JPH09125949A - 多気筒エンジン用排気マニホールド - Google Patents

多気筒エンジン用排気マニホールド

Info

Publication number
JPH09125949A
JPH09125949A JP28156895A JP28156895A JPH09125949A JP H09125949 A JPH09125949 A JP H09125949A JP 28156895 A JP28156895 A JP 28156895A JP 28156895 A JP28156895 A JP 28156895A JP H09125949 A JPH09125949 A JP H09125949A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust manifold
manifold
collecting pipe
cylinder engine
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28156895A
Other languages
English (en)
Inventor
Kimiteru Otsuka
公輝 大塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP28156895A priority Critical patent/JPH09125949A/ja
Publication of JPH09125949A publication Critical patent/JPH09125949A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/16Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804Number of cylinders
    • F02B2075/182Number of cylinders five

Landscapes

  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分岐管と集合管で構成される多気筒エンジン
用排気マニホールドにおいて、集合部の変形を小さく
し、取付フランジの反りを的確に抑制する。 【解決手段】 集合管の少なくとも1ケ所以上の部位
に、集合管の長手方向に沿いリブ状および/またはコル
ゲート状の補強メンバーを付加することにより、集合管
の収縮および反りを抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車あるいは産
業機械等に搭載される多気筒エンジン用排気マニホール
ドに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車あるいは産業機械等に搭載される
多気筒エンジン用排気マニホールド(以下、「排気マニ
ホールド」という)は、エンジンの運転中に高温の排気
ガスに曝される。特にエンジンの高負荷運転時には、排
気マニホールドの集合部温度は最も高い部位で1000
℃近くまで加熱される。
【0003】一方、排気マニホールドの取付フランジ
は、シリンダーヘッドにボルト・ナットで締結している
ことによって機械的な外部拘束を受ける。また、排気マ
ニホールドの集合部は、加熱時の流路管壁の温度差(温
度分布)に起因して内部拘束を受けるが、熱膨張が拘束
されるので、収縮の塑性変形が生じる。この集合部の収
縮の塑性変形は、繰り返しの運転に伴い徐々に大きくな
り、拘束されている取付フランジを、シリンダーヘッド
取付面に対し凸状に反らせることになる。取付フランジ
の反り量が大きくなると、取付フランジの両端とシリン
ダーヘッドの間に隙間が生じ、排気ガスが洩れる心配が
ある。
【0004】従来、この対策として、集合部の肉厚を増
す、塑性変形の生じ難い材料にする、或いは塑性変形が
大きくなる部位にリブやコルゲートなどの補強メンバー
を付与して、取付フランジの反りを抑制することを、試
行錯誤的に行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、試行錯誤的な
やり方では、多くの工数と費用が発生して好ましくな
い。本発明は、上記課題を解決し、排気マニホールドの
集合部の変形を小さくし、取付フランジの反りを的確に
抑制することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、取付フラン
ジが反る原因となる集合部の塑性変形を、集合部の温度
分布を考慮しつつ、力学的に考察した。その結果、集合
部の曲がりを抑制する方向の対称位置2箇所に、リブ状
および/またはコルゲート状の補強メンバーを力学的設
計手法を用いて形成することで、ほぼ完全に取付フラン
ジの反りを抑制できることを見い出し本発明に想到し
た。
【0007】則ち、本発明の分岐管と集合管で構成され
る多気筒エンジン用排気マニホールドは、前記集合管の
少なくとも1ケ所以上の部位に、前記集合管の長手方向
に沿いリブ条および/またはコルゲート状の補強メンバ
ーを付加することにより、前記集合管の収縮および反り
を抑制することを特徴とする。そして、前記補強メンバ
ーは、1つを前記集合管の最も温度の低い部位に形成
し、他の1つを排気マニホールドの最も温度の高い部位
に形成する。また、前記補強メンバーは、1つを排気マ
ニホールドのシリンダーヘッド取付面に最も近い部位に
形成し、他の1つを排気マニホールドのシリンダヘッド
取付面に最も遠い部位に形成する。また、前記補強メン
バーは、排気マニホールドの集合部の曲がりを抑制する
対称位置に2箇所形成する。
【0008】更に、前記補強メンバーの断面形状は、2
つの補強メンバーのほぼ中心を結ぶ面に略垂直で、且つ
前記補強メンバーを含む集合管の図形中心を基準とし
て、 I1 ・E1 ≒I3 ・E3 ただし、 I1 ,I3 :各補強メンバーを含む集合管の断面2次モ
ーメントの値 E1 ,E3 :各補強メンーの温度における弾性係数若し
くは加工硬化係数により形成される。 上記構成とすることにより、集合部の曲がりが抑制さ
れ、取付フランジの反りを抑制し、排気マニホールドと
シリンダヘッドの間の気密性が確保されて、排気ガスが
洩れるおそれが少ない。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づき詳細に説明する。図1は、実施例の5気筒エンジ
ンの排気マニホールドの正面図、図2は図1の平面図、
図3は図1の背面図である。排気マニホールド7におい
て、5は5気筒エンジンのシリンダヘッド(図示せず)
からの排気ガスが流入する5個の分岐管であり、2は分
岐管5からの排気ガスを集合する集合管、4はシリンダ
ヘッドへの取付フランジ、6は次の排気系部品(例えば
タービンハウジングなど)への集合部である。そして、
この排気マニホールド7においては、集合管2の長手方
向に沿い、その上部に背面リブ3、および集合管2の下
で取付フランジ4間に繋ぎリブ1を補強メンバーとして
形成している。
【0010】実施例の排気マニホールド7で、補強メン
バーである背面リブ3および繋ぎリブ2は、力学的設計
手法を用いて形成するが、これを図4および図5を用い
て説明する。図4(a)は、図1乃至図3に示す実施例
の排気マニホールド7の1スパンLについての概念図、
図4(b)は、図4(a)のAA断面図、図5は、図4
(a)での1スパンLの部分を取り出しZZ面で分割し
て、たわみ、荷重および曲げモーメントを計算する際の
模式図である。図5で、ZZ面で分割したものを要素1
0、要素20とする。なお、図4(a)、図4(b)お
よび図5において、図1乃至図3と同じ構成のものは、
同符号で示す。
【0011】力学的設計手法に用いた条件は、 T1 :繋ぎリブ1の平均温度 E1 :繋ぎリブ1の部材の温度T1 におけるヤング率あ
るいは加工硬化係数 I1 :集合管2の図形中心を通りZ−Z面を基準とする
繋ぎリブ1の断面2次モーメント T2 :集合管2の平均温度 E2 :集合管2の温度T2 におけるヤング率あるいは加
工硬化係数 I2 :集合管2の図形中心を通りZ−Z面を基準とする
集合管2の断面2次モーメント T3 :背面リブ3の平均温度 E3 :背面リブ3の部材の温度T3 におけるヤング率あ
るいは加工硬化係数 I3 :集合管2の図形中心を通るZ−Z面に対する背面
リブ3の断面2次モーメント とし、また、要素10において、集合管2の温度T2
繋ぎリブ1の温度T1 間に、T1 <T2 の関係があると
すると、同一部材であれば熱膨張差によりv1 のたわみ
が生ずるものと仮定する。また要素20において集合部
2の温度T2と背面リブ3の温度T3 間に、T3 <T2
の関係があるとすると、同一部材であれば熱膨張差によ
りv3 のたわみが生ずるものと仮定する。また、I2
2の値はI1 およびI3 に比較して十分小さいものとす
る。
【0012】要素10および要素20のたわみv1 、v
3 を生じさせるためにスパンLの中央にする集中荷重を
それぞれW1 、W3 が必要であるものと仮定し、そのと
きの支点Zまわりの曲げモーメントをM1 、M3 とすれ
ば、図4のスパンLの集合部に反りが生じない条件は、 v1 =v3 ・・・・・・・・・・・・・ (1) および M1 =M3 ・・・・・・・・・・・・・ (2) の関係が成立する必要がある。ここで、EI/2は、仮
定によりEIおよびEIに比較して十分小さいから、
v,vおよびM,Mについては下記の関係式を得ること
ができる。 v1 ≒K(W1 ・L3 )/(E1 ・I1 )・・・・・(3) v3 ≒K(W3 ・L3 )/(E3 ・I3 )・・・・・(4) M1 =(W1 ・L)/2 ・・・・・・・・・・・・・(5) M3 =(W3 ・L)/2 ・・・・・・・・・・・・・(6) ここで、Kは定数である。 従って、上記式(1)〜(6)より下記の関係が得られ
る。 (E1 ・I1 )≒(E3 ・I3 )・・・・・・・・・・・・・(7) 則ち、式(7)の関係をほヾ満足するように力学的設計
を行えば、実質スパンLの間では反り若しくは曲げ変形
が殆ど生じない。
【0013】
【実施例】式(7)の関係を満足するように、図1の排
気マニホールド7について、集合管2の断面形状および
肉厚を一様とし、繋ぎリブ1と背面リブ3の形状を種々
変える力学的設計を行って鋳造した。試験に供した排気
マニホールドは、18Crフエライト系耐熱鋳鋼で、そ
の化学成分は質量%で、0.4%C−0.6%Si−
0.4%Mn−18.5%Cr−0.7%Ni−2.0
%W−2.0%Nbである。なお、集合管2の肉厚は
2.5mmである。鋳造後機械加工を施してエンジンに
取付け、エンジンの起動と停止を300回行って排気マ
ニホールドに加熱冷却の熱サイクルを加える試験を行
い、取付フランジの反り抑制効果を測定した。なお、エ
ンジンの運転条件は排気ガスの温度を振るためスロット
ル開度と回転数をその都度変更した。比較のため、集合
管の長手方向に沿うリブ状またはコルゲート状の補強メ
ンバーを付加しない排気マニホールドも同様にして試験
を行った。エンジン試験終了後に試験品の排気マニホー
ルドをシリンダーヘッドから取外し、三次元測定機で測
定した。その結果を表1示す。
【0014】
【表1】
【0015】表1から、実施例1〜3の排気マニホール
ドは、取付フランジの反りが0.03〜0.20mmと
非常に少なく、また、#1〜#5までの反りは全て凸形
状であった。そして、エンジン耐久試験完了までガス洩
れは全く観察されなかった。一方、比較例の力学的設計
手法を用いない排気マニホールドは、取付フランジ間の
反りが大きく、耐久試験途中で分岐管#1〜#5より排
気ガスの洩れが観察された。
【0016】
【発明の効果】以上詳細に説明のとおり、本発明の排気
マニホールドは、集合管の長手方向に沿いリブ条および
/またはコルゲート状の補強メンバーを付加しているの
で、集合管の収縮および反りを抑制し、取付フランジと
シリンダヘッドからの排気ガスの洩れを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の5気筒エンジンの排気マニホールドの
正面図である。
【図2】図1の排気マニホールドの平面図である。
【図3】図1の排気マニホールドの背面図である。
【図4】(a)は、図1乃至図3に示す実施例の排気マ
ニホールドの1スパンLについての概念図であり、
(b)は、(a)のA−A断面図である。
【図5】図4(a)での1スパンLの部分を取り出しZ
−Z面で分割して、たわみ、荷重および曲げモーメント
を計算する際の模式図である。
【符号の説明】
1:繋ぎリブ、 2:集合管、 3:背面リブ、
4:取付フランジ、5:分岐管、 6:集合部、
L:スパン。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分岐管と集合管で構成される多気筒エン
    ジン用排気マニホールドにおいて、前記集合管の少なく
    とも1ケ所以上の部位に、前記集合管の長手方向に沿い
    リブ状および/またはコルゲート状の補強メンバーを付
    加することにより、前記集合管の収縮および反りを抑制
    することを特徴とする多気筒エンジン用排気マニホール
    ド。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の多気筒エンジン用排気マ
    ニホールドにおいて、前記補強メンバーは、1つを前記
    集合管の最も温度の低い部位に形成し、他の1つを排気
    マニホールドの最も温度の高い部位に形成することを特
    徴とする多気筒エンジン用排気マニホールド。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の多気筒エンジン用排気マ
    ニホールドにおいて、前記補強メンバーは、1つを排気
    マニホールドのシリンダーヘッド取付面に最も近い部位
    に形成し、他の1つを排気マニホールドのシリンダヘッ
    ド取付面に最も遠い部位に形成することを特徴とする多
    気筒エンジン用排気マニホールド。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の多気筒エンジン用排気マ
    ニホールドにおいて、前記補強メンバーは、排気マニホ
    ールドの集合部の曲がりを抑制する対称位置に2箇所形
    成することを特徴とする多気筒エンジン用排気マニホー
    ルド。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項5いずれかに記載多
    気筒エンジン用排気マニホールドにおいて、前記補強メ
    ンバーの断面形状は、2つの補強メンバーのほぼ中心を
    結ぶ面に略垂直で、且つ前記補強メンバーを含む集合管
    の図形中心を基準として、 I1 ・E1 ≒I3 ・E3 ただし、 I1 ,I3 :各補強メンバーを含む集合管の断面2次モ
    ーメントの値 E1 ,E3 :各補強メンーの温度における弾性係数若し
    くは加工硬化係数により形成されることを特徴とする多
    気筒エンジン用排気マニホールド。
JP28156895A 1995-10-30 1995-10-30 多気筒エンジン用排気マニホールド Pending JPH09125949A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28156895A JPH09125949A (ja) 1995-10-30 1995-10-30 多気筒エンジン用排気マニホールド

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28156895A JPH09125949A (ja) 1995-10-30 1995-10-30 多気筒エンジン用排気マニホールド

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09125949A true JPH09125949A (ja) 1997-05-13

Family

ID=17641003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28156895A Pending JPH09125949A (ja) 1995-10-30 1995-10-30 多気筒エンジン用排気マニホールド

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09125949A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020085719A (ko) * 2001-05-10 2002-11-16 현대자동차주식회사 소음저감기능을 갖춘 터보차져장치
JP2007002726A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Nissan Diesel Motor Co Ltd エキゾーストマニフォールドのリブ構造
JPWO2017081726A1 (ja) * 2015-11-09 2017-12-28 三菱重工業株式会社 配管接続構造

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020085719A (ko) * 2001-05-10 2002-11-16 현대자동차주식회사 소음저감기능을 갖춘 터보차져장치
JP2007002726A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Nissan Diesel Motor Co Ltd エキゾーストマニフォールドのリブ構造
JP4540111B2 (ja) * 2005-06-23 2010-09-08 Udトラックス株式会社 エキゾーストマニフォールドのリブ構造
JPWO2017081726A1 (ja) * 2015-11-09 2017-12-28 三菱重工業株式会社 配管接続構造
US10837353B2 (en) 2015-11-09 2020-11-17 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Pipe connection structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3363781B2 (ja) 複数のシール部を有する金属板ガスケット
JP3738121B2 (ja) 金属製ガスケット
JP3713394B2 (ja) エンジンフランジ
JPH0495668A (ja) マニホルド用金属ガスケット
US8251039B2 (en) Heat shield
JPH09125949A (ja) 多気筒エンジン用排気マニホールド
JPH09177549A (ja) エキゾーストマニホルドの排気集合部構造
JP2678046B2 (ja) 熱交換器
US7198097B2 (en) Angled ribs for heat exchanger tanks
JPH07247836A (ja) 排気マニホルド
JPH08121158A (ja) 内燃機関の二重排気管およびその製造方法
JPH0821236A (ja) 排気マニホルド
JPH0614434U (ja) 排気マニホルド
JP2001207841A (ja) 多気筒エンジン用排気マニホールド
JPH027223Y2 (ja)
US6289863B1 (en) Intake manifold
JPS6327062Y2 (ja)
CN107725161B (zh) 一种用于四缸涡轮发动机的排气歧管
JPS5827164Y2 (ja) グロメツト加工ガスケツト
EP1013918B1 (en) Intake manifold
JPS6128811B2 (ja)
JPH0529765B2 (ja)
JPH0536985Y2 (ja)
US10508629B2 (en) Assembling structure for intake manifold
KR101162386B1 (ko) 배기 매니폴드 가스켓

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040618