JPH08334018A - エンジンの二重排気管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外管と内管の隙間への排気ガスの流れ込みを
防止すると共に、確実に内管の熱膨脹を吸収できるよう
にする。 【構成】 鋳造品からなる外管１と、この外管１の鋳造
時に内部に鋳ぐるまれ且つ該外管１との間に隙間３を持
って保持された内管２とからなり、内管２内を排気ガス
の通路するエンジンの二重排気管において、外管１の端
部内周に、筒状のサポート６の一端側に形成した湾曲拡
径部６Ａを圧入し、該サポート６の他端側に形成した縮
径部６Ｂを内管２の上流側端部２ａの内周に挿入するこ
とにより、隙間３をシールしながら内管２を保持した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンと触媒との間
に配置される二重排気管に係り、特にエキゾーストマニ
ホールドに適用するのに好適な二重排気管に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車においては、排気管の下流部に触
媒を配置し、排気ガスの浄化を図ることが行われてい
る。この場合、浄化効率の面ではエンジン始動時が問題
となる。エンジン始動時には、触媒及び排気ガスが共に
低温である。よって、触媒温度が活性温度に至らないた
めに、化学変化が起こらず、排気ガス内の未燃成分が十
分に反応しきれない状況が発生する。

【０００３】これに対処するため、排気ガスの保温を図
った二重排気管が提案されている。二重排気管は、外管
の内部に隙間を持たせて内管を同心に配置し、外管と内
管との間に中空の断熱層を確保したものである。

【０００４】二重排気管は、外管で構造上の強度を確保
し、排気ガス通路を構成する内管の肉厚を極力薄くする
ことにより、排気ガスが接触する部分の熱容量を小さく
することができる。また、内管と外管の間に中空の断熱
層を設けていることにより、外管を通しての熱の逃げを
減らすことができる。従って、エンジンの始動時に、排
気管の内壁の温度を速やかに上昇させることができ、排
ガスの保温効果を高めることができる。しかし、内管と
外管との間に大きな温度差が生じるため、両者の熱膨脹
差を吸収しながら外管で内管を保持する構造を取り入れ
なければならない。

【０００５】また、内管と外管の間の中空の断熱層に排
気ガスが流入すると、図４に示すように、エンジン始動
時における排気ガス保温の効果が減少し、触媒の早期活
性の効果が損なわれるので、内管と外管の隙間に排気ガ
スが流れ込まないようにしなければならない。図４中、
は鋳鉄製の単管エキゾーストマニホールドの場合、
は二重管エキゾーストマニホールドにて内管と外管の隙
間に排気ガスが流入した場合、は二重管エキゾースト
マニホールドにて内管と外管の隙間をシールし排気ガス
の流入を抑制した場合の、エンジン始動後に加速するモ
ードでの排気ガス温度の推移を示す。

【０００６】この種の二重排気管をエキゾーストマニホ
ールドに適用した例として、外管を鋳造品で構成し、外
管の鋳造時に内部に内管を収容した（鋳ぐるんだ）もの
が知られている。外管を鋳造品で構成した場合、プレス
成形と溶接により構成する場合と違い、酸化や腐食によ
る劣化の問題、コストの問題、加工の問題、外気への排
気ガス漏れの問題を全て解消できる。また、鋳造時に内
管を鋳ぐるむことで、エキゾーストマニホールド等の湾
曲形状にも対応できる。

【０００７】従来、そのような構造の例として、図５〜
図７に示すものが知られている。

【０００８】図５〜図７は全て、二重管エキゾーストマ
ニホールドの排気ガス入口側フランジ付近の構造を示
す。

【０００９】これらの例では、鋳造品からなる外管１１
の端部にフランジ１０が形成されており、外管１１の内
部に、薄肉に形成された内管１２が、外管１１との間に
隙間１３を持って配置されている。内管１２は、外管１
１の内部に鋳ぐるみ配置されており、外管１１の管壁に
は、内管１２を鋳ぐるむ際の中子砂の抜き穴１４があ
る。

【００１０】図５の二重管エキゾーストマニホールドで
は、内管１２の排気ガス入口側先端部１２ａが湾曲部を
介して外側にフランジ状に折曲され、その外周端が外管
１１の材料肉厚内に埋設されている。

【００１１】また、図６に示す二重管エキゾーストマニ
ホールドでは、外管１１の排気ガス入口側端部の内周に
環状凸部１５が設けられており、その環状凸部１５に、
曲げ加工されていない内管１２の先端部１２ａが埋設さ
れている。

【００１２】これらによれば、外管１１によって内管１
２を保持している。また、内管１２と外管１１の隙間１
３への排気ガスの流入を防ぐことができる。

【００１３】また、図７に示す二重管エキゾーストマニ
ホールドでは、内管１２の他に、別体のサポート１６が
用いられている。このサポート１６は、排気ガス入口側
の端部１６ａが湾曲部を介して外側にフランジ状に折曲
され、その外周端が外管１１の材料肉厚内に埋設されて
いる。そして、サポート１６の下流側の端部が内管１２
の端部内周に挿入され、これにより内管１２を保持する
と共に、内管１２と外管１１の隙間１３への排気ガスの
流入を防いでいる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５および
図６に示した従来の二重管エキゾーストマニホールドで
は、内管１２の排気ガス入口側先端部１２ａが、外管１
１に埋設されて拘束されているので、内管１２の長さ方
向の熱膨脹を十分に吸収することができないおそれがあ
り、繰り返しの膨脹、収縮により、内管１２が破損する
可能性がある。

【００１５】また、図５〜図７に示した従来の二重管エ
キゾーストマニホールドでは、内管１２を外管１１に鋳
ぐるむ時に、内管１２と外管１１の間の隙間１３に中子
砂を入れ、鋳造後にその砂を抜き穴１４から排出する必
要があるが、内管１２の先端付近が袋状になるため、中
子砂が排出されにくいという問題がある。

【００１６】本発明は、上記事情を考慮し、外管と内管
の隙間への排気ガスの流れ込みを防止することができ、
また、内管の熱膨脹を確実に吸収して、内管の破損を防
止することができ、さらに内管を鋳ぐるむ際の中子砂の
排出性の良い二重排気管を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、鋳造
品からなる外管と、この外管の鋳造時に内部に収容され
且つ該外管との間に隙間を持って保持された内管とから
なり、前記内管内を排気ガスの通路とするエンジンの二
重排気管において、前記外管の端部内周に、筒状のサポ
ートの一端側に形成した湾曲拡径部を圧入し、該サポー
トの他端側に形成した縮径部で内管の端部を支持したこ
とを特徴とする。

【００１８】請求項２の発明は、請求項１記載のエンジ
ンの二重排気管であって、前記サポートと内管が別体に
構成され、サポートの縮径部が排気ガス流れ方向下流側
に向けられ、該縮径部が前記内管の上流側端部内周に挿
入されていることを特徴とする。

【００１９】請求項３の発明は、請求項１記載のエンジ
ンの二重排気管であって、前記サポートが内管の端部に
一体形成されていることを特徴とする。

【００２０】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かに記載のエンジンの二重排気管であって、前記拡径部
が圧入された前記外管の端部内周に、拡径部と圧接する
シールリングが埋め込まれていることを特徴とする。

【００２１】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれ
かに記載の二重排気管をエキゾーストマニホールドに適
用したことを特徴とする。

【００２２】

【作用】請求項１の発明では、サポートの一端側に形成
した湾曲拡径部を外管の端部内周に圧入しているので、
その圧入部で、外管と内管の間の隙間をシールすること
ができる。よって、排気ガスが外管と内管の隙間へ流れ
込まなくなり、排気ガスの温度低下を抑制することがで
きる。また、高温時に内管が長さ方向に熱膨脹した際、
サポートを外管に単に圧入しているだけであるから、大
きな拘束力を内管が受けず、熱膨脹を吸収することがで
きる。また、湾曲拡径部自体でも熱膨脹を吸収すること
ができる。

【００２３】請求項２の発明では、内管の上流側端部内
周にサポートの縮径部が単に挿入されているだけである
から、内管が長さ方向に拘束されず、高温時の内管の長
さ方向の熱膨脹が確実に吸収される。また、下流側を向
いた縮径部が内管の内部に挿入されているので、排気ガ
スが内管内へスムーズに流れ込む。さらに、サポート
は、外管の鋳造後に圧入することができるので、内管を
鋳ぐるむ際に用いた中子砂の排出を、サポートの圧入前
に外管の開放端から容易に行うことができる。

【００２４】請求項３の発明では、サポートを別部品と
して製作する必要がなくなる。

【００２５】請求項４の発明では、サポートの湾曲拡径
部が、鋳造品である外管の内周に埋め込んだシールリン
グに圧接するので、シールリングの内周を予め機械加工
しておくことで、シール性を高めることができる。ま
た、シールリングの内周を平滑に仕上げておくことがで
きるので、内管の熱膨脹時に接触部分が動いても、シー
ル性を損なわない。

【００２６】請求項５の発明では、内管を外管の鋳造時
に鋳ぐるむことにより、複雑な湾曲形状のエキゾースト
マニホールドにも対応できる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明を適用した二重管エキゾースト
マニホールド２０の外観図である。図中１は外管、１０
は外管１の排気ガス入口側に一体形成または溶接して取
り付けられたフランジである。

【００２８】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図であ
り、図中矢印Ｆは排気ガスの流れ方向を示す。

【００２９】外管１は鋳鉄による鋳造品で構成され、エ
キゾーストマニホールド２０の強度部材となるように、
肉厚が大きく形成されている。外管１の内部には同心状
に内管２が配置されている。内管２は、薄肉のステンレ
ス材をプレス成形して半割体を形成し、それを管状に溶
接することにより構成されたもので、パイプの曲げ加工
品ではないため、しわや亀裂がない。この内管２は、外
管１の鋳造時に同時に収容されており、外管１との間に
隙間３をもって配置され、内管２の内部が排気ガスの通
路となっている。

【００３０】外管１の排気ガス入口側（上流側）の端部
内周には、内管２と別体に製作された筒状のサポート６
が挿入されている。このサポート６は、上流端側に、半
径方向に湾曲した拡径部６Ａを有すると共に、下流端側
に円筒状の縮径部６Ｂを有する。サポート６は、縮径部
６Ｂを排気ガス流れ方向下流側に向けた姿勢で外管１内
に挿入され、拡径部６Ａの外周が外管１の内周に圧入さ
れている。そして、縮径部６Ｂが内管２の上流側端部２
ａ内に挿入されており、これにより、内管２がサポート
６によって保持されている。

【００３１】この拡径部６Ａが圧入された外管１の端部
内周には、拡径部６Ａと圧接するシールリング８が埋め
込まれている。シールリング８の内周面は、機械加工に
より滑らに形成されており、サポート６との接触部分を
確実にシールしている。

【００３２】次に作用を説明する。

【００３３】この二重管エキゾーストマニホールド２０
では、サポート６の拡径部６Ａが、外管１の端部内周に
埋め込んだシールリング８の内周に圧入され、その圧入
部で外管１と内管２の間の隙間３をシールしているの
で、排気ガスが外管１と内管２の隙間３へ流れ込まず、
排気ガスの温度低下が抑制される。また、下流側を向い
た縮径部６Ｂが内管２の内部に挿入されているので、排
気ガスが内管２内へスムーズに流れ込む。

【００３４】また、サポート６は外管１内に単に圧入さ
れており、しかもサポート６の縮径部６Ｂが内管２の端
部に挿入されているだけであるから、内管２もサポート
６も大きな拘束力を受けない。従って、高温時に内管２
が長さ方向に熱膨脹した際、内管２に対するサポート６
の挿入部で、主に熱膨脹を吸収することができる。ま
た、サポート６の湾曲拡径部６Ａ自体、あるいはシール
リング８に対する圧入部でも熱膨脹を吸収することがで
きる。

【００３５】特に、シールリング８とサポート６は単に
圧接しているだけであるから、内管２およびサポート６
に過度の熱膨脹が生じた場合でも、埋め込みや溶接等に
よる結合の場合と違って、サポート６が変形したり摺動
したりして、サポート６や内管２に亀裂等を発生しな
い。従って、内管２の破損を確実に防止することができ
る。

【００３６】また、サポート６は外管１の鋳造後に圧入
することができるので、内管２を鋳ぐるむ際に用いた中
子砂の排出を、サポート６の圧入前に、外管１の開放端
から容易に行うことができ、外管１に砂抜き穴を設ける
必要がない。

【００３７】次に本発明の他の実施例を説明する。図３
に示す実施例では、内管２とサポート６を一体構造とし
ている。即ち、内管２の排気ガス入口側端部２ａとサポ
ート６の縮径部６Ｂとを滑らかに連続化させている。こ
の実施例によれば、サポート６を別部品として製作する
必要がなくなるため、加工や組立てが容易になる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、内管を外管に支持させるサポートを、外管の内
周に圧入しているので、外管と内管の隙間への排気ガス
の流れ込みを防止して、排気ガスの温度低下を抑制する
ことができる。また、内管の熱膨脹を吸収することがで
き、内管の破損を防止することができる。

【００３９】請求項２の発明によれば、サポートと内管
を別体に構成し、サポートの縮径部を内管の端部内周に
挿入しているので、高速走行時等に発生する内管の長さ
方向の熱膨脹を確実に吸収することができる。また、サ
ポートは内管と外管を鋳ぐるみ形成した後で圧入するこ
とができるため、鋳造の際に内管と外管の隙間に入れた
中子砂の排出性が良く、外管に砂抜き穴を設ける必要が
ない。

【００４０】請求項３の発明によれば、サポートを別部
品として製作する必要がなく、加工や組立てが容易にな
る。

【００４１】請求項４の発明によれば、サポートと外管
とのシール性が高まるので、内管と外管の隙間への排気
ガスの流入を確実に防ぐことができ、排気ガス温度の低
下をさらに抑制することができる。

【００４２】請求項５の発明によれば、内管を外管の鋳
造時に鋳ぐるむことにより、複雑な湾曲形状のエキゾー
ストマニホールドにも対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の二重管エキゾーストマニホ
ールドの外観図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。

【図３】本発明の他の実施例における図２と同じ部分の
断面図である。

【図４】一般的な二重排気管におけるエンジン始動後の
排気ガス温度の上昇の様子を示す線図である。

【図５】従来例の要部断面図である。

【図６】他の従来例の要部断面図である。

【図７】さらに他の従来例の要部断面図である。

【符号の説明】

１ 外管 ２ 内管 ２ａ 端部 ３ 隙間 ６ サポート ６Ａ 湾曲大径部 ６Ｂ 縮径部 ８ シールリング ２０ エキゾーストマニホールド

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳造品からなる外管と、この外管の鋳造
   時に内部に収容され且つ該外管との間に隙間を持って保
   持された内管とからなり、前記内管内を排気ガスの通路
   とするエンジンの二重排気管において、 前記外管の端部内周に、筒状のサポートの一端側に形成
   した湾曲拡径部を圧入し、該サポートの他端側に形成し
   た縮径部で内管の端部を支持したことを特徴とするエン
   ジンの二重排気管。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエンジンの二重排気管で
   あって、 前記サポートと内管が別体に構成され、 サポートの縮径部が排気ガス流れ方向下流側に向けら
   れ、 該縮径部が前記内管の上流側端部内周に挿入されている
   ことを特徴とするエンジンの二重排気管。
3. 【請求項３】 請求項１記載のエンジンの二重排気管で
   あって、 前記サポートが内管の端部に一体形成されていることを
   特徴とするエンジンの二重排気管。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のエンジ
   ンの二重排気管であって、 前記拡径部が圧入された前記外管の端部内周に、拡径部
   と圧接するシールリングが埋め込まれていることを特徴
   とするエンジンの二重排気管。
5. 【請求項５】 エキゾーストマニホールドに適用された
   請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの二重排気
   管。