JPH08218865A - エンジンの排気マニホールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの排気マニホールドの冷却効率を向
上し、また清水クーラの配置を効率的とする。 【構成】 冷却水にて冷却する排気マニホールドＭにお
いて、冷却水の通路断面積が、排気マニホールドの最高
温部で小さく、比較的中温部では大きくなるように構成
した。また、水冷排気マニホールドの上部に清水の通過
部を設けた構成において、該清水の通過部を構成する清
水クーラケースＴの内部に隔壁３を設けて、排気マニホ
ールドＭに近い側を上部冷却水空間１３とし、隔壁３の
上部を冷却水貯留部１２とすると共に、該隔壁３は反フ
ライホイール側に傾斜させ、該傾斜の最高部の隔壁３
に、清水タンクに通ずる連通孔４を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンのシリンダヘッ
ドの側部に装着して、排気ガスを通過させる排気マニホ
ールドと、該排気マニホールドを冷却する清水クーラの
構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエンジンの排気マニホールドにお
いては、例えば実公昭６０−３６７４６で示すように、
冷却水の通路断面積が、どの部分でも均一となってお
り、排気マニホールド表面温度に高温部と低温部の格差
が発生し、高温部は更に高温となり、高い熱応力が発生
して破損するという不具合があったのである。

【０００３】また、従来の技術においては、隔壁が設け
られていないので、清水タンク内の空気溜まりの空気
が、水流に巻き込まれ、冷却水経路内を空気が循環する
ことになり、これにより清水クーラーの冷却能力を低下
させたり、冷却水ポンプにキャビテーションを発生させ
るというトラブルとなっていた。また水平な隔壁に連通
孔が開口されている場合には、船体に装着する場合にエ
ンジンにレーキ角度を付けて斜めに配置した場合に、エ
アが排気マニホールド側に滞留してしまい、不具合が発
生していたのである。

【０００４】また、排気マニホールドＭとシリンダヘッ
ドの間に介装するガスケットは、１枚のガスケットに連
続していない場合には、機関の組立に際して工数が増加
して組立難く、また全てのシリンダを連続したガスケッ
トの場合に、脆弱部が無い場合には、排気マニホールド
とシリンダヘッド間の熱膨張差により、ガスケットが延
ばされて、ガスシール部が破損し、ガス漏れに至る恐れ
があったのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明においては、排
気マニホールドの最高表面温度を下げ、熱応力による破
損を防止するものである。また中低温部の過剰冷却を阻
止し、排気ガスの熱運動エネルギーを無駄にせず、かつ
冷却損失を最低限とし、エンジン性能を向上させるもの
である。これにより、アルミ合金製の水冷排気マニホー
ルドを軽量で、低コストのメリットを保持したままで、
高出力エンジンに適用することが可能となったのであ
る。

【０００６】本発明においては、冷却水の経路内のエア
を除去し、従来技術の不具合を解消し、エンジンを船体
に据えつける場合においても、不具合が発生しないよう
に構成したのである。また本発明の如く構成することに
より、隔壁の反フライホイール側を上げて傾斜したこと
により、排気マニホールドの壁温度の均一化も実現する
ことが出来る。従来は、フライホイール側の壁温が高
く、反フライホイール側は低めであるが、本発明の傾斜
により、フライホイール側の通水路断面積が小さくな
り、流速が上がり冷却効果が上昇するのである。

【０００７】本発明においては、シリンダヘッドの全て
を連続したガスケットにおいて、間に脆弱部や吸収部を
設けたことにより、エンジンの組立工数を増すことな
く、シリンダヘッドと排気マニホールドの熱膨張差によ
りガスケットが延ばされても、ガスシール分が破損しな
い構造としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の
手段を説明する。請求項１においては、冷却水にて冷却
する排気マニホールドＭにおいて、冷却水の通路断面積
は、排気マニホールドの最高温部で小さく、比較的中温
部では大きくなるように構成し、中低温部の冷却水通路
は、排気マニホールドの上部に充分な大きさの通過断面
積を有する構成としたものである。

【０００９】請求項２においては、水冷排気マニホール
ドの上部に清水の通過部を設けた構成において、該清水
の通過部を構成する清水クーラケースＴの内部に隔壁３
を設けて、排気マニホールドＭに近い側を上部冷却水空
間１３とし、隔壁３の上部を冷却水貯留部１２とすると
共に、該隔壁３は反フライホイール側に傾斜させ、該傾
斜の最高部の隔壁３に、清水タンクに通ずる連通孔４を
設けたものである。

【００１０】請求項３においては、複数のシリンダによ
り構成されているエンジンの、シリンダヘッドと排気マ
ニホールドを接続する部分に使用されるガスケットの構
造において、シリンダ数の分だけの排気通路をシールす
る部分を全て連結し一体化したガスケットとし、該ガス
ケットの連結部に脆弱部又は吸収部を設けたものであ
る。

【００１１】

【作用】次に作用を説明する。請求項１によれば、排気
マニホールドＭの最高表面温度を下げ、熱応力による破
損を防止することが出来るのである。また、中低温部の
過冷却を防ぎ、排気ガスの熱・運動エネルギーを無駄に
せず、かつ冷却損失を最低限とし、エンジン性能を向上
させることが出来る。以上により、アルミ合金の水冷排
気マニホールドを、軽量に構成することが出来、低コス
トのメリットを維持したまま、高出力エンジンにも適用
可能となった。

【００１２】請求項２によれば、冷却水の流路内のエア
を除去することが出来るので、滞留した空気が水流に巻
き込まれて、冷却水経路内にエアが循環することによ
り、クーラーの冷却性能を低下させたり、冷却水ポンプ
にキャビテーションを発生させるというトラブルを回避
することが出来る。また、エンジンを船舶駆動用に使用
する場合に、傾斜角であるレーキ角が付いた場合にも、
空気が排気マニホールド側に滞留するという不具合を解
消することが出来る。

【００１３】請求項３によれば、各シリンダー毎にガス
ケットを挟持させるという組立工数の多さを解消するこ
とができ、該ガスケットＧに脆弱部や吸収部を設けたの
で、排気マニホールドＭの熱膨張差により、ガスケット
Ｇが延ばされても、ガスシール部が破損しないような構
造とすることが出来た。

【００１４】

【実施例】次に実施例を説明する。図１はシリンダヘッ
ドＨと清水クーラ１と清水クーラケースＴの部分を示す
俯瞰図、図２は内部に排気マニホールドＭを配置した清
水クーラケースＴの平面図、図３は同じく内部に排気マ
ニホールドＭを配置した清水クーラケースＴの側面断面
図、図４は隔壁３に設けた連通孔の位置の相違する清水
クーラケースＴの側面断面図、図５はタンク内に構成し
た排気マニホールドＭの部分の平面断面図、図６は清水
クーラケースＴの正面断面図、図７は清水クーラケース
Ｔの左側面図、図８は清水クーラケースＴの右側面図、
図９は清水クーラケースＴの要部の断面図、図１０は本
発明のガスケットＧの平面図、図１１も同じくガスケッ
トＧの他の実施例を示す平面図、図１２はガスケットＧ
の他の実施例を示す平面図、図１３は従来の余裕部を具
備した一体形ガスケットＧの構成を示す図面、図１４は
従来の余裕部を具備しないガスケットＧの平面図、図１
５は従来の全てのシリンダのガスケットが分離した構造
の平面図である。

【００１５】図１において説明する。エンジンのシリン
ダヘッドＨの側面に清水クーラケースＴの内部に構成し
た、排気マニホールドＭの部分を付設する。該シリンダ
ヘッドＨの内部で燃焼した後の排気ガスが、該排気マニ
ホールドＭの排気流入口２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄから流
入し、排気マニホールドＭの内部で合流され、排気マフ
ラーの方向へ吐出される。該排気マニホールドＭの排気
流入口２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄと併置して、シリンダヘ
ッドＨの内部の冷却水ジャケットからの冷却水を清水ク
ーラケースＴの内部に供給する為の、冷却流入口６ａ・
６ｂ・６ｃが開口されている。該清水クーラケースＴを
シリンダヘッドＨに装着すると、該排気マニホールドＭ
の排気流入口２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄと冷却流入口６ａ
・６ｂ・６ｃの部分が、シリンダヘッドＨの開口と密着
して連通されるのである。

【００１６】また、清水クーラケースＴには、エンジン
の他の部分を冷却した冷却水が冷却水入口１１から流入
し、清水クーラケースＴの内部で清水クーラ１により冷
却された後に、冷却水出口９から吐出される。前記冷却
流入口６ａ・６ｂ・６ｃから清水クーラケースＴの内部
に流入し、清水クーラ１により冷却された冷却水も、清
水クーラ１に触れて冷却されて、冷却水出口９から吐出
される。

【００１７】該清水クーラ１は内部に多数の管を配置し
た多管式冷却装置に構成されており、清水クーラケース
Ｔの下部の挿入孔に、側方から挿入された後に、左側面
蓋８と右側面蓋７により閉鎖している。該右側面蓋７の
部分に清水流入口７ａと清水吐出口（図示せず）が開口
されており、多数の管の半分が往復の往路となってお
り、左側面蓋８の部分でＵターンした後に、他の半分の
復路を通過して、再度右側面蓋７の清水吐出口から外部
に出て行く。

【００１８】該清水クーラ１の内部の多数管の中を清水
が往復することにより、清水クーラ１は冷却されてお
り、該清水クーラ１にエンジン冷却水が接触することに
より、冷却水が冷却されるのである。そして、エンジン
の他の部分で冷却された冷却水が、冷却水入口１１から
上部冷却水空間１３に入り、排気マニホールドＭの部分
の外周の水路を通過して、清水クーラ配置空間１４に下
降してくる。

【００１９】このような構成の上部冷却水空間１３の上
に、隔壁３を設けている。該隔壁３は、反フライホイー
ルの側が高く、逆にフライホイールの側が低く構成され
ている。そして上部冷却水空間１３の上に隔壁３を隔て
て、冷却水貯留部１２の部分が構成されている。従来
は、該上部冷却水空間１３と冷却水貯留部１２の部分を
別室とする構成は無かったのである。

【００２０】従来の如く、隔壁３により上部冷却水空間
１３と冷却水貯留部１２が分離されていない場合には、
冷却水に含まれた気泡が清水クーラケースＴの上部に溜
まるのであるが、該溜まった気泡が冷却水の流れに再度
巻き込まれて、エンジン内の冷却水経路内を循環し、冷
却水の冷却能力を低下させたり、冷却水ポンプにキャビ
テーションを発生させるのである。本発明においては、
該隔壁３を設けて、該隔壁３は、反フライホイール側を
高く、フライホイール側を低くして、反フライホイール
側の最も高い位置に、連通孔４を開口しているので、こ
の隔壁３に沿って上昇した気泡が、連通孔４から冷却水
貯留部１２の内部に流入し、冷却水貯留部１２の上部に
おいて空気空間を発生するのである。

【００２１】このように、隔壁３により隔てた冷却水貯
留部１２の上部に気泡の空間が出来るので、この気泡が
再度、冷却水の流れに巻きこまれることが無くなったの
である。また連通孔４を反フライホイール側の最も高い
位置に配置することにより、図３の如く、フライホイー
ル側の隔壁３が最も低い位置に連通孔５を配置した場合
よりも、気泡を確実に集めることが出来るのである。

【００２２】また、隔壁３は反フライホイール側を高
く、フライホイール側を低くしているので、排気マニホ
ールドＭの温度の低い部分である冷却水入口１１の側は
通過断面積を大きくして、冷却水の速度を遅くし、排気
流入口２ａの部分に近くて、フライホイール側である高
温の部分は、隔壁３が低くなることにより、通過断面積
を小にして、冷却水速度を速く構成しているのである。
これにより、排気マニホールドＭの高温部分は、冷却水
流速を大にし、排気マニホールドＭの低温部分は冷却水
流速を小にすることが出来るのである。

【００２３】また、図５に示す如く、排気マニホールド
Ｍの部分を平面的に見た場合に、排気流入口２ａ・２ｂ
・２ｃ・２ｄからの排気ガスが排気マニホールドＭの内
部に徐々に合流するのであるから、排気流入口２ａの部
分の対向する壁部分が、最も高温となるのである。該排
気マニホールドＭの中で最も高温となる部分の下方に清
水クーラ１の冷却水入口１ａを開口しているのである。
また該冷却水入口１ａを設けた部分が排気マニホールド
Ｍが最も温度が高いので、該部分において冷却水が最も
高速で、上部冷却水空間１３から清水クーラ配置空間１
４に流れるように、冷却流入口６ａが通ずる排気マニホ
ールドＭの冷却水ジャケット２０を、タンクの冷却水ジ
ャケット２１・２２よりも小さく構成している。

【００２４】該冷却水ジャケット２０の部分が小さいこ
とにより、該部分を通過する冷却水の速度は早くなり、
冷却効率を向上し、排気マニホールドＭの最も高温の部
分の冷却を行うことが出来るのである。即ち、該冷却水
ジャケット２０と２１・２２の構成により、冷却水にて
冷却する排気マニホールドＭにおいて、冷却水の通路断
面積は、排気マニホールドの最高温部で小さく、比較的
中温部では大きくなるように構成し、中低温部の冷却水
通路は、排気マニホールドの上部に充分な大きさの通過
断面積を有した構成としたものである。

【００２５】また図９に示す如く、清水クーラ１の冷却
水入口１ａは、排気流入口２ａとの逆の側の清水クーラ
ケースＴの下方に設けて、排気マニホールドＭが最も高
温となる部分の下方に配置しているのである。故に、最
も高温となった冷却水が、清水クーラ１の冷却管に接触
することが出来るので、冷却効率を向上することが出来
るのである。

【００２６】次に図１０から図１５に示す実施例におい
て説明する。図１０においては、ガスケットＧを全ての
気筒において連結した場合に、各気筒毎のガスケットＧ
の伸縮により、ガスケットＧの連結部が破損する場合
に、これを吸収する脆弱部又は吸収部を設けた構成を図
示している。

【００２７】図１０においては、この脆弱部としてミシ
ン目３０としている。図１１においては、脆弱部として
切込み３１を構成している。該切込み３１及びミシン目
３０は連続的に、かつ機械的に構成することが出来るの
で、コスト的に大きくは成らないのである。図１２にお
いては、余裕部分として迂回部３２を構成している。図
１２においては、水平レベルの範囲内において、迂回部
３２を構成しているが、図１３においては上下に立体的
な迂回部３３を構成している。

【００２８】従来は、図１５に示す如く、各シリンダー
毎にそれぞれのガスケットＧを設けていたのである。ま
たガスケットＧを連続的に構成したとしても、図１４の
如く、直線的に連結していたので、シリンダー毎の引張
により、破れてしまい、該部分から高圧排気ガスが漏れ
出すという不具合があったのである。本発明はこのよう
な不具合を解消することが出来る。

【００２９】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。請求項１の如く、冷却水
にて冷却する排気マニホールドＭにおいて、冷却水の通
路断面積は、排気マニホールドの最高温部で小さく、比
較的中温部では大きくなるように構成し、中低温部の冷
却水通路は、排気マニホールドの上部に充分な大きさの
通過断面積を有しているので、排気マニホールドＭの最
高表面温度を下げ、熱応力による破損を防止することが
出来るのである。また、中低温部の過冷却を防ぎ、排気
ガスの熱・運動エネルギーを無駄にせず、かつ冷却損失
を最低限とし、エンジン性能を向上させることが出来
る。以上により、アルミ合金の水冷排気マニホールド
を、軽量に構成することが出来、低コストのメリットを
維持したまま、高出力エンジンにも適用可能となったの
である。

【００３０】請求項２の如く、水冷排気マニホールドの
上部に清水の通過部を設けた構成において、該清水の通
過部を構成する清水クーラケースＴの内部に隔壁３を設
けて、排気マニホールドＭに近い側を上部冷却水空間１
３とし、隔壁３の上部を冷却水貯留部１２とすると共
に、該隔壁３は反フライホイール側に傾斜させ、該傾斜
の最高部の隔壁３に、清水タンクに通ずる連通孔４を設
けたので、冷却水の流路内のエアを除去することが出来
るので、滞留した空気が水流に巻き込まれて、冷却水経
路内にエアが循環することにより、クーラーの冷却性能
を低下させたり、冷却水ポンプにキャビテーションを発
生させるというトラブルを回避することが出来るのであ
る。またエンジンを船舶駆動用に使用する場合に、傾斜
角であるレーキ角が付いた場合にも、空気が排気マニホ
ールド側に滞留するという不具合を解消することが出来
るのである。

【００３１】請求項３の如く、複数のシリンダにより構
成されているエンジンの、シリンダヘッドと排気マニホ
ールドを接続する部分に使用されるガスケットの構造に
おいて、シリンダ数の分だけの排気通路をシールする部
分を全て連結し一体化したガスケットとし、該ガスケッ
トの連結部に脆弱部又は吸収部を設けたので、各シリン
ダー毎にガスケットを挟持させるという組立工数の多さ
を解消することができ、該ガスケットＧに脆弱部や吸収
部を設けたので、排気マニホールドＭの熱膨張差によ
り、ガスケットＧが延ばされても、ガスシール部が破損
しないような構造とすることが出来たのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】シリンダヘッドＨと清水クーラ１と清水クーラ
ケースＴの部分を示す俯瞰図。

【図２】内部に排気マニホールドＭを配置した清水クー
ラケースＴの平面図。

【図３】同じく内部に排気マニホールドＭを配置した清
水クーラケースＴの側面断面図

【図４】隔壁３に設けた連通孔の位置の相違する清水ク
ーラケースＴの側面断面図。

【図５】タンク内に構成した排気マニホールドＭの部分
の平面断面図。

【図６】清水クーラケースＴの正面断面図。

【図７】清水クーラケースＴの左側面図。

【図８】清水クーラケースＴの右側面図。

【図９】清水クーラケースＴの要部の断面図。

【図１０】本発明のガスケットＧの平面図。

【図１１】同じくガスケットＧの他の実施例を示す平面
図。

【図１２】ガスケットＧの他の実施例を示す平面図。

【図１３】従来の余裕部を具備した一体形ガスケットＧ
の構成を示す図面。

【図１４】従来の余裕部を具備しないガスケットＧの平
面図。

【図１５】従来の全てのシリンダのガスケットが分離し
た構造の平面図。

【符号の説明】

Ｔ 清水クーラケース １ 清水クーラ ２ 排気流入口 ３ 隔壁 ４ 連通孔 ９ 冷却水出口 １１ 冷却水入口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却水にて冷却する排気マニホールドＭ
   において、冷却水の通路断面積が、排気マニホールドの
   最高温部で小さく、比較的中温部では大きくなるように
   構成し、中低温部の冷却水通路は、排気マニホールドの
   上部に充分な大きさの通過断面積を有していることを特
   徴とするエンジンの排気マニホールド。
2. 【請求項２】 水冷排気マニホールドの上部に清水の通
   過部を設けた構成において、該清水の通過部を構成する
   清水クーラケースＴの内部に隔壁３を設けて、排気マニ
   ホールドＭに近い側を上部冷却水空間１３とし、隔壁３
   の上部を冷却水貯留部１２とすると共に、該隔壁３は反
   フライホイール側に傾斜させ、該傾斜の最高部の隔壁３
   に、清水タンクに通ずる連通孔４を設けたことを特徴と
   するエンジンの排気マニホールド。
3. 【請求項３】 複数のシリンダにより構成されているエ
   ンジンの、シリンダヘッドと排気マニホールドを接続す
   る部分に使用されるガスケットの構造において、シリン
   ダ数の分だけの排気通路をシールする部分を全て連結し
   一体化したガスケットとし、該ガスケットの連結部に脆
   弱部又は吸収部を設けたことを特徴とするエンジンの排
   気マニホールド。