JPH09242537A

JPH09242537A - 内燃エンジンの二重管排気マニホールド

Info

Publication number: JPH09242537A
Application number: JP4481396A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Anno; 恭則安納; Yoshihito Watanabe; 芳仁渡辺
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】排ガスの熱をエンジンのシリンダヘッド、シ
リンダブロック側に伝わり難くし、エンジンの冷却能力
の低下、及び、始動時の触媒コンバータの活性化を逸速
く達成する２重管構造の排気マニホールドを提供する。【解決手段】シリンダヘッド１Ａの複数の排気ポート
に夫々接続される複数の枝管２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ
と、これらを集合する幹管２３とからなり、枝管２２Ａ
…と幹管２３とが離間して配設されて中空状の二重管構
造をなすと共に、外管２９の一方の開口部２９Ａに、シ
リンダヘッド１Ａの取付フランジ２１が固着された二重
管排気マニホールド２０において、少なくとも一つの枝
管２２Ｃは、環状の連結フランジ部２６Ｂと、その開口
内周から下方に垂下する筒状の連結管部２６Ａとからな
り、連結フランジ部２６Ｂは、上記フランジ２１とシリ
ンダヘッド１Ａとの間に介在される一方、連結管部２６
Ａは内管２８の開口部２８Ａに固着され、かつ、この内
管２８の開口部２８Ａと外管２９の開口部２９Ａとが互
いに離間するように設置されてなる連結部材２６を介し
て上記シリンダヘッド１Ａに取付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃エンジンの二
重管排気マニホールドに関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃エンジンの排気マニホールドを内管
と外管とからなる中空状の二重管構造にして、二重管排
気マニホールド内を流れる排ガスの熱を二重管排気マニ
ホールドの外側に伝えないようにし、もって、排ガス
を、その温度を低下させることなく、排気管、触媒コン
バータ側に送り出すようにした二重管排気マニホールド
が、例えば、特開平３−３５２１７号公報により知られ
ている。

【０００３】このように排ガスを高温のまま触媒コンバ
ータに送り出すことによって、内燃エンジン始動時の触
媒コンバータの温度上昇が早められてその活性化が行わ
れ、始動後、逸速く排ガスの浄化を行うことができる。
又、二重管排気マニホールドとすることで、排ガスの熱
が内燃エンジンルーム内の他の装置に伝わり難くなり、
これらの機器が異常に高温に達することを防止すること
ができる。

【０００４】具体的には、従来の排気マニホールド１０
は、図８に示すように、内管１８と外管１９とからなる
二重管構造であり、複数の枝管（図８には枝管１２Ｃの
み図示）と、これら複数の枝管１２Ｃを集合させる幹管
（図示省略）と、複数の枝管１２Ｃを各々対応する内燃
エンジンの排ガス流路１Ｄに連通させて当該シリンダヘ
ッド１Ａに接続させる板状の取付フランジ１１と、上記
幹管を排気管（図示省略）に接続させるための取付フラ
ンジ（図示省略）とによって構成されている。

【０００５】そして、上記内管１８は、シリンダヘッド
１Ａ側の開口部１８Ａで、外管１９の開口部１９Ａの内
壁と、互いの間に隙間が生じないように当接されてい
る。このような二重管構造とすることによって、内管１
８と外管１９との間にクリアランス部１８Ｃが形成さ
れ、このクリアランス部１８Ｃによる断熱効果が得られ
る。

【０００６】尚、二重管排気マニホールド１０は、上記
取付フランジ１１が、ガスケット２を介して内燃エンジ
ン１のシリンダヘッド１Ａにボルト等（図示省略）にて
留められている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の二重管排気マニ
ホールド１０を実際に内燃エンジン１のシリンダヘッド
１Ａに取り付けた場合には、以下のような不具合が生じ
ることが、本願の発明者等によって確認された。

【０００８】即ち、上記外管１９は取付フランジ１１の
内周面１１Ａに溶接され、上記内管１８は外管１９に溶
接されている。この場合、内管１８はその内部を流れる
排ガスの熱によって著しく高温になるため、この熱が外
管１９、更には、上記取付フランジ１１に伝わり、これ
らを高温化する。取付フランジ１１が高温になると、熱
が、内燃エンジン１側に戻り、排ガス流路１Ｄから離れ
た位置に設けられた冷却液室１Ｃ，１Ｃ…内の冷却液の
温度上昇を引き起こし、ラジエータ等内燃エンジン冷却
系の能力を低下させる虞がある。

【０００９】更に、二重管排気マニホールド１０の排気
管（図示省略）に至った排ガスは、外管１９、取付フラ
ンジ１１を介してシリンダヘッド１Ａやシリンダブロッ
ク１Ｂに熱が伝わった分だけ温度が低下し、始動後の触
媒コンバータの活性化が遅れる虞がある。本発明は、か
かる事情に鑑みてなされたもので、排ガスの熱が、内燃
エンジンのシリンダヘッド、シリンダブロック側に伝わ
り難くし、もって、内燃エンジンの冷却能力の低下を回
避し、一方で始動時の触媒コンバータの活性化を逸速く
達成できる二重管排気マニホールドを提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、内燃エンジンのシリンダヘッド
に設けられた複数の排気ポートに夫々接続される複数の
枝管と、これらの枝管を集合する幹管とからなり、これ
らの枝管と幹管とは内管と外管が離間して配設されてな
る中空状の二重管構造をなすと共に、上記外管の一方の
開口部に、内燃エンジンのシリンダヘッドに取り付けら
れる取付フランジが固着された内燃エンジンの二重管排
気マニホールドにおいて、少なくとも一つの枝管を、環
状の連結フランジ部と、その開口内周から下方に垂下す
る筒状の連結管部とからなり、連結フランジ部は、上記
フランジとシリンダヘッドとの間に介在される一方、連
結管部は内管の開口部に固着され、かつ、この内管の開
口部と外管の開口部とが互いに離間するように設置され
てなる連結部材を介して、上記シリンダヘッドに取付け
たものである。

【００１１】又、請求項２の発明は、上記連結フランジ
部を、シリンダヘッドにガスケットを介して取り付けた
ものである。又、請求項３の発明は、上記連結フランジ
部を、取付フランジにガスケットを介して取り付けたも
のである。又、請求項４の発明は、上記連結フランジ部
を、シール性のある材料にて形成し、該連結フランジ部
を、シリンダブロックに当接させて取り付けたものであ
る。

【００１２】（作用）請求項１の発明によれば、内管が
直接、連結フランジ部に当たらなくなり、また該内管の
開口部と外管の開口部とが互いに離間されているので、
排ガスの熱が外管、取付フランジに伝わり難くなり、
又、当該連結部材の熱容量を上記取付フランジの熱容量
より小さくすることで、排ガスの熱をさらに、外管、取
付フランジ等を介して内燃エンジンのシリンダヘッド及
びシリンダブロック側に伝わり難くすることができる。

【００１３】又、請求項２の発明によれば、連結部材の
連結フランジ部が、シリンダヘッドにガスケットを介し
て取り付けられるので、連結部材の材質を、より熱容量
の低いものに自由に選択できる。又、請求項３の発明に
よれば、連結部材の連結フランジ部が、取付フランジに
ガスケットを介して取り付けられるので、排ガスの熱が
当該取付フランジ等を介して内燃エンジンのシリンダヘ
ッド及びシリンダブロック側にさらに伝わり難くなる。

【００１４】又、請求項４の発明によれば、ガスケット
が不要になるために、部品点数を増やすことなく、排ガ
スからシリンダヘッド、シリンダブロック側への熱の伝
わりが抑えられる。又、ガスケットがない分、二重管排
気マニホールドとシリンダヘッドとの位置合わせが容易
になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下、本発明の第１の実施形態を、
添付図面を参照して詳細に説明する。尚、この第１の実
施形態は、請求項１，２の発明に対応する。

【００１６】図１は本実施形態の二重管排気マニホール
ド２０を内燃エンジン１のシリンダヘッド１Ａに取り付
けた状態を示す断面図、図２は連結部材２６の形状を示
す斜視図、図３は二重管排気マニホールド２０の形状を
示す側面図、図４は二重管排気マニホールド２０の形状
を示す平面図、図５は本実施形態の二重管排気マニホー
ルド２０が適用された内燃エンジンの吸気系／排気系の
構成を示す説明図である。

【００１７】先ず、二重管排気マニホールド２０の具体
的な構成について説明する。本実施形態の二重管排気マ
ニホールド２０は、図１，図３に示すように、内管２８
と外管２９とからなり、複数の排気枝管２２Ａ，２２
Ｂ，２２Ｃと、これら複数の枝管２２Ａ，２２Ｂ，２２
Ｃを集合させる幹管２３と、枝管２２Ａ，２２Ｂ，２２
Ｃを内燃エンジンのシリンダヘッド１Ａに接続される板
状の取付フランジ２１と、上記幹管２３を排気管５（図
５）に接続させるための取付フランジ２５と、上記取付
フランジ２１と内管２８に溶接される連結部材２６によ
って構成されている。尚、図４中符号２４はＥＧＲ管３
が取り付けられるＥＧＲボス部である。

【００１８】上記連結部材２６は、図２に示すように、
連結管部２６Ａ、連結フランジ部２６Ｂとによって構成
され、当該連結フランジ部２６Ｂにはボルト穴２６Ｃ，
２６Ｃが設けられている。この連結部材２６は、本実施
形態では、全ての枝管２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに取り付
けられている。又、上記内管２８は、その一方の開口部
２８Ａにおいて上記連結部材２６の連結管部２６Ａの外
周を覆うように溶接され、外管２９はその一方の開口部
２９Ａが取付フランジ２１の内周面２１Ｂに溶接されて
いる。

【００１９】そして、二重管排気マニホールド２０のシ
リンダヘッド１Ａへの取り付け時、上記連結部材２６の
連結フランジ部２６Ｂは、上記取付フランジ２１の接続
面２１Ａに接合される。一方、二重管排気マニホールド
２０の排気管５側では、外管２９が取付フランジ２５の
内周面２５Ａに溶接され、内管２８がスライドメッシュ
２７を介して外管２９に取り付けられている。

【００２０】而して、上記内管２８と外管２９との間に
は、クリアランス部２８Ｃが設けられ、このクリアラン
ス部２８Ｃに内管２８の内部を流れる排ガスが流入しな
いようにして、二重管による断熱効果が得られるように
なっている。尚、本実施形態の二重管排気マニホールド
２０の内管（例えば、SUS442M２）２８の厚さは０．５m
m程度であり、外管（例えば、SUS442M２）２９の厚さ
（１．５mm程度）より薄くなっている。このように内管
２８を薄くすることで、当該内管２８内を流れる排ガス
の熱を蓄える容量を小さくして、これに接する部材やこ
れに近接する部材の温度上昇を抑えることができる。

【００２１】又、上記連結部材２６は、上記内管２８と
同様に、熱容量が小さくなるように形成されている。か
かる構成の二重管排気マニホールド２０は、図１に示す
ように、その取付フランジ２１が、その接続面２１Ａに
当接された連結部材２６の連結フランジ部２６Ｂ及びガ
スケット２を介して、当該シリンダヘッド１Ａにボルト
締めされる。

【００２２】そして、二重管排気マニホールド２０の排
気管５側では、図５に示すように、取付フランジ２５が
排気管５側の取付フランジ５Ａとボルト（図示省略）等
にて取り付けられる。このように構成された二重管排気
マニホールド２０にあっては、上記連結部材２６が以下
のように作用する。

【００２３】即ち、一般に取付フランジ２１は、強固に
形成されるため熱容量が大きく、従って、この取付フラ
ンジ２１に直接に高温の排ガスが当たったり、或いは、
排ガスによって高温に熱せされた内管２８が取付フラン
ジ２１に直接接続されると、当該取付フランジ２１の温
度が上昇し、この熱が、更には、内燃エンジン１のシリ
ンダヘッド１Ａ及びシリンダブロック１Ｂに伝わるが、
上記のように、熱容量の小さい上記連結部材２６を、二
重管排気マニホールド２０のシリンダヘッド１Ａとの接
続位置と取付フランジ２１との間に配置しておくこと
で、上記取付フランジ２１に直接排ガスが当たらなくな
り、しかも、内管２８が外管２９と離間され、又、取付
フランジ２１とも接していないために、排ガスの熱が、
内燃エンジン１のシリンダヘッド１Ａや、シリンダブロ
ック１Ｂに伝わり難くなる。

【００２４】この結果、上記シリンダヘッド１Ａ、シリ
ンダブロック１Ｂに設けられた、冷却液室１Ｃ，１Ｃ…
に排ガスの熱が伝達し難くなり、これら内燃エンジン冷
却系に余分な温度上昇が起こらなくなり、内燃エンジン
の冷却系の能力低下が回避できる。更に、排ガスの熱
が、シリンダヘッド１Ａ、シリンダブロック１Ｂ更には
外管２９に伝わり難くなるので、排ガスが高温のまま、
図５に示す排気管５、触媒コンバータ６に送られ、内燃
エンジン１の始動時に、逸速く当該触媒コンバータ６の
温度を上昇させてその活性化を早めることができる。
尚、図５中符号４は吸気マニホールド、５１はＯ₂セン
サ、５２は燃料噴射弁、５３は点火プラグを各々示す。

【００２５】尚、この第１の実施形態では、取付フラン
ジ２１と連結部材２６の連結フランジ部２６Ｂとは直に
接触させてあるが、図６に示すように、これらの間にも
ガスケット２’を介してもよい。この場合は、断熱性が
更に向上して好ましい。（請求項３の発明に対応）尚、この第１の実施形態では、連結部材２６にボルト穴
を２６Ｃ，２６Ｃ…を設けたが、取付フランジ２１とシ
リンダヘッド１Ａに設けられたボルト孔（図示省略）
が、当該連結フランジ部２６Ｂと重複しない位置に形成
されていれば、このボルト穴２６Ｃ，２６Ｃ…は不要と
なる。

【００２６】又、この第１の実施形態の連結部材２６
は、内管２８に接続する連通管部２６Ａが円筒状に形成
されているが、内管２８の形状に合っていれば他の形状
でもよい。更に、この第１の実施形態の連結部材２６
は、連通管部２６Ａと連通フランジ部２６Ｂとが一体に
形成されているが、これらを別体にて形成し、これらを
溶接してもよい。

【００２７】（第２の実施形態）図７は本考案の第２の
実施形態に係る二重管排気マニホールド３０を示す断面
図である。尚、この第２の実施形態は請求項１，４に対
応する。この第２の実施形態の連結部材３６は、第１の
実施形態の連結部材２６の機能とガスケット２との機能
を合わせ持っている点が、上記第１の実施形態と異な
る。

【００２８】尚、第１の実施形態と同一の構成である部
材には、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。即ち、この実施形態の連結部材３６は、その連結フ
ランジ部３６Ｂがシール性を持った材料（例えば、メタ
ルガスケット）にて形成されている。このメタルガスケ
ットは、環状のステンレス薄板に１ヶ以上の環状ビート
部を設けたもので、圧締時に、この環状ビート部が変形
することによってシールをするようになっている。

【００２９】そして、この連結部材３６は、内管２８と
接合される鋼製の連結管部３６Ａに連結フランジ３６Ｂ
を溶接することにより形成される。而して、この連結部
材３６を用いた二重管排気マニホールド３０は、上記第
１の実施形態の二重管排気マニホールド２０と同様の断
熱効果を達成し、且つ、上記第１の実施形態の二重管排
気マニホールド２０に比べて、内燃エンジン１のシリン
ダヘッド１Ａへの取り付けが容易になるという効果を奏
する。

【００３０】又、上記２つの実施形態においては、全て
の枝管２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに連結部材２６を介在さ
せているので、保温効果に優れるが、必ずしも全ての枝
管２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに介在させる必要はない。保
温効果の必要度に応じて、その数を減じて、従来の取付
構造を併用してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明
は、内燃エンジンのシリンダヘッドに設けられた複数の
排気ポートに夫々接続される複数の枝管と、これらの枝
管を集合する幹管とからなり、これらの枝管と幹管とは
内管と外管が離間して配設されてなる中空状の二重管構
造をなすと共に、上記外管の一方の開口部に、内燃エン
ジンのシリンダヘッドに取り付けられる取付フランジが
固着された内燃エンジンの二重管排気マニホールドにお
いて、少なくとも一つの枝管を、環状の連結フランジ部
と、その開口内周から下方に垂下する筒状の連結管部と
からなり、連結フランジ部は、上記フランジとシリンダ
ヘッドとの間に介在される一方、連結管部は内管の開口
部に固着され、かつ、この内管の開口部と外管の開口部
とが互いに離間するように設置されてなる連結部材を介
して、上記シリンダヘッドに取付けたので、取付フラン
ジに直接、高温の排ガスが当たらなくなり、当該連結部
材の熱容量を上記取付フランジの熱容量より小さくする
ことで、排ガスの熱を、当該取付フランジ等を介して内
燃エンジンのシリンダヘッド及びシリンダブロック側に
伝わり難くすることができる。この結果、内燃エンジン
のシリンダヘッド及びシリンダブロックに形成された冷
却液室に排ガスの熱が伝わり難くなり、該冷却液の温度
上昇を抑えて内燃エンジン冷却系の能力の低下を防ぎ、
更に、排ガスの温度を低下させずに触媒コンバータに送
って効率の良い触媒コンバータの活性化を図ることがで
きる。

【００３２】又、請求項２の発明によれば、上記連結フ
ランジ部を、シリンダヘッドにガスケットを介して取り
付けるようにしたので、連結部材の材質を、より熱容量
の低いものに自由に選択でき、内燃エンジンのシリンダ
ヘッド及びシリンダブロックに形成された冷却液室に排
ガスの熱が伝わり難くなり、該冷却液の温度上昇を抑え
て内燃エンジン冷却系の能力の低下を防ぎ、一方で、排
ガスを温度を低下させずに触媒コンバータに送って効率
の良い触媒コンバータの活性化を図ることができる。

【００３３】又、請求項３の発明によれば、上記連結フ
ランジ部を、取付フランジにガスケットを介して取り付
けるようにしたので、排ガスの熱が、当該取付フランジ
等を介して内燃エンジンのシリンダヘッド及びシリンダ
ブロック側に、より伝わり難くなり、内燃エンジン冷却
系の能力の低下を防ぎ、一方で、触媒コンバータの効率
の良い活性化を図ることができる。

【００３４】又、請求項４の発明によれば、上記連結フ
ランジ部を、シール性のある材料にて形成し、該連結フ
ランジ部を、シリンダブロックに当接させて取り付けた
もので、ガスケットが不要になる分、部品点数を増やす
ことなく、排ガスからシリンダヘッド、シリンダブロッ
ク側への熱の伝わりが抑えられ、内燃エンジン冷却系の
能力の低下を防ぎ、一方で、効率の良い触媒コンバータ
の活性化を図ることができる。又、ガスケットがない
分、二重管排気マニホールドとシリンダヘッドとの位置
合わせが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の二重管排気マニホールド２０
を示す断面図である。

【図２】連結部材２６の形状を示す斜視図である。

【図３】二重管排気マニホールド２０の形状を示す側面
図である。

【図４】二重管排気マニホールド２０の形状を示す平面
図である。

【図５】本実施形態の二重管排気マニホールド２０が適
用された内燃エンジンの吸気系／排気系の構成を示す説
明図である。

【図６】第１の実施形態の変形例に係る二重管排気マニ
ホールドの構造を示す断面図である。

【図７】第２の実施形態の二重管排気マニホールド３０
を内燃エンジン１のシリンダヘッド１Ａに取り付けた状
態を示す断面図である。

【図８】従来の二重管排気マニホールド１０を内燃エン
ジン１のシリンダヘッド１Ａに取り付けた状態を示す断
面図である。

【符号の説明】

１内燃エンジン１Ａシリンダヘッド１Ｂシリンダブロック２，２’ ガスケット２１，２５取付フランジ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ枝管２３幹管２６，３６連結部材２６Ａ，３６Ａ連結管部２６Ｂ，３６Ｂ連結フランジ部２８内管２８Ａ開口部２９外管２９Ａ開口部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃エンジン（１）のシリンダヘッド
（１Ａ）に設けられた複数の排気ポートに夫々接続され
る複数の枝管（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）と、これらの
枝管（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）を集合する幹管（２
３）とからなり、これらの枝管（２２Ａ，２２Ｂ，２２
Ｃ）と幹管（２３）とは内管（２８）と外管（２９）が
離間して配設されてなる中空状の二重管構造をなすと共
に、上記外管（２９）の一方の開口部（２９Ａ）に、内
燃エンジン（１）のシリンダヘッド（１Ａ）に取り付け
られる取付フランジ（２１）が固着された内燃エンジン
の二重管排気マニホールド（２０）において、少なくとも一つの枝管（２２Ｃ）は、環状の連結フランジ部（２６Ｂ，３６Ｂ）と、その開口
内周から下方に垂下する筒状の連結管部（２６Ａ，３６
Ａ）とからなり、連結フランジ部（２６Ｂ，３６Ｂ）
は、上記フランジ（２１）とシリンダヘッド（１Ａ）と
の間に介在される一方、連結管部（２６Ａ，３６Ａ）は
内管（２８）の開口部（２８Ａ）に固着され、かつ、こ
の内管（２８）の開口部（２８Ａ）と外管（２９）の開
口部（２９Ａ）とが互いに離間するように設置されてな
る連結部材（２６，３６）を介して上記シリンダヘッド
（１Ａ）に取付けられることを特徴とする内燃エンジン
の二重管排気マニホールド。
【請求項２】上記連結フランジ部（２６Ｂ）は、シリ
ンダヘッド（１Ａ）にガスケット（２）を介して取り付
けられてなることを特徴とする請求項１に記載の内燃エ
ンジンの二重管排気マニホールド。
【請求項３】上記連結フランジ部（２６Ｂ）は、取付
フランジ（２１）にガスケット（２’）を介して取り付
けられてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の
内燃エンジンの二重管排気マニホールド。
【請求項４】上記連結フランジ部（３６Ｂ）は、シー
ル性のある材料にて形成され、該連結フランジ部（３６
Ｂ）は、シリンダブロック（１Ａ）に当接されて取り付
けられてなることを特徴とする請求項１に記載の内燃エ
ンジンの二重管排気マニホールド。