JP4540111B2 - Rib structure of exhaust manifold - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のエキゾーストマニフォールドのリブ構造に関する。 The present invention relates to a rib structure of an exhaust manifold of an internal combustion engine.
輸送効率向上や、快適安全運転のために車両用エンジンのエンジン出力は増加の傾向にある。エンジン出力の増加はエンジンの発熱量の増加を促し、排気温度を上昇させる。
排気温度が上昇した場合、エキゾーストマニフォールドには一層の熱負荷がかかる。
The engine output of vehicle engines is on the rise for improving transport efficiency and comfortable and safe driving. An increase in engine output promotes an increase in engine heat generation and raises the exhaust temperature.
When the exhaust temperature rises, the exhaust manifold is subjected to a further heat load.
本発明をよく理解するために、図5及び図6を参照して、従来のエキゾーストマニフォールド及びそのリブ構造について説明する。 To better understand the present invention, a conventional exhaust manifold and its rib structure will be described with reference to FIGS.
図5は、出力アップを図ったエンジンのマニフォールドアッセンブリ101を示した図である。図5において、マニフォールドアッセンブリ101は、第1のマニフォールド10と、第2のマニフォールド20と、中央マニフォールド30とを有している。
FIG. 5 is a view showing the
第1のマニフォールド10と中央マニフォールド30、また、第2のマニフォールド10と中央マニフォールド30と、は共に熱膨張による各マニフォールド間の接続部の歪を吸収するために蛇腹タイプの可撓管40,40によって接続されている。
The
第1のマニフォールド10は、第1マニフォールド10の一方の端部であって第1のポート(開口部)11を有する第1のフランジ11Fと、第2のポート12を有する第2のフランジ12Fが形成されており、第1のフランジ11Fは、図示しない6シリンダを有するエンジンの第1シリンダ側の排気ポートのフランジに接続され、第2のフランジ12Fは、図示しないエンジンの第2シリンダ側の排気ポートのフランジに接続される。
又、図6に詳細を示すように、第1のフランジの端面(取付け面)と第2のフランジの端面(取付け面)は同一の延長面を有する。図中、2点鎖線Fvはその同一の延長面(仮想面)を示す。
The
As shown in detail in FIG. 6, the end face (attachment surface) of the first flange and the end face (attachment surface) of the second flange have the same extension surface. In the figure, a two-dot chain line Fv indicates the same extended surface (virtual surface).
第1のマニフォールド10の他方の端部には、前記可撓管40との接続部17が形成され、その接続部17の外周に可撓管40の端部の内周が嵌合される様に構成されている。
At the other end portion of the
第1のマニフォールド10は、第1のポート11及び第2のポート12間で、管状部10Pの第1及び第2のフランジ11F、12F側に管状部10Pの外周から均一の突出量を有する第1のリブ11rが形成されている。
The
更に、管状部10Pの第1及び第2のフランジ11F、12Fとは反対側にも管状部10Pの外周から均一の突出量を有する第2のリブ12rが形成されている。
Furthermore, the
尚、第2のリブ12rの途中を遮るように、図示しないヒートプロテクター支持用のボス部10Bが3箇所に形成されている。
In addition, the boss |
前記第1のリブ11rが形成された管状部10Pは、第1のフランジ11Fから第2のフランジ12F側に向って次第に第1のフランジ11Fの端面(取付け面)から離れる様に傾斜しており、従って、第1のリブ11rの第2のフランジ12F側では第2のフランジ12Fの取付け面からはリブの頂部11rtが相当量(λ)離れている。
The
再び図5を参照して、第2のマニフォールド20は、第2マニフォールド20の一方の端部であって第6のポート26を有する第6のフランジ26Fと、第5のポート25を有する第5のフランジ25Fが形成されており、第6のフランジ26Fは、当該エンジンの第6シリンダ側の排気ポートのフランジに接続され、第5のフランジ25Fは、当該エンジンの第5シリンダ側の排気ポートのフランジに接続される。
Referring again to FIG. 5, the
第2のマニフォールド20の他方の端部には、図では明確に示していないが、第1のマニフォールド10と同様に、前記可撓管40との接続部が形成され、その接続部の外周に可撓管40の端部の内周が嵌合される様に構成されている。
Although not clearly shown in the drawing, a connection portion with the
単品図を用いての説明は省略するが、第2のマニフォールド20にも第1のマニフォールド10同様の第3のリブ23r(図6の第1のリブ11rに相当)及び第4のリブ24r(図6の第2のリブ12rに相当)が形成されている(以上、図5参照)。
Although description using a single product drawing is omitted, the
尚、第2のマニフォールド20では第4のリブ24rの途中を遮るように、EGR機構の排ガス取り出し用フランジ2Fが形成されている(以上、図5参照)。
In the
引き続き図5を参照して、中央マニフォールド30は、軸方向(長手方向)中央に対して略対称形であり、図示では明確に示されていないが、軸方向の両端部には可撓管40との接続部が形成されている。その両端部近傍で中央から対称位置には、第3のポート33を有するフランジ33Fと、第4のポート34を有するフランジ34Fとが形成されている。
又、第3及び第4のフランジ33F、34Fとは軸中心に対して反対側でマニフォールド中央に図示しないターボチャージャとの接続用であって排気口を有するフランジ3Fが形成されている。
With continued reference to FIG. 5, the
Further, a
上述した様に、このエンジンは出力アップが図られており、発熱量も増加している。そして係る増加した発熱量によって、マニフォールド101全体がエンジンに取り付けられた状態では、第1のマニフォールド10に関して、取り付け面側の第1のリブ11rには伸び方向(矢印Y1)の力が作用し、取付け面とは反対側の第2のリブ12rには管壁を縮ませる方向(矢印Y2)の力が作用する。
As described above, the output of this engine is increased and the calorific value is also increased. With the increased amount of heat generated, when the
第2のマニフォールドにも同様に、取り付け面側の第3のリブ23rには伸び方向(矢印Y3)の力が作用し、取付け面とは反対側の第4のリブ24rには管壁を縮ませる方向(矢印Y4)の力が作用する。
Similarly, in the second manifold, a force in the extending direction (arrow Y3) acts on the
特に、第1のマニフォールド10の第1のリブ11rに作用する伸び方向の力(熱変形力)及び第2のマニフォールド20の第3のリブ23rに作用する伸び方向の力(熱変形力)は、可撓管40に近い側のフランジ12F、25Fの付け根において、応力の集中を引き起こさせる。
第1及び第2のマニフォールド10,20の材料は鋳鉄(ダクタイル)であり、圧縮よりも引っ張りに対して弱く、熱履歴の状態(低温から高温、高温から低温への繰返し変化の際の熱変形の度合い)によってはリブ11r、23rに亀裂発生などの損傷を与えかねない。
In particular, the extensional force (thermal deformation force) acting on the
The material of the first and
排気温度による熱変形を緩和させ、排気ガスの漏れを防止すると共に、組付け工程の削減を図る技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 A technique has been proposed in which thermal deformation due to exhaust temperature is mitigated, exhaust gas leakage is prevented, and the assembly process is reduced (see, for example, Patent Document 1).
然るに、係る提案は、その目的が排気ガスの漏れの防止と、組付け工程の削減を意図したものであって、上述した様な問題点を解決するものではない。
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、排気温度が増加しても、マニフォールドにおける伸び側の熱変形量を抑制し、エンジンの出力アップにも十分対応出来るエキゾーストマニフォールドのリブ構造の提供を目的としている。 The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and is capable of suppressing the amount of thermal deformation on the expansion side of the manifold even when the exhaust temperature is increased, and can sufficiently cope with an increase in engine output. The purpose is to provide a manifold rib structure.
本発明によれば、両端部の第1のマニフォールド(1)および第2のマニフォールド(2)と、中間部の中央マニフォールド(30)とに分割され、蛇腹タイプの可撓管(40、40)で互いに接続されており、前記中央マニフォールド(30)にはエンジンと対向側にターボチャージャと接続される排気口を有するフランジ(3F)が形成されているエキゾーストマニフォールド(100)であって、そのエキゾーストマニフォールド(100)の前記端部の第1および第2のマニフォールド(1、2)のポート(11、12:25、26)間に設けられた補強用リブ(11R、23R)の構造において、前記補強リブ(11R、23R)のエンジン側縁部(11Rt、23Rt)は隣接するポート(11と12、25と26)側端面同士を接続する仮想面(Fv)と平行に延在しており、その補強リブ(11R、23R)のエンジン側縁部(11Rt、23Rt)と前記隣接するポート側端面同士を接続する仮想面(Fv)との間隔(δ)は2mm以下とし、かつエキゾーストマニフォールドのポート部分(11、12:25、26)に設けられたフランジ(11F、12F:25F、26F)とエンジンの排気ポートに設けられたフランジ(図示なし)との接合が可能な間隔に形成されている。 According to the present invention, the first manifold (1) and the second manifold (2) at both ends and the middle manifold (30) at the middle are divided into bellows type flexible tubes (40, 40). And an exhaust manifold (100) in which a flange (3F) having an exhaust port connected to the turbocharger is connected to the central manifold (30) on the opposite side of the engine. In the structure of reinforcing ribs (11R, 23R) provided between the ports (11, 12:25, 26) of the first and second manifolds (1, 2) at the end of the manifold (100), The engine side edge portions (11Rt, 23Rt) of the reinforcing ribs (11R, 23R) are adjacent to the adjacent port (11, 12, 25, 26) side end surfaces. A virtual surface (Fv) that extends parallel to the connecting virtual surface (Fv) and connects the engine side edge portions (11Rt, 23Rt) of the reinforcing ribs (11R, 23R) and the adjacent port side end surfaces. The flange (11F, 12F: 25F, 26F) provided in the exhaust manifold port portion (11F, 12F: 25F, 26F) and the flange provided in the exhaust port of the engine It is formed at an interval that can be joined to (not shown).
係る構成を具備した本発明のエキゾーストマニフォールドのリブ構造は、エキゾーストマニフォールド(1,2)のポート(11,12;25,26)間に設けられた補強リブ(11R,23R)のエンジン側縁部(11Rt,23Rt)はエキゾーストマニフォールド(1,2)の隣接するポート(11と12;25と26)側端面同士を接続する仮想面(Fv)と平行に延在しており、補強リブ(11R,23R)のエンジン側縁部(11Rt、23Rt)とエキゾーストマニフォールドの隣接するポート(11と12;25と26)側端面同士を接続する仮想面(Fv)との間隔(δ)は、エキゾーストマニフォールド(1,2)のポート部分(11,12;25,26)に設けられたフランジ(11F,12F;25F,26F)とエンジンの排気ポートに設けられたフランジとの接合を可能ならしめる程度まで大きく、且つ、当該間隔が出来る限り小さくなる様に構成されているために、熱による変形は小さく抑制される。 The rib structure of the exhaust manifold of the present invention having such a structure is the engine side edge portion of the reinforcing rib (11R, 23R) provided between the ports (11, 12; 25, 26) of the exhaust manifold (1, 2). (11Rt, 23Rt) extends in parallel with the virtual surface (Fv) connecting the end faces on the adjacent ports (11 and 12; 25 and 26) of the exhaust manifold (1, 2), and the reinforcing rib (11R , 23R) and the gap (δ) between the engine side edge (11Rt, 23Rt) and the imaginary surface (Fv) that connects the end surfaces on the adjacent ports (11 and 12; 25 and 26) of the exhaust manifold. Flanges (11F, 12F; 25F, 26F) provided on the port portions (11, 12; 25, 26) of (1, 2); Increases to the extent that makes it possible to bond a flange provided on the exhaust port of the engine, and, for the distance is formed as small as possible, deformation due to heat is suppressed small.
熱変形が小さく抑制される結果、エキゾーストマニフォールド(10,20)は熱によって損傷を蒙ることは無い。 As a result of the small thermal deformation, the exhaust manifold (10, 20) is not damaged by heat.
熱による損傷の危惧が無いため、エンジンの出力アップに十分対応可能である。 Since there is no risk of damage due to heat, it is possible to respond sufficiently to engine output increases.
以下、添付図面(図1〜図4)を参照して、本発明の実施形態(マニフォールドアッセンブリとして符号100を付す)について説明する。
本発明の実施形態は、前述した従来技術のエキゾーストマニフォールド101に対して、ポート間に設けられた補強リブの形状が異なるのみであるので、その異なる補強リブについてのみ、以下に説明する。
尚、以下の説明において、同一の部位については同じ符号を付し、説明の重複を避ける。
Hereinafter, an embodiment of the present invention (denoted by
The embodiment of the present invention is different from the above-described prior
In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals to avoid overlapping description.
先ず、当該の補強リブの説明に入る前に、図4を参照してマニフォールドアッセンブリ100を説明する。
First, before entering the description of the reinforcing rib, the
図4に示すように、本実施形態に係るマニフォールドアッセンブリ100は、第1のマニフォールド1と、第2のマニフォールド2と、中央マニフォールド30とを有している。
As shown in FIG. 4, the
第1のマニフォールド1と中央マニフォールド30、また、第2のマニフォールド2と中央マニフォールド30と、は共に熱膨張による各マニフォールド間の接続部の歪を吸収するために蛇腹タイプの可撓管40,40によって接続されている。
The first manifold 1 and the
次に、第1のマニフォールド1の、特に補強リブ11Rについて図1及び図2に基づいて説明する。
Next, the
第1のマニフォールド1の第1のポート11を有する第1のフランジ11Fと,第2のポート12を有する第2のフランジ12Fの間の管状部10Pに、第1のフランジ11Fと第2のフランジ12Fを接続する様に第1のリブ11Rが設けられている。
The
第1のリブ11Rのエンジン側縁部(リブの頂部)11Rtは、第1のマニフォールド1の隣接するポート11、12側の端面、即ち第1のフランジ11Fの端面と第2のフランジ12Fの端面(取付け面)同士を接続する2点鎖線で示す仮想面Fvと平行に延在しており、該補強リブ11Rのエンジン側縁部(リブの頂部)11Rtと前記仮想面Fvとの間隔δは、2mm以下に設定されている。
The engine side edge (rib top) 11Rt of the
ここで、第1の補強リブ11Rのエンジン側縁部(リブの頂部)11Rtと前記仮想面Fvとの間隔δを2mm以下としたのは、第1のマニフォールド1の第1のフランジ11F及び第2のフランジ12Fの取付け面を、図示しないエンジンの排気ポートに設けられたフランジ面と接続させる場合、例えば、諸々の公差を考慮しても、エンジン側の鋳肌が第1のマニフォールドの補強リブと接触することなく接合出来、且つ、エンジン出力アップに伴う発熱量の増大が生じても、熱変形量及び、リブに作用する熱応力(応力集中)が許容範囲に収まる隙間の最大値が2mmである、ということに基づいている。
Here, the distance δ between the engine side edge (rib top) 11Rt of the first reinforcing
図3の第2のマニフォールド2も、図1及び図2の第1のマニフォールド同様第2のマニフォールド2の隣接するポート25、26側の端面、即ち第5のフランジ25Fの端面と第6のフランジ26Fの端面(取付け面)同士を接続する2点鎖線で示す仮想面Fvと平行に延在する第3の補強リブ23Rが形成されている。
そして、その第3の補強リブ23Rのエンジン側縁部(リブの頂部)23Rtと前記仮想面Fvとの隙間が2mm以下に形成されている。
The second manifold 2 in FIG. 3 is also similar to the first manifold in FIG. 1 and FIG. 2 at the end faces on the
And the clearance gap between the engine side edge part (rib top part) 23Rt of the
上述したように、エキゾーストマニフォールド100の第1のマニフォールド1及び第2のマニフォールド2の当該補強リブ11Rt、23Rtは、そのリブの頂部11Rt、23Rtとフランジの取付け面同士(11Fの取付け面と12Fの取付け面、25Fの取付け面と26Fの取付け面)を接続する仮想面Fvとの間隔δが、エキゾーストマニフォールド1のフランジ(11F,12F;13F,14F)とエンジンの排気ポートに設けられたフランジとの接合を可能ならしめる程度まで大きく、且つ、当該間隔δが出来る限り小さくなる(δ≦2mm)様に構成されているために、熱による変形は小さく抑制される。
As described above, the reinforcing ribs 11Rt and 23Rt of the first manifold 1 and the second manifold 2 of the
熱変形が小さく抑制される結果、熱応力によってエキゾーストマニフォールド100が熱によって損傷を蒙ることは無い。
As a result of suppressing thermal deformation to a small extent, the
熱による損傷の危惧が無いため、エンジンの出力アップに十分対応可能である。 Since there is no risk of damage due to heat, it is possible to respond sufficiently to engine output increases.
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。 It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention.
1・・・第1のマニフォールド
2・・・第2のマニフォールド
10P・・・管状部
11・・・第1のポート
11F・・・第1のフランジ
11R・・・第1のリブ
11Rt・・・頂部
12・・・第2のポート
12F・・・第2のフランジ
12r・・・第2のリブ
17・・・接続部
23R・・・第3のリブ
23Rt・・・頂部
24r・・・第4のリブ
25・・・第5のポート
25F・・・第5のフランジ
26・・・第6のポート
26F・・・第6のフランジ
30・・・中央マニフォールド
40・・・可撓管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st manifold 2 ...
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