JPH07116934B2 - シリンダー対向型エンジンの排気用多岐管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、内燃機関用排気用多岐管に関し、特にシリン
ダー対向型エンジンの対向シリンダーからの排気ガス掃
気用多岐管に関するものである。

＜従来の技術および問題点＞ シリンダー対向型エンジンは、燃焼による力が対向ベク
トルにより導かれるので、それにより振動とバランスを
調整できると云う合理性のあることが解っている。

かくの如き考察は、航空機に使用されるエンジンに於て
特に重要である。従来の四気筒対向型エンジンに於て、
一組の対向シリンダーの排気口から延長する二本の排気
管を一緒に接続することにより、一方の排気口からの排
気が、もう一方の排気口からの空気を掃気し、又、各排
気管の出口で発生する稀薄波の影響を最小にするという
ことが知られている。

六気筒エンジンに於ては、通常、三本の隣接する排気管
の各側面が接続されて、共通の単一管路とされている。

このような管は特に強度や安定性に関して堅固な構造
で、それ故、エンジン作動中、過熱により膨張した時は
応力を加え得るのである。

更にエンジンと排気管の両方が熱膨張する時、エンジン
の温度は略120℃に達し、排気管もそれ以上の高温、お
おむね800℃ぐらいになると云うことが認められる。そ
の結果、排気管はエンジンより、より大きな内部膨張を
蒙ることになる。この相違が管内に望ましからざる応力
を発生させ、そのため二者が接続されている場合、排気
システムやエンジンの破裂、その他の好ましくない損傷
の原因となり得る。

更に、従来の対向型四気筒エンジンに於て、隣接シリン
ダーからの排気の排出パルスが、最初の一組のシリンダ
ー内に付加稀薄波を生じさせないよう、二本の管のみが
一緒に連結されている。従来の六気筒対向型エンジンに
於ては、付加稀薄波の問題を解決するために、三本の隣
接管のみが一緒に連結されている。

加えて、ターボ装着エンジンに於ては、排出ガス熱の損
失を減少させるのに有利である。この熱損失は特に高高
度の場所で問題にされる。その結果、保温カバーを取り
付けることにより損失を防ぐのが好都合であった。しか
しながら、そのような保温カバーは、排気管内の熱保持
力を生じさせるため、排気管とエンジン本体の間の熱膨
張差をより大きなものにする結果となる。

本発明は、排気ダクトとエンジン本体の間の、熱膨張差
を補填する手段を備えた、対向型ピストン内燃機関に、
排気用多岐管を設置することにより、上記欠点を除去し
ようとするものである。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明による排気用多岐管は、それぞれの多岐管の掃気
部に逆方向の影響を与えることなく、共通コレクター或
いは静圧上昇室に接続されている。更に、本発明による
排気用多岐管は、それらが取り付けられたシリンダーか
らの排気ガスの掃気を補助すべく使用することができ
る。

一般に、本発明は、排気ガスの流れを、各シリンダーか
ら共通コレクターの方向へ導く、排気導管手段より成る
ものである。各排気導管手段は、排気導管手段とエンジ
ン本体の間と同様に、各導管部間の熱膨張差を補填す
る、少なくとも二つの導管部より構成されている。

この排気導管手段は、外部に露出されると、補填作用部
分が導管部の重複部を構成し、熱膨張継手を形成する。

一方、もしこの排気導管手段が、熱保持のために保温材
で被覆されると、密封部材が導管部の重複部の間に係合
する。この密封部材は断面がＣ字状の金属リングである
ことが望ましい。

更に、エンジンが複数組の対向シリンダーを有する場
合、コレクターの静圧上昇室は仕切り壁で二部分に分け
られて、エンジンの一側にある排気導管手段のみが、相
互に直接に流体の連通を行なう。かくの如き構造は、シ
リンダーからの排気ガスの掃気妨害を更に減少させる。

このように本発明は、多岐管を形成する材質の熱膨張に
適応する排気用多岐管を供給する。更に、本発明は、シ
リンダーからの排気を積極的に掃気補助する、連結され
た複数組の対向型シリンダー排気口を有する。更にこの
排気用多岐管は、ターボチャージャーの作動において、
排気装置からの熱損失が望ましい、もしくは排気装置内
の熱保存が必要である状況の下でも作動可能である。

＜本発明の望ましい実施例＞ 第１図には、四気筒対向型エンジンに用いられた、本発
明による多岐管10が示されている。エンジン12は、ブロ
ック16を含むエンジン本体14と、複数のシリンダー20を
備えたシリンダーヘッド部18により構成されている。各
シリンダー20は、第１図に22で示されるごとく、公知方
法のバルブ手段（図示せず）により開閉される排気口を
介して連通している。

多岐管10は、各排気口22からの排気ガスの流れを導くた
めの排気導管手段24、各排気導管手段24の一端に接続さ
れて、そこで流体が連通するコレクター26を形成してい
る。各排気導管手段24には、第二導管部30の端部に収容
されるように調整された第一導管部28が形成されてい
る。第一導管部28の他端は、エンジン本体14の排気口22
上に第一導管部28を固着する接続フランジ32により接続
されるように調整した公知のフレア端部を有している。

第二導管部30の他端は、コレクター26において流体が連
通するように、溶接もしくは連設されている。

第３図に示されるごとく、第一導管部28と第二導管部30
の接続は、エンジン本体14の側方膨張より大きな、排出
導管手段24の熱膨張に対する補償手段を有している。第
一導管部28の端部34は、第二導管部30の拡大直径端部36
内に延長され、二つの端部34と36が部分的に重複する。
室温では、両導管部の端部34と端部36の周囲の間には直
径間隙38が存在する。加えて、第二導管部30の拡大直径
端部36は、第一導管部28の端部34よりやや長く、排気口
24からコレクター26への排気導管手段24において、エン
ジン作動中、導管部が加熱しても実質的な全長が変化し
ないように、第一導管部28が第二導管部30内に延長され
ている。

加えて、第一導管部28は、シリンダーから放出された高
熱の排気ガスと、より多く直接的に接触するので、第一
導管部28はエンジン作動中、加熱され続けるかぎり膨張
して、第二導管部30の膨張端部36の周囲と密接しこれを
密封する。

第二導管部30は、周囲の空気にさらされて、端部34よ
り、より多く熱を失うので、膨張継手35に於る第一導管
部28と第二導管部30の間の緊密な密封係合は、排気ガス
の漏洩を防止する。

望ましい実施例において、直径間隙38は、エンジン作動
前は略0.5mmから2mmの範囲内であるが、エンジン作動中
は、本質的に０となる。第一導管部28の第二導管部30内
への延長を許容する軸方向間隙40は、室温では通常約6m
m、エンジン作動中は実質的に減少する。

第２図によると、六気筒対向型エンジン本体52に固定さ
れた、本発明による多岐管50が示されている。第１図に
関する説明と同様に、エンジン本体52はブロックと、エ
ンジンのシリンダーを形成する別体のヘッドから構成さ
れている。更に、排気口の構造と排気口を開閉するバル
ブ機構は、第１図に示されたエンジン12に付設されるも
のと実質的に同様である。しかしながら、第１図に示さ
れた多岐管10には現れていない、いくつかの変形がこの
多岐管50に示されている。

多岐管50は、排気口22を中央コレクター26に接続する複
数の排気導管手段24を有し、各排気導管手段24は膨張継
手77のごとき形状の熱補償カップリング手段により接続
される第一導管部54と第二導管部56を有している。第一
導管部54と28、第二導管部56と30の間に差異は、第４図
に詳述されている。

更に、第２図に示されるごとく、多岐管50は、熱ブラン
ケットを保温カバー60の形態で有しているが、理解を助
けるためその熱ブランケットは一部除去されて描かれて
いる。

第４図に示されるごとく、第一導管部54の端部62は第二
導管部56の端部64内に収容されている。端部62・64は重
複し、第２図に示されたものと同様に直径間隙38と軸方
向間隙40を有している。更に、第二導管部56の端部64
は、第二導管部56と第一導管部54の外周の間の空間を増
大させる膨出端部66を有する。膨出端部66と端部62の間
の間隙67には、断面Ｃ字状の金属リングの形態をした弾
性密封部材68が収容されている。弾性密封部材68の溝
は、第二導管部56の直径が減少する方向に開いている。

端部64と端部62の間に形成された間隙67内には、前記弾
性密封部材68を位置付けするために、第一導管部54はそ
の側面から、第二導管部56の端部66に向って、環状に外
方へ膨出せしめられた突起69を備えている。この環状の
突起69は、第一導管部54の円周に拡張された周縁突起の
形態であることが望ましい。この間隙67の軸方向長さ
は、間隙40について前述したごとく、弾性密封部材68を
その作動位置から転移することなく、第一導管部54が第
二導管部56内に延長できる長さである。

保温カバー60が第一導管部54と第二導管部56の両方から
の熱損失を実質的に減少させることが認められる。その
結果、第二導管部56の半径方向熱膨張は、第一導管部54
の半径方向熱膨張と実質的に同一である。その結果、直
径間隙38はエンジン作動中に完全に閉鎖されることはな
い。しかしながら、弾性密封部材68は第４図に示すごと
く、膨張継手77から排気ガスが漏洩することを防止す
る。

第５図によると、コレクター26に静圧上昇室70が仕切り
壁72により二室に分割されているのが解る。その結果、
エンジンの一側にある排気導管手段24のみがコレクター
で相互に流体的に連通する。それと対応して、エンジン
の反対側にある排気導管手段24は、互いに隣接する側か
らのこれら排気導管手段24同志で、流体的に連通するよ
うに連結されている。

以上のごとく、本発明の重要な構造的特徴を説明した
が、多岐管の作用の説明は簡単である。もちろん、各排
気導管手段24は、各排気口22とコレクター26への開口間
に一定の長さを有することが解る。この一定の長さにつ
いては、各排気導管手段24は、排気バルブが開いた後に
発生する振動がエンジンの他の排気口から出る排気ガス
の掃気を妨害しないように調整されている。更に、排気
導管手段24の開口端から発生する振動は、排気口に逆動
する強力な稀薄波を有することが解るであろう。このよ
うに、本発明の各排気導管手段24は、稀薄波が排気口か
らの排気ガスの放出を妨害すべく到達しないよう、機能
調整されることが望ましい。

更に望ましい実施例において、この長さは排気弁と吸気
弁の双方が開いているときに重複している間中、排出口
に波の谷が低圧力状態を生じさせるような長さに、特に
定められている。その結果その低圧は、空気を吸気口か
ら排気口へ強制的に送る通気力を引き起し、附勢された
排気ガスを排気口から排出する。

各排気導管手段24がどのように最適な長さに決定される
かに関係なく、本発明の膨張継手35・77は、この排気装
置に要求される最適な長さを実質的にかけ離れることな
く、排気装置がこの材質の熱膨張に適合することができ
ることが理解できるであろう。

更に、各熱膨張継手35および77は、すべての作動状態の
下で、排気ガスの漏洩を防止すべく、第二導管部に対し
第一導管部を密封する手段を備えている。更に、第５図
に示すごとく、仕切り壁72が用いられる場合、エンジン
の一側からの吐出振動は、エンジンの他側からの吐出振
動もしくは排気掃気を妨げない。

更に、排気用多岐管の熱保持が要求される場合、ターボ
チャージャーがエンジンに使用される場合と同様、改良
された熱膨張継手77は、排気導管手段24が熱膨張差に適
合し、また、そこから排気ガスが漏洩することを防止す
る。その結果たとえエンジンが高々度で作動されても、
つまり排気導管手段24の外圧が排気導管手段24内の圧力
より実質的に低い場合でも、本発明多岐管内の膨張継手
により、排気ガスの漏洩を防止することができる。

以上のごとく、本発明の望ましい実施例が説明された
が、本発明の技術思想に従った数々の変形が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による排気用多岐管を有する四気筒対向
型エンジンの底面図、第２図は本発明による排気用多岐
管の変形を備えた六気筒対向型エンジンの底面図、第３
図は第１図の線３−３による断面図、第４図は第２図の
線４−４による断面図、第５図は第２図の線５−５によ
り断面図である。 １……多岐管、12……エンジン、14……エンジン本体、
16……ブロック、18……シリンダヘッド部、20……シリ
ンダー、22……排気口、24……排気導管手段、26……コ
レクター、28……第一導管部、30……第二導管部、32…
…接続フランジ、34……端部、35,77……膨張継手、38
……直径間隙、40……軸方向間隙、50……多岐管、60…
…保温カバー、62,64……端部、68……弾性密封部材、7
0……静圧上昇室、72……仕切り壁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも二つのシリンダーを有するエン
   ジンにおいて、シリンダーからの排気ガスの流動を方向
   づけるために、各シリンダーに付設される少なくとも一
   つの第一導管部と、 前記第一導管部に連結される第二導管部と、前記第二導
   管部の他端が独立して接続されるコレクターと、からな
   り、 第一導管部と第二導管部の間に発生する熱膨張の差異を
   補正する為、両者の間に直径方向の間隙と軸方向の間隙
   を設けた状態で両者を嵌装接続し、且つ、直径方向の間
   隙の中に断面Ｃ字状の金属リングからなる弾性密封部材
   を介在させたことを特徴とする、 シリンダー対向型エンジンの排気用多岐管。