JPH08128321A - 排気マニホルド - Google Patents

排気マニホルド

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JPH08128321A
JPH08128321A JP26882494A JP26882494A JPH08128321A JP H08128321 A JPH08128321 A JP H08128321A JP 26882494 A JP26882494 A JP 26882494A JP 26882494 A JP26882494 A JP 26882494A JP H08128321 A JPH08128321 A JP H08128321A
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JP
Japan
Prior art keywords
exhaust manifold
cylinder head
mounting flange
connecting portion
exhaust
Prior art date
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Pending
Application number
JP26882494A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Ito
賢児 伊藤
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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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
と、その取付フランジ間をつなぐ連結部を有する排気マ
ニホルドの、少なくとも1箇所以上の連結部とシリンダ
ヘッド面との間に空気もしくは空気と同等以下の熱伝導
率を有する断熱部材を介挿する空隙を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、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)へ送る管状耐熱部材として、排気マニ
ホルドがある。図3は従来例の排気マニホルドを示す平
面図である。排気マニホルド10は、シリンダヘッド7
に取り付ける取付フランジ2と、シリンダヘッド7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からなり、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、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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】取付フランジ2はシリ
ンダヘッド7から直接的に冷却されている。この結果、
集合管6と取付フランジ2間の熱膨張時の寸法差が大き
くなり、大きな反り変形が生じることになる。この熱に
よる影響を図5に基づき説明する。図5で、(1)は取
付フランジ2がつながった排気マニホルド10をシリン
ダヘッド7にボルト孔(開示せず)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7からの排気ガスにより排気マニホ
ルド10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10に亀裂が入
り、排気ガスが洩れるおそれがある。
【0004】排気マニホルドの熱変形を防止改善するも
のとして、実開平2−13699号公報には、排気マニ
ホルドの各枝管をつなぐ補強リブを設け、熱変形を防止
する開示がある。しかし、実開平2−13699号公報
では、補強リブが、取付フランジ部に直接ではなく、枝
管の間に設けられているために、排気マニホルドの塑性
変形に伴うフランジ部の熱収縮を完全に防止することが
難しい。
【0005】本発明は、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において、取付フラン
ジ部の熱膨張量を確保することで、集合管部の熱膨張に
伴う相対的な圧縮塑性変形による寸法差を低減すること
により、取付フランジ部の変形や排気マニホルド各部へ
の亀裂の発生がなく、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。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の排気マニホルドは、シリンダヘッドに取り
付ける取付フランジと該取付フランジの間をつなぐ連結
部を有する排気マニホルドにおいて、少なくとも1箇所
以上の前記連結部と前記シリンダヘッド間に空隙部を形
成することを特徴とする。そして、前記空隙部に空気ま
たは空気より熱伝導率の小さい断熱部材を介挿する。
【0007】
【作用】図4に基づき作用を説明する。図4で排気マニ
ホルド1の取付フランジ2の連結部3とシリンダヘッド
7面との間の空隙部4において空気もしくは空気より熱
伝導率小さい断熱部材を設けると、取付フランジ2はシ
リンダヘッド7からの冷却が抑制され、取付フランジ2
が枝管内を流れる排気ガスからの熱伝導により昇温す
る。その結果、取付フランジ2部の熱膨張量が増加し、
集合管6部の熱膨張に対して、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相対的に小さくなり、塑
性変形の発生が抑制される。
【0008】
【実施例】以下本発明を実施例により詳細に説明する。 (実施例1)図1は本発明一実施例の排気マニホルドを
示す平面図のである。排気マニホルド1は、シリンダヘ
ッド7に取り付ける取付フランジ2と、この取付フラン
ジ2間をつなぐ連結部3を設けている。そして、連結部
3とシリンダヘッド7との間には、深さ5mmの空隙部
4を設けている。連結部3に空隙部4を設けることで、
取付フランジ2はシリンダヘッド7から直接的に冷却さ
れることが無くなり、集合管6の間の熱膨張時の寸法差
を少なくする働きをする。このため、反り変形が抑制さ
れる。
【0009】図2は、本発明の別の実施例の排気マニホ
ルドを示す平面図である。排気マニホルド1の空隙部4
中に断熱部材8としてカオウールを挿入している。これ
により、さらに熱変形を抑制することができる。
【0010】図6は、6気筒排気マニホルドについて、
連結部3とシリンダヘッド7面との間の空隙部4の有無
および空隙4中への断熱部材8の介挿による耐久評価試
験中の連結部の温度の推移を比較したものである。空隙
4を形成したもの、および空隙4に断熱部材8を介挿し
た排気マニホルドの連結部3の表面温度は、空隙の無い
ものと比較して、それぞれ約80℃と100℃程昇温し
ている。
【0011】図7は、6気筒排気マニホルドについて、
連結部3とシリンダヘッド7面との間の空隙4の有無お
よび空隙3中への断熱部材8の介挿による排気マニホル
ド耐久評価試験後の取付フランジ2の反り変形量を比較
したものである。横軸の1〜6は6つの枝管、縦軸は取
付フランジ2の反り変形量を示す。空隙4の有るものお
よび空隙4に断熱部材8を介挿したものの取付フランジ
2の反り変形量は、空隙の無いものと比較して、それぞ
れ約2/3と1/3に低減している。
【0012】(実施例2)高Si鋳鉄製で、取付フラン
ジ2の間をつなぐ連結部3とシリンダヘッド7面との間
に深さ約5mmの空隙4を設けた図1の形状の排気マニ
ホルド1を組み付けた、直列6気筒で排気量4300c
cの高性能ディーゼル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3500rpm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750℃で
あった。この条件下での排気マニホルド1の集合管6部
の温度は約620℃であった。また、連結部の表面温度
は約280℃であった。評価試験の結果、該排気マニホ
ルド1は、取付フランジ2の反り変形量は少なく、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。
【0013】(比較例1)一方、同じく高Si鋳鉄製
で、連結部3に空隙を有しない図3の形状の従来の排気
マニホルド10を組み付けて同様に試験を実施した。全
負荷時の排気ガス温度は、約750℃であった。この条
件下での排気マニホルド10の集合管6部の温度は約6
28℃であった。また、連結部の表面温度は約200℃
であった。その結果、従来の排気マニホルド10は、3
54サイクルで取付フランジ2部の反り変形により排気
ガスが漏洩し、使用不能となり、本発明の排気マニホル
ド1の優れた耐久性を確認した。
【0014】(実施例3)高Si鋳鉄製で、取付フラン
ジ2の間をつなぐ連結部3とシリンダヘッド7面との間
に深さ約5mmの空隙4を設け、その中に断熱部材8を
挿入した図2の形状の排気マニホルド1を組み付けた、
直列6気筒で排気量4300ccの高性能ディーゼルエ
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35
00rpm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750℃であった。この条件下での排
気マニホルド1の集合管6部の温度は約622℃であっ
た。また、連結部の表面温度は約320℃であった。評
価試験の結果、該排気マニホルド1は、取付フランジ2
の反り変形量は少なく、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】
【発明の効果】上述のとおり、本発明の排気マニホルド
は、シリンダヘッドに取り付ける取付フランジと該取付
フランジの間をつなぐ連結部を有する排気マニホルドに
おいて、少なくとも1箇所以上の前記連結部と前記シリ
ンダヘッド間に空隙部を形成し、この空隙部に空気また
は空気より熱伝導率の小さい断熱部材を介挿する。その
ため、シリンダヘッドからの取付フランジへの冷却が少
ないので、取付フランジと集合管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、耐久性
が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の取付フランジ間の連結部と
シリンダヘッド面との間に空隙を設けた排気マニホルド
を示す平面図である。
【図2】本発明の別の実施例の取付フランジ間の連結部
とシリンダヘッド面との間に空隙中に断熱部材を介挿す
る排気マニホルドを示す平面図である。
【図3】従来の取付フランジ間の連結部とシリンダヘッ
ド面との間に空隙がない排気マニホルドを示す平面図で
ある。
【図4】本発明の排気マニホルドの熱影響を2気筒モデ
ルで示す概念図である。
【図5】従来の排気マニホルドの熱影響を2気筒モデル
で示す概念図である。
【図6】6気筒排気マニホルドについて、連結部の温度
推移を実施例と従来例で比較する図である。
【図7】6気筒の排気マニホルドについて、取付フラン
ジの反り変形量を、実施例と従来例で比較する図であ
る。
【符号の説明】
1,10:排気マニホルド、 2:取付フランジ、
3:連結部、4:空隙、 5:枝
管、 6:集合管、7:シリンダヘッ
ド、 8:断熱部材。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダヘッドに取り付ける取付フラン
    ジと該取付フランジの間をつなぐ連結部を有する排気マ
    ニホルドにおいて、少なくとも1箇所以上の前記連結部
    と前記シリンダヘッド間に空隙部を形成することを特徴
    とする排気マニホルド。
  2. 【請求項2】 前記空隙部に空気または空気より熱伝導
    率の小さい断熱部材を介挿する請求項1記載の排気マニ
    ホルド。
JP26882494A 1994-11-01 1994-11-01 排気マニホルド Pending JPH08128321A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2494647A (en) * 2011-09-13 2013-03-20 Ford Global Tech Llc An Engine Exhaust Manifold with Independent Flanges and Flange Spacers

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