JPH0630424U - 排気マニホルド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 取付フランジ部の反り変形量が小さく、かつ
収縮変形量が制御できる耐久性と信頼性に優れた排気マ
ニホルドを得る。 【構成】 シリンダヘッドに取り付ける取付フランジ
（２）と、その取付フランジ（２）の間をつなぐ連結部
（３）を有する排気マニホルド（１）に、少なくとも１
箇所以上の連結部（３）にスリット（４）を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関に用いられる排気系部品としての、耐久性と信頼性を向上 する排気マニホルドに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、エンジンの排気ガスを捕集し、消音管（マフラー）へ送る排気系部品と して、排気マニホルドがある。この排気マニホルドは、図２に示すように、シリ ンダヘッド（開示せず）に取り付ける取付フランジ２と、シリンダヘッドの各排 気ポートに接続する枝管５と、この枝管５を集合する集合管６からなる。 一般に、排気マニホルドは、エンジンによる加熱・冷却過程で生じる圧縮の塑 性変形による熱収縮を抑える目的で、図２に示すように取付フランジ２の間を連 結部３によって連結する形状にすることがある。また、エンジンの加熱過程で生 じる圧縮の塑性変形による収縮変形を抑える目的で、図３に示すように取付フラ ンジ２間を連結せずに独立にした形状にすることがある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

図２に示す取付フランジ部に連結部３を有する排気マニホルドは、連結部３に よって収縮は防止されるものの、連結部３による拘束のために、集合管６部の塑 性変形量が大きくなり、反りや亀裂が生じやすくなる。また、図３に示す形状の 排気マニホルドようにフランジ部２が独立するとフランジ部２の拘束は小さくな り加熱時に生じる圧縮の塑性変形量は少なくなるが、排気マニホルドの収縮を止 めることができず、大きな収縮が生じるといった問題が起こる。

【０００４】 図２に示す取付フランジの間が連結した形状の排気マニホルドにつき、熱によ る影響を図７に基づき説明する。図７で、（１）は取付フランジ２がつながった 排気マニホルド１をシリンダヘッドにボルト孔を介してボルトで取り付けている 基本形状である。エンジンが運転を始めると、シリンダヘッドからの排気ガスに より排気マニホルド１の集合管６部が加熱されて（２）のように熱膨張する。し かし、取付フランジ２が連結しているため、取付フランジ２部の変形は抑制され 、取付フランジ２部と集合管６部の間には大きな寸法差が生じることになる。や がて、集合管６部には（３）のように圧縮応力が作用して、材料の耐力を超える と塑性変形が生じる。この塑性変形量は、前記寸法差にほぼ一致する。エンジン が停止して冷却過程に入ると、新たに集合管６部の熱収縮が始まる。しかし、取 付フランジ２の間がつながっているため、集合管６部の収縮に追随して動くこと ができず、（４）のように取付フランジ２部の両端が反り上がるように変形し、 また排気マニホルドに亀裂が入り、排気ガスが洩れるといった問題を生じる。

【０００５】 次に、図３に示す取付フランジ２が独立した形状の排気マニホルドの熱による 影響を、図８に基づき説明する。図８で、（１）は取付フランジ２が独立した排 気マニホルド１をシリンダヘッドにボルト孔を介してボルトで取り付けている基 本形状である。エンジンが運転を始めると、シリンダヘッドからの排気ガスによ り排気マニホルド１の集合管６部が加熱されて（２）のように熱膨張する。しか し、取付フランジ２が独立しているために、取付フランジ２部は集合管６部の変 形に追随して動くことができる。このため、取付フランジ２部と集合管６部の間 の寸法差は小さくなる。その結果、集合管６部に（３）のように圧縮応力が作用 して、材料の耐力を超えた時に生じる塑性変形量も小さなものになる。しかし、 エンジンが停止して冷却過程に入ると、新たに集合管６部の熱収縮が始まるが、 取付フランジ２が独立しているため、集合管６部の収縮に追随して自由に動き、 （４）のように取付フランジ２部は大きく収縮してしまう。

【０００６】 排気マニホルドの変形や亀裂を防止改善するものとして、実開昭６０−６６８ ２２号公報がある。この実開昭６０−６６８２２号公報には、排気マニホルドの 集合管をつなぐ補強リブにスリットと、このスリットの内端部を補強リブに設け た円形孔に接続し、熱変形による補強リブの亀裂を防止する開示がある。 しかし、実開昭６０−６６８２２号公報に開示された技術では、補強リブにス リットは入っているが貫通していなために、排気マニホルドの塑性変形に伴う熱 収縮を完全に防止することは出来ない。

【０００７】 本考案は、上記課題を解決し、取付フランジの間が連結した排気マニホルドと 取付フランジが独立している排気マニホルドの両者の利点を持たせ、加熱時には 取付フランジが独立した排気マニホルドのように集合管部の熱膨張に追随させて 取付フランジを動かして圧縮応力に伴う集合管部の塑性変形を抑制し、冷却時に は取付フランジの間が連結した排気マニホルドのように連結部で集合管部の熱収 縮に抗することで収縮量を抑え、取付フランジ部の変形や排気マニホルド各部へ の亀裂がなく信頼性に優れた排気マニホルドを提供することを目的にする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために、本考案の排気マニホルド（１）は、シリンダヘッ ドに取り付ける取付フランジ（２）と、該取付フランジ（２）の間をつなぐ連結 部（３）を有する排気マニホルド（１）において、少なくとも１箇所以上の連結 部（３）に貫通するスリット（４）を有することを特徴とする。

【０００９】

【作用】

図１および図６に基づき作用を説明する。図１で排気マニホルド１の取付フラ ンジ２の連結部３にスリット４を入れると、集合管６部の熱膨張に対して、取付 フランジ２は独立して、自由に追随して動くことができる。このため、取付フラ ンジ２と集合管６部の熱膨張差による寸法差が少なくなり、塑性変形の発生が抑 制される。一方、冷却過程で、集合管６部の熱収縮に対しては、上記スリット４ のスリット幅８の長さ分だけは取付フランジ２が追随して収縮するが、その後は スリット幅８が閉じられてしまうために取付フランジ２部の連結部３は一体にな ったものとして働き、熱収縮量はほぼ貫通スリット４のスリット幅８の長さ分だ け生じた後停止する。

【００１０】 図６は、連結部３にスリット４を有する排気マニホルド１について、２気筒モ デルで示す熱影響の概念図である。図６において、（１）は取付フランジ２の連 結部３にスリット４を持つ排気マニホルド１をシリンダヘッドに取り付けている 基本形状である。エンジンが運転を始めるとシリンダヘッドからの排気ガスによ り排気マニホルド１の集合管６が（２）のように熱膨張するが、スリット４があ るために取付フランジ２は追随することができる。また、冷却過程で集合管６が （３）のように収縮するときには、スリット幅８が収縮により閉じた後は、（４ ）に示すように、取付フランジ２は連結部３が一体になってその移動を抑制する 。従って、排気マニホルド１の取付フランジ２部の変形が抑制されることになる 。

【００１１】

【実施例】

以下本考案を実施例により詳細に説明する。 （実施例１） 図１は本考案の一実施例を示す。排気マニホルド１は、シリンダヘッドに取り 付ける取付フランジ２と、この取付フランジ２間をつなぐに連結部３を設けてい る。そして、連結部３には、幅１．５ｍｍの貫通スリット４を設けている。連結 部３に貫通スリット４を入れることで、取付フランジ２と集合管６の間の高温の 排気ガスによる熱膨張時の寸法差を少なくし、かつ熱収縮時には上記連結部３が 取付フランジ２部の収縮を抑制する働きをする。

【００１２】 図４は、４気筒排気マニホルドについて、連結部を貫通するスリットの有無に よる排気マニホルド耐久評価試験後の取付フランジの反り変形量を比較したもの である。横軸の＃１から＃４は４つの気筒、縦軸は取付フランジの反り変形量を 示す。スリットを有する排気マニホルドの取付フランジの反り変形量は、スリッ トの無いものに比較して、＃２、＃３で約１／８に低減している。

【００１３】 図５は、４気筒排気マニホルドについて、連結部を貫通するスリットのスリッ ト幅の大きさによる排気マニホルド耐久評価試験後の取付フランジの収縮変形量 を比較したものである。横軸はスリット幅の大きさ、縦軸は取付フランジの収縮 変形量を示す。取付フランジ部の収縮量は、スリット幅にほぼ比例することがわ かる。従って、スリット幅を変えることで排気マニホルドに生じる収縮量を制御 することができる。

【００１４】 （実施例２） 高Ｓｉ鋳鉄製で、取付フランジの間をつなぐ連結部に幅１．５ｍｍの貫通スリ ットを設けた本考案の排気マニホルドを組み付けた、直列４気筒で排気量２００ ０ｃｃの高性能ガソリンエンジン相当の排気ガスを発する排気シミュレータによ り、耐久試験を実施した。試験条件として、機関回転数６０００ｒｐｍでの全負 荷運転相当の加熱（１０分）−冷却（１０分）を１サイクルとする冷熱（ＧＯ− ＳＴＯＰ）サイクルを５００サイクルまで実施した。全負荷時の排気ガス温度は 、約９００℃であった。この条件下での排気マニホルドの集合管部の温度は約８ ００℃であった。評価試験の結果、該排気マニホルドは、取付フランジの反り変 形量は少なく、収縮変形量は、スリット幅を少し超える程度におさまり、熱変形 によるガスの漏洩や熱亀裂は生ぜず、優れた耐久性及び信頼性を有することが確 認された。

【００１５】 一方、同じく高Ｓｉ鋳鉄製で、連結部に貫通スリットを有しない図２に示すよ うな従来の排気マニホルドを組み付けて同様に試験を実施した。その結果、従来 の排気マニホルドは、２８３サイクルで取付フランジの反り変形により排気ガス が漏洩し、使用不能となった。その後、排気マニホルドを本考案のものに取り替 え、試験をしたところ、５００サイクルまで問題なく続行することができた。以 上の結果、本考案の排気マニホルドは、優れた耐久性を有していることが確認で きた。

【００１６】

【考案の効果】

上述のとおり、本考案の排気マニホルド１は、取付フランジ２間をつなぐ連結 部３に少なくとも１つ以上のスリット４を有するので、排気ガスによる集合管６ 部の熱膨張時に取付フランジ２は独立して追随して移動するので取付フランジ２ と集合管６部の熱膨張差による寸法差が少なくなり、塑性変形の発生が抑制され る。一方、集合管６部の熱収縮に対しては、取付フランジ２部の連結部３が一体 となって熱収縮を抑制し、取付フランジ２部の最大収縮量をスリット幅８分まで に抑えることができる。従って、本考案の排気マニホルド１は取付フランジ２部 の変形が少なく、耐久性が大幅に向上して、産業上特に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案一実施例の取付フランジ間の連結部にス
リットを設けた排気マニホルドの平面図である。

【図２】従来の取付フランジ間に連結部を有する排気マ
ニホルドの平面図である。

【図３】従来の集合管ごとに独立した取付フランジを有
する排気マニホルドの平面図である。

【図４】４気筒排気マニホルドについて、連結部のスリ
ット有無の違いによる取付フランジの反り変形量の比較
図である。

【図５】４気筒排気マニホルドについて、連結部のスリ
ット幅の大きさと取付フランジの収縮変形量の比較図で
ある。

【図６】本考案の連結部にスリットを有する排気マニホ
ルドについて、熱影響を２気筒モデルで示す概念図であ
る。

【図７】従来の取付フランジがつながった排気マニホル
ドについて、熱影響を２気筒モデルで示す概念図であ
る。

【図８】従来の集合管ごとに独立した取付フランジを有
する排気マニホルドについて、熱影響を２気筒モデルで
示す概念図である。

【符号の説明】

１：排気マニホルド、 ２：取付フランジ、
３：連結部、４：スリット、 ５：枝管、
６：集合管、７：ボルト孔、
８：スリット幅。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドに取り付ける取付フラン
   ジ（２）と、該取付フランジ（２）の間をつなぐ連結部
   （３）を有する排気マニホルド（１）において、少なく
   とも１箇所以上の連結部（３）にスリット（４）を有す
   ることを特徴とする排気マニホルド（１）。 【０００１】