場合で過給機Ｔをシリンダヘッド２の排気ポート３が開口している側２Ｓ、すなわちエキゾーストマニフォールドを取り付ける側ではなく、シリンダ列の端部側２Ｅに配置した例を示している。
【０００３】
そのような場合には、エキゾーストマニフォールドは排気ポート３が開口している側からＬ字状に迂回するようなレイアウトとなり、鋳造性及び強度上から２分割構造となる。
即ち、図４で示す例ではシリンダヘッド２に接続される第１のエキゾーストマニフォールド４１と、過給機Ｔに接続される第２のエキゾーストマニフォールド４２Ｊ、とが互いにフランジによって接続されてエキゾーストマニフォールド４Ｊが構成されている。
【０００４】
前記第１のエキゾーストマニフォールド４１は、多岐管部４１ｂが各排気ポート３と接続され、合流後の流路（メイン流路）４１ａは略ストレートに近い形状で、排出側端部にはメイン流路４１ａ断面に概略平行なフランジ４１ｆが形成されている。
【０００５】
図６及び図７をも参照して、第２のエキゾーストマニフォールド４２Ｊは、第１のエキゾーストマニフォールドのフランジ４１ｆと接続されるフランジ４２ｆｊを有し、そのフランジ４２ｆｊの直後でＬ字状（４２ｂ）に流路が曲げられ、その後は略ストレートなメイン流路４２ａが続き、過給機Ｔ側の接続用フランジ４２ｇ直前では再びＬ字状（４２ｃ）に流路が曲げられる様に形成されている。前記接続用フランジ４２ｇには図示しない取付けボルトと螺合する雌ねじ４２ｋが３箇所に設けられている。
【０００６】
前記メイン流路４２ａの外周部の一部には略流路に沿う様に取付け部材４２ｄが流路外周部と一体に形成されている。その取付け部材４２ｄには２箇所に取付孔４２ｈが設けられている。
【０００７】
そして、第２のエキゾーストマニフォールド４２Ｊは、シリンダヘッド２のシリンダ列の端部側２Ｅに設けたマニフォールド取付け用ブラケット５の前記取付孔４２ｈに対応する取付孔（図示せず）に前記取付け部材４２ｄの取付孔４２ｈ側から図示しないボルトを挿入し、図示しないナットをそのボルトに螺合させ、締め付けることによってシリンダブロック又はシリンダヘッドに固定されている。
【０００８】
前記第１のエキゾーストマニフォールド４１のフランジ４１ｆには、図５に詳細を示すように、３箇所に有効ねじ径が８ｍｍの取付けボルトを螺合させる雌ねじ４１ｃが形成されている。
一方、第２のエキゾーストマニフォールド４２Ｊのフランジ４２ｆｊには、８．５ｍｍのボルト挿通孔４２ｅが形成されている。
【０００９】
そして、双方のマニフォールドのフランジ４１ｆ、４２ｆｊの間に図示しないガスケット６を挟み込んで、図示しない接続用ボルトによって第１及び第２のエキゾーストマニフォールド４１、４２Ｊが接続され１本のマニフォールド４Ｊとして構成される。
【００１０】
然るに、第１のエキゾーストマニフォールド４１はエンジン稼動時には熱によって矢印Ｙ１方向に膨張するため図示Ｌ１寸法が増加してしまう。
一方、第２のエキゾーストマニフォールド４２Ｊは、図示の例ではメイン流路４２ａの部分が最大長を有しているため図４のＹ２方向に膨張してＬ２の寸法が増加してしまう。
【００１１】
ここで、Ｌ１とＬ２の膨張前の長さを比較すると、Ｌ２のほうが大きく、従って前記双方のフランジ部４１ｆ、４２ｆｊでは４１ｆを固定と見做し、概略４２ｆｊのみが矢印Ｙ３方向にずれようとすると見做す。ところがフランジ４２ｆｊに設けたボルト挿通孔４２ｄの大きさはボルト径（ボルト首下径）８ｍｍに対して僅か０．５ｍｍ大きいのみであることと、フランジ間に挟むガスケット６の材料が通常のステンレス製であるため、両フランジ４１ｆ、４２ｆｊ間は固着されたままで、熱膨張を吸収する術が無い。
【００１２】
熱膨張を吸収する術が無いため、各接続箇所には熱膨張・収縮によって緩みが発生し易く、ガス漏れを惹起する虞れがあった。
【００１３】
その他、従来技術として、シリンダヘッドをコンパクト化して共通通路部の熱伸びに起因する取付け部分の緩みの発生をなくし、シリンダヘッドへの組付け性を向上させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
しかし、上記方法は、エキゾーストマニフォールドが１本物であり、上述の問題点を何ら解決するものではない。
【００１５】
【特許文献１】
実開平７−第８５２５号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来の問題点に鑑みて提案されたものであり、２分割タイプのエキゾーストマニフォールドにおいて、廉価な方法で熱膨張を吸収して、熱膨張の際の作用力による緩みの発生、ガス漏れ、及び排気系やその付属部品への強度的悪影響を防止する排気マニフォールドを提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のエキゾーストマニフォールド（４）は、シリンダヘッド（２）に接続される第１のエキゾーストマニフォールド（４１）と、過給機（Ｔ）に接続される第２のエキゾーストマニフォールド（４２）と、該第１及び第２のエキゾーストマニフォールド（４１、４２）の接続用フランジ（４１ｆ、４２ｆ）を接続し、それらの接続用フランジ（４１ｆ、４２ｆ）の間に介装されるガスケット（６０）とを有する２分割タイプのエキゾーストマニフォールド（４）において、前記第１のエキゾーストマニフォールド（４１）の接続用フランジ（４１ｆ）は固定側として構成され、前記第２のエキゾーストマニフォールド（４）の接続用フランジ（４２ｆ）のボルト挿通孔（４２ｉ）の直径は接続用ボルトサイズに対して大きく形成し、前記第１のエキゾーストマニフォールド（４１）の軸線に直交し、シリンダヘッド（２）から離れる方向に滑らせて相対移動を可能とさせることで熱膨張・収縮を吸収させるように構成され、前記ガスケット（６０）は表面にモリブデンを塗布されており、前記第２のエキゾーストマニフォールド（４２）は、前記フランジ（４２ｆ）の直後でＬ字状に流路が曲げられ、その後は略ストレートなメイン流路（４２ａ）が続き、過給機（Ｔ）側の接続用フランジ（４２ｇ）直前では再びＬ字状に流路が曲げられて形成されている。
【００１９】
前記第１のエキゾーストマニフォールド（４１）、第２のエキゾーストマニフォールド（４２）の何れか一方の接続用フランジ（４２ｆ）のボルト挿通孔（４２ｉ）の直径は接続用ボルトサイズに対して１．５〜２．５ｍｍ大きく形成されていることが好ましい。
【００２１】
本発明は、上述したように、２分割された排気マニフォールド双方（４１、４２）の接続用フランジ（４１ｆ、４２ｆ）の接合面をガスケット６０を介して滑らせるように構成されているため熱膨張・収縮を容易に吸収させることが可能である。
【００２２】
その詳細構成は、シリンダヘッド（２）の排気ポート（３）と接続される第１のマニフォールド（４１）側の接続用フランジ（４１ｆ）を固定側とし、第２の排気マニフォールド（４２）の接続用フランジ（４２ｆ）の取付孔（４２ｉ）の直径を、単に接続用ボルトサイズに対して１．５〜２．５ｍｍ大きく形成しており、第２の排気マニフォールド（４２）が熱によって膨張してもその膨張代を十分吸収出来る。しかも、従来例に対して単に第２の排気マニフォールド（４２）のフランジの取付け孔（４２ｉ）を大きな径に変更する（８．５ｍｍ→１０ｍｍ）だけであるのでコスト変動は生じない。
【００２３】
更に、第１排気マニフォールドの接続用フランジ（４１ｆ）と第２排気マニフォールドの接続用フランジ（４２ｆ）との間に表面にモリブデンを塗布したガスケット（６０）を介装することによって双方のフランジ（４１ｆ、４２ｆ）はより滑りやすくなり、熱膨張を吸収し易くなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。尚、２分割のマニフォールドによって構成されるエキゾーストマニフォールドの、第１のエキゾーストマニフォールド４１は、従来技術と同一のものを使用しているので第１のエキゾーストマニフォールド４１の詳細説明は省略する。また、第１のエキゾーストマニフォールド以外の部位についても従来技術と実質的に同様の場合は同じ符号を用いるものとする。
【００２５】
図１は図示では明確には示されていないターボチャージャＴを有する４シリンダのエンジンを上方から見た平面図である。
【００２６】
図１において、シリンダヘッド２に接続される第１のエキゾーストマニフォールド４１と、過給機Ｔに接続される第２のエキゾーストマニフォールド４２、とが互いにフランジによって接続されてエキゾーストマニフォールド４が構成されている。
【００２７】
図２及び図３をも参照して、第２のエキゾーストマニフォールド４２は、第１のエキゾーストマニフォールド４１のフランジ４１ｆ（従来技術と同様）と接続されるフランジ４２ｆを有し、そのフランジ４２ｆの直後でＬ字状に流路が曲げられ（４２ｂ）、その後は略ストレートなメイン流路４２ａが続き、過給機Ｔ側の接続用フランジ４２ｇ直前では再びＬ字状に流路が曲げられる（４２ｃ）様に形成されている。前記接続用フランジ４２ｇには図示しない取付けボルトと螺合する雌ねじ４２ｋが３箇所に設けられている。
【００２８】
前記メイン流路４２ａの外周部の一部には略流路に沿う様に取付け部材４２ｄが流路４２ａ外周部と一体に形成されている。その取付け部材４２ｄには２箇所に取付孔４２ｈが設けられている。
【００２９】
そして、第２のエキゾーストマニフォールド４２は、シリンダブロックのシリンダ列の端部側２Ｅに設けたマニフォールド取付け用ブラケット５の前記取付孔４２ｈに対応する取付孔（図示せず）に前記取付け部材４２ｄの取付孔４２ｈ側から図示しないボルトを挿入し、図示しないナットをそのボルトに螺合させ、締め付けることによってシリンダブロックに固定されている。
【００３０】
第１のエキゾーストマニフォールド４１のフランジ４１ｆには、３箇所に有効ねじ径（及び首下径）が８ｍｍの取付けボルトを螺合させる雌ねじ４１ｃが形成されている（以上、従来技術と同様）。
一方、第２のエキゾーストマニフォールド４２のフランジ４２ｆには、１０ｍｍのボルト挿通孔４２ｉが形成されている。
即ち、ボルトの首下径と第２のエキゾーストマニフォールド４２に設けた１０ｍｍのボルト挿通孔４２ｉとでは、１．５ｍｍの隙間を有していることになる。
【００３１】
更に、双方のマニフォールドのフランジ４１ｆ、４２ｆの間には接触表面にモリブデンを塗布したガスケット６０を挟み込んで、前記図示しない接続用ボルトによって第１及び第２のエキゾーストマニフォールド４１、４２が接続され１本のマニフォールド４として構成されている。
【００３２】
そのように構成された本実施形態のエキゾーストマニフォールド４によれば、２分割された排気マニフォールド双方の接続用フランジ４１ｆ、４２ｆの接合面を図1の矢印Ｙ方向に滑らせるように構成されているため熱膨張・収縮を容易に吸収させることが可能である。尚、図1において二点差線は熱膨張した場合の第２のエキゾーストマニフォールド４２の外形輪郭を示す。
【００３３】
シリンダヘッド２の排気ポート３と接続される第１のマニフォールド４１側の接続用フランジ４１ｆを固定側とし、第２の排気マニフォールド４２の接続用フランジ４２ｆの取付孔４２ｉの直径を、単に接続用ボルトサイズに対して１．５〜２．５ｍｍ大きく形成してあるため、第２の排気マニフォールド４２が熱によって膨張してもその膨張代を十分吸収出来る。
しかも、従来例に対して単に第２の排気マニフォールド４２のフランジ４２ｆの取付け孔（４２ｄ：従来タイプ）を大きな径（４２ｉ）に変更するだけであるのでコスト変動は生じない。
【００３４】
更に、第１排気マニフォールドの接続用フランジ４１ｆと第２排気マニフォールドの接続用フランジ４２ｆとの間に表面にモリブデンを塗布したガスケット６０を介装することによって双方のフランジ４１ｆ、４２ｆはより滑り易くなり、熱膨張を吸収し易くなる。
【００３５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付言する。
例えば、図示の例では、第１のエキゾーストマニフォールド側のフランジに雌ねじを設け、第２のエキゾーストマニフォールド側のフランジにボルト挿通孔を設けているが、雌ねじと挿通孔を夫々逆側に設けることも可能である。
或いは、双方のフランジに設けた雌ねじ及びボルト挿通孔の個数は３箇所に限定されるものではなく、例えば４箇所設けても良い。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列記する。
（ａ）２分割された排気マニフォールド双方の接続用フランジの接合面がガスケットを介して滑らせるように構成されているため熱膨張・収縮を容易に吸収させることが可能である。
（ｂ）シリンダヘッドの排気ポートと接続される第１のマニフォールド側の接続用フランジを固定側とし、第２の排気マニフォールドの接続用フランジの取付孔の直径を、接続用ボルトサイズに対して１．５〜２．５ｍｍ大きく形成してあるため、第２の排気マニフォールドが熱によって膨張してもその膨張代を十分吸収出来る。
（ｃ）従来例に対して単に第２の排気マニフォールドのフランジの取付け孔を大きな径に変更するだけであるのでコスト変動は生じない。
（ｄ）第１排気マニフォールドの接続用フランジと第２排気マニフォールドの接続用フランジとの間に表面にモリブデンを塗布したガスケットを介装することによって双方のフランジはより滑りやすくなり、熱膨張を吸収し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の２分割タイプの排気マニフォールドを取り付けたエンジンの概略構成を説明する平面図。
【図２】本発明の実施形態の第２の排気マニフォールドの側面図。
【図３】本発明の実施形態の第２の排気マニフォールドの平面図。
【図４】従来技術の２分割タイプの排気マニフォールドを取り付けたエンジンの平面図。
【図５】従来技術による第１の排気マニフォールドの接続用フランジを正面から見た図。
【図６】従来技術による第２の排気マニフォールドの側面図。
【図７】従来技術による第２の排気マニフォールドの平面図。
【符号の説明】
２・・・シリンダヘッド
３・・・排気孔
４・・・エキゾーストマニフォールド
５・・・ブラケット
４１・・・第１のエキゾーストマニフォールド
４１ａ・・・メイン流路
４１ｃ・・・雌ねじ
４１ｆ・・・フランジ
４２・・・第２のエキゾーストマニフォールド
４２ａ・・・メイン流路
４２ｄ・・・取付け部材
４２ｆ・・・フランジ
４２ｈ・・・取付孔
４２ｉ・・・ボルト挿通孔
４２ｇ・・・フランジ
４２ｋ・・・雌ねじ
６０・・・ガスケット

Claims

シリンダヘッド（２）に接続される第１のエキゾーストマニフォールド（４１）と、過給機（Ｔ）に接続される第２のエキゾーストマニフォールド（４２）と、該第１及び第２のエキゾーストマニフォールド（４１、４２）の接続用フランジ（４１ｆ、４２ｆ）を接続し、それらの接続用フランジ（４１ｆ、４２ｆ）の間に介装されるガスケット（６０）とを有する２分割タイプのエキゾーストマニフォールド（４）において、前記第１のエキゾーストマニフォールド（４１）の接続用フランジ（４１ｆ）は固定側として構成され、前記第２のエキゾーストマニフォールド（４）の接続用フランジ（４２ｆ）のボルト挿通孔（４２ｉ）の直径は接続用ボルトサイズに対して大きく形成し、前記第１のエキゾーストマニフォールド（４１）の軸線に直交し、シリンダヘッド（２）から離れる方向に滑らせて相対移動を可能とさせることで熱膨張・収縮を吸収させるように構成され、前記ガスケット（６０）は表面にモリブデンを塗布されており、前記第２のエキゾーストマニフォールド（４２）は、前記フランジ（４２ｆ）の直後でＬ字状に流路が曲げられ、その後は略ストレートなメイン流路（４２ａ）が続き、過給機（Ｔ）側の接続用フランジ（４２ｇ）直前では再びＬ字状に流路が曲げられて形成されていることを特徴とするエキゾーストマニフォールド。
前記第１のエキゾーストマニフォールド（４１）、第２のエキゾーストマニフォールド（４２）の何れか一方の接続用フランジ（４２ｆ）のボルト挿通孔（４２ｉ）の直径は接続用ボルトサイズに対して１．５〜２．５ｍｍ大きく形成されている請求項１のエキゾーストマニフォールド。