JPH1018839A - Double pipe exhaust manifold - Google Patents

Double pipe exhaust manifold

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JPH1018839A
JPH1018839A JP17475396A JP17475396A JPH1018839A JP H1018839 A JPH1018839 A JP H1018839A JP 17475396 A JP17475396 A JP 17475396A JP 17475396 A JP17475396 A JP 17475396A JP H1018839 A JPH1018839 A JP H1018839A
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JP
Japan
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exhaust gas
exhaust
pipe
welded
inner cylinder
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JP17475396A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Fukae
康夫 深江
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Marelli Corp
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Calsonic Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent occurrence of a crack at welded portions, and prevent deterioration of a catalytic converter caused by exhaust gas of a high temperature during operation at a high speed. SOLUTION: In a double pipe manifold, each of a branch pipe 2, an exhaust gas collecting portion 3 and an exhaust pipe 4 comprises a double pipe constituted of an inner cylinder 5 and an outer cylinder 6 which are spaced apart from each other, thereby discharging collected exhaust gas to a catalytic converter disposed downstream. In this case, the inner and outer cylinders 5, 6 are formed of respective pairs of bisected pipes 8, 9 and 11, 12, which are bisected from upstream toward downstream. The pair of bisected pipes 8, 9 constituting the inner cylinder 5 are provided with a plurality of welded portions A, in which seams are partly welded to each other, and not-welded portions B, in which seams are not welded. The not-welded portions B are formed at least at a bending point of an exhaust gas passage, in which exhaust gas collides against the inner wall of the inner cylinder 5 at a predetermined angle, at an inlet end on a cylinder head side, and at an outlet end on an exhaust pipe side. The pair of bisected pipes 11, 12 constituting the outer cylinder 6 are welded to each other over the entire seams thereof.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のシリン
ダヘッドの複数の排気ポートから排出された排ガスを集
めて排気管に導くための二重管排気マニホールドに関す
る。
The present invention relates to a double pipe exhaust manifold for collecting exhaust gas discharged from a plurality of exhaust ports of a cylinder head of an internal combustion engine and guiding the exhaust gas to an exhaust pipe.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、内燃機関の排気マニホールドに
接続された排気管には、排ガスを浄化するための触媒コ
ンバータが設けられているが、この触媒コンバータは排
ガスの熱によってある温度以上にまで暖められないと浄
化機能を十分に発揮しえないため、運転開始時にはでき
るだけ温度が高い排ガスを触媒コンバータに送って触媒
コンバータを短時間のうちに暖める必要がある。しか
し、運転開始時には、排ガスの温度は低いため、シリン
ダヘッドの排気ポートから触媒コンバータに至るまでの
間にできるだけ排ガスの熱が奪われないようにすること
が望まれるが、排気マニホールドは、その管壁が厚いこ
とから熱容量が大きく温度が上昇しにくいため、運転開
始時には排気マニホールドと排ガスとの間の温度差が大
きく排ガスの熱が奪われやすかった。
2. Description of the Related Art Generally, an exhaust pipe connected to an exhaust manifold of an internal combustion engine is provided with a catalytic converter for purifying exhaust gas. This catalytic converter is heated to a certain temperature or more by heat of exhaust gas. If it is not, the purification function cannot be sufficiently exerted. Therefore, at the start of operation, it is necessary to send exhaust gas having the highest possible temperature to the catalytic converter to warm the catalytic converter in a short time. However, at the start of operation, since the temperature of the exhaust gas is low, it is desirable to minimize the exhaust gas heat from the exhaust port of the cylinder head to the catalytic converter. Since the wall is thick, the heat capacity is large and the temperature does not easily rise, so that the temperature difference between the exhaust manifold and the exhaust gas is large at the start of operation, and the heat of the exhaust gas is easily taken away.

【0003】そこで、これに対処すべく、例えば、特開
平6−200755号公報に記載されているように、シ
リンダヘッドの排気ポートに連通する排気マニホールド
の枝管と、枝管からの排ガスを集めて排気管に導く集合
管とを、それぞれ内筒と外筒とからなる二重管にして、
内筒を薄肉にすることにより、その熱容量を小さくして
排ガスの熱ができるだけ奪われないようにすることが行
われている。
To cope with this, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-200755, a branch pipe of an exhaust manifold communicating with an exhaust port of a cylinder head and exhaust gas from the branch pipe are collected. And the collecting pipe leading to the exhaust pipe is a double pipe consisting of an inner cylinder and an outer cylinder, respectively.
By reducing the thickness of the inner cylinder, its heat capacity is reduced so that heat of exhaust gas is not deprived as much as possible.

【0004】図3は、この種の二重管排気マニホールド
Mを示すもので、図示しないシリンダヘッドの排気ポー
トに連通するように上流側へ突出する複数の枝管aと、
各枝管aを介して流入した排気を集合する排ガス集合部
bと、排ガス集合部bに集合した排気を後流に設けた触
媒コンバータに排出する排出管cとを有する。枝管aと
排出管cの端部には、フランジdが設けてある。この二
重管排気マニホールドMは、内筒eと外筒fとを相互に
間隔をおいて配置した二重管からなる。
FIG. 3 shows a double pipe exhaust manifold M of this type, which includes a plurality of branch pipes a projecting upstream so as to communicate with an exhaust port of a cylinder head (not shown).
It has an exhaust gas collecting part b for collecting the exhaust gas flowing through each branch pipe a, and an exhaust pipe c for discharging the exhaust gas collected in the exhaust gas collecting part b to a catalytic converter provided downstream. The ends of the branch pipe a and the discharge pipe c are provided with a flange d. This double-pipe exhaust manifold M is composed of a double pipe in which an inner cylinder e and an outer cylinder f are arranged at a distance from each other.

【0005】ところで、二重管排気マニホールドMで
は、上記のように、内筒e、gと外筒f、hとの二重管
によって形成されているが、通常、この内筒e、gと外
筒f、hとは、図4に示すように、上流側から下流側に
向かって二つ割りにした一対の半割管iを、最中合わせ
してその継目を溶接で溶着することにより作られてい
る。
As described above, the double-pipe exhaust manifold M is formed by the double pipes of the inner cylinders e and g and the outer cylinders f and h. As shown in FIG. 4, the outer cylinders f and h are formed by welding a pair of half pipes i divided in two from the upstream side to the downstream side and welding the seam by welding. ing.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、二重管
排気マニホールドMでは、通常、内筒e、gは、一対の
半割管iを溶接で結合することにより作られているが、
従来では一対の半割管iの軸方向にのびる継目の全長に
わたって溶接を行っていたため、次のような問題があっ
た。
As described above, in the double pipe exhaust manifold M, the inner cylinders e and g are usually formed by connecting a pair of half pipes i by welding.
Conventionally, since welding is performed over the entire length of the joint extending in the axial direction of the pair of half pipes i, there are the following problems.

【0007】すなわち、二重管排気マニホールドMは運
転時にかなりの高温になるため、熱膨張によって内筒
e、gが熱変形し、溶着部に熱応力が生ずるが、これが
原因で溶着部に亀裂が発生していた。この溶着部の亀裂
は、特に、排気ポートから枝管aに流入した排ガスが、
排ガス集合部bの内壁に衝突するようにあたる部位j、
すなわち排ガスの流路が屈曲する部位jで顕著である。
That is, since the double-pipe exhaust manifold M becomes extremely hot during operation, the inner tubes e and g are thermally deformed due to thermal expansion, and thermal stress is generated in the welded portion. This causes a crack in the welded portion. Had occurred. The cracks in the welded portion are particularly caused by the exhaust gas flowing into the branch pipe a from the exhaust port.
A portion j that collides with the inner wall of the exhaust gas collecting portion b;
That is, it is remarkable at the portion j where the flow path of the exhaust gas is bent.

【0008】そこで、本発明の目的は、内筒に非溶着部
を設けることにより、溶着部の亀裂の発生を未然に防止
しうる二重管排気マニホールドを提供することにある。
本発明の他の目的は、定常運転時、特に高速運転時にお
いて高温の排ガスに起因する触媒コンバータの劣化を未
然に防止しうる二重管排気マニホールドを提供すること
にある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a double-pipe exhaust manifold which can prevent the occurrence of cracks in the welded portion by providing a non-welded portion in the inner cylinder.
Another object of the present invention is to provide a double-pipe exhaust manifold capable of preventing deterioration of a catalytic converter caused by high-temperature exhaust gas during steady-state operation, particularly during high-speed operation.

【0009】本発明のさらなる他の目的は、内筒の溶接
箇所を少なくして組立を容易にすることができる二重管
排気マニホールドを提供することにある。
It is still another object of the present invention to provide a double pipe exhaust manifold which can reduce the number of welds in the inner cylinder and facilitate assembly.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
内燃機関のシリンダヘッドの複数の排気ポートにそれぞ
れ連通するように上流側に突出形成された枝管と、各枝
管を介して流入した排気を集合する排ガス集合部と、集
合した排気を下流側に排出する排出管とを備え、これら
を、内筒と外筒とを相互に間隔をおいて配置した二重管
で構成し、集合した排気を下流側に設けた触媒コンバー
タに排出する二重管排気マニホールドにおいて、内筒と
外筒は、上流側から下流側に向かって二つ割りにされた
一対の半割管からなり、内筒を構成する一対の半割管
は、その継目を部分溶接した複数の溶着部と、溶接がな
されない非溶着部とを有し、かつこの非溶着部は、少な
くとも内筒の内壁に角度をもって排ガスが当たる排ガス
流路の屈曲点と、シリンダヘッド側の入口端部と排気管
側の出口端部とに設けられ、外筒を構成する一対の半割
管は、その継目がその全長にわたって溶接されているこ
とを特徴とするものである。
According to the first aspect of the present invention,
A branch pipe protruding upstream so as to communicate with each of a plurality of exhaust ports of a cylinder head of the internal combustion engine; an exhaust gas collecting portion for collecting exhaust gas flowing through each branch pipe; And a discharge pipe for discharging the collected exhaust gas to a catalytic converter provided on the downstream side. In the pipe exhaust manifold, the inner cylinder and the outer cylinder are composed of a pair of half tubes divided into two from the upstream side to the downstream side, and the pair of half tubes constituting the inner cylinder is partially welded at a joint thereof. It has a plurality of welded portions and a non-welded portion where welding is not performed, and the non-welded portion has at least a bending point of an exhaust gas flow path where exhaust gas hits the inner wall of the inner cylinder at an angle, and an inlet end on the cylinder head side. Section and the outlet end on the exhaust pipe side. Are a pair of half tube constituting the outer tube is characterized in that the seam is welded over its entire length.

【0011】(作用)請求項1記載の発明では、シリン
ダヘッドの排気ポートから流出した排ガスは各枝管を介
して排ガス集合部に流入し、さらに排出管を通って排気
管に流出する。運転開始時には、排ガスの温度は低い
が、内筒は薄肉であるから熱容量が小さく、したがって
排ガスの温度低下はわずかである。このため、排気管に
設けられた触媒コンバータは排ガスの熱によって短時間
のうちに暖められる。
(Function) In the first aspect of the present invention, the exhaust gas flowing out of the exhaust port of the cylinder head flows into the exhaust gas collecting portion through each branch pipe, and further flows out of the exhaust pipe through the discharge pipe. At the start of the operation, the temperature of the exhaust gas is low, but the heat capacity is small because the inner cylinder is thin, so that the temperature of the exhaust gas decreases only slightly. For this reason, the catalytic converter provided in the exhaust pipe is heated in a short time by the heat of the exhaust gas.

【0012】排ガスの温度は、運転開始から時間が経過
するにつれて上昇し、この排ガスの熱により内筒は熱膨
張する。しかし、この熱膨張は、内筒の非溶着部の可撓
性によって吸収されるため、内筒の溶着部に亀裂が発生
するおそれはほとんどない。このような熱膨張は、特に
高温の雰囲気にさらされる部位、すなわち枝管の流入口
と対向する部位、これは排ガスの流路が屈曲する箇所で
もあるが、この部位において顕著である。
The temperature of the exhaust gas increases as time elapses from the start of operation, and the heat of the exhaust gas causes the inner cylinder to thermally expand. However, since this thermal expansion is absorbed by the flexibility of the non-welded portion of the inner cylinder, there is almost no possibility that a crack is generated in the welded portion of the inner cylinder. Such a thermal expansion is particularly remarkable in a portion exposed to a high-temperature atmosphere, that is, a portion opposed to the inlet of the branch pipe, which is a portion where the flow path of the exhaust gas is bent.

【0013】しかし、この部位には、溶接がされていな
い非溶着部が位置しているため、高温の排ガスによる熱
膨張は吸収される。シリンダヘッドの排気ポートから枝
管に流入した排ガスのほとんどは、排ガス集合部から排
出管を経て排気管に流出するが、内筒の非溶着部はシー
ルされていないので、一部排ガスが外筒側へ漏出する場
合もある。しかし、外筒は、その継目が全長にわたって
溶接されているため、気密性が十分であり、したがって
排ガスが二重管排気マニホールドの外部に漏出すること
がない。
However, since a non-welded portion not welded is located at this portion, the thermal expansion due to the high-temperature exhaust gas is absorbed. Most of the exhaust gas that has flowed into the branch pipe from the exhaust port of the cylinder head flows out of the exhaust gas collecting section through the exhaust pipe to the exhaust pipe.However, since the non-welded part of the inner cylinder is not sealed, some exhaust gas It may leak to the side. However, since the outer cylinder is welded over its entire length, the outer cylinder has sufficient airtightness, so that exhaust gas does not leak outside the double pipe exhaust manifold.

【0014】排ガスの外筒側への漏出は、排ガスの温度
低下をもたらすことから、好ましくはないが、触媒温度
を逸速く上昇させたいコールドスタートにおけるアイド
リング時はエンジン回転も低く背圧も低いので、外筒側
への漏出はほとんど問題にならない。それよりも非溶着
部を設けることによる亀裂を防止する効果を得ることの
方が利益が大きく、しかも背圧が高く外筒側への漏出の
ある程度の発生が予想される長時間にわたる定常運転時
又は高速運転時には既に保温の必要はなく、外筒側への
漏出による熱の消費は逆に触媒コンバータの劣化を防止
するという利益をもたらす。
[0014] Leakage of the exhaust gas to the outer cylinder side is not preferable because it causes a decrease in the temperature of the exhaust gas. However, since the engine speed is low and the back pressure is low at the time of idling in a cold start in which it is desired to rapidly raise the catalyst temperature, it is low. Leakage to the outer cylinder side is hardly a problem. It is more profitable to obtain the effect of preventing cracks due to the provision of the non-welded part, and at the time of long-term steady operation where the back pressure is high and some leakage to the outer cylinder side is expected. Alternatively, at the time of high-speed operation, there is no need to keep the temperature, and heat consumption due to leakage to the outer cylinder side has the advantage of preventing deterioration of the catalytic converter.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る二重管排気マ
ニホールドを、図面に示す発明の実施の形態を参照しな
がら説明する。図1および図2において、二重管排気マ
ニホールド1は、複数の枝管2と排ガス集合部3と排出
管4とを備えており、それぞれの枝管2と排出管4の端
部には、フランジ10が設けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A double pipe exhaust manifold according to the present invention will be described below with reference to an embodiment shown in the drawings. In FIGS. 1 and 2, the double pipe exhaust manifold 1 includes a plurality of branch pipes 2, an exhaust gas collecting section 3, and a discharge pipe 4. A flange 10 is provided.

【0016】枝管2は、排ガス集合部3から分岐して上
流側に突出しており、それぞれフランジ10を介して図
示しないシリンダブロックの排気ポートに接続されてい
る。排出管4は、下流側に連設される図示しない排気管
に接続されていて、排ガス集合部3に流下した排気を排
気管に排出する。二重管排気マニホールド1は、内筒5
と外筒6とを互いに間隔をおいて配置した二重管で構成
されている。
The branch pipes 2 branch off from the exhaust gas collecting section 3 and protrude upstream, and are connected to the exhaust ports of a cylinder block (not shown) via flanges 10, respectively. The discharge pipe 4 is connected to an exhaust pipe (not shown) connected to the downstream side, and discharges exhaust gas flowing down to the exhaust gas collecting section 3 to the exhaust pipe. The double pipe exhaust manifold 1 has an inner cylinder 5
And the outer tube 6 are arranged at a distance from each other.

【0017】そして、この内筒5と外筒6との間の間隔
は、断熱層7となっている。この断熱層7は、単なる空
間でもよく、あるいは内筒5と外筒6との隙間に充填し
た断熱材でもよい。前者の場合には、空気が断熱層を構
成することになる。図2は、二重管排気マニホールド1
の枝管2の部分のI−I線に沿う断面図であり、この二
重管排気マニホールド1の場合は、断熱層7は空間とな
っている。
The space between the inner cylinder 5 and the outer cylinder 6 forms a heat insulating layer 7. The heat insulating layer 7 may be a simple space or a heat insulating material filled in a gap between the inner cylinder 5 and the outer cylinder 6. In the former case, the air forms the heat insulating layer. FIG. 2 shows a double pipe exhaust manifold 1
FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion of the branch pipe 2 taken along the line II. In the case of the double pipe exhaust manifold 1, the heat insulating layer 7 is a space.

【0018】なお、排出管4の部分のII-II線に沿う断
面図も図2と同一である。このように、内筒5と外筒6
との間に断熱層7を形成するのは、運転開始時に、でき
るだけ温度の高い排ガスが図示しない触媒コンバータに
流れるようにするために排ガスの温度低下を防止する必
要があるからである。
The sectional view of the portion of the discharge pipe 4 along the line II-II is the same as FIG. Thus, the inner cylinder 5 and the outer cylinder 6
The reason why the heat insulating layer 7 is formed in between the above is that at the start of the operation, it is necessary to prevent the temperature of the exhaust gas from lowering so that the exhaust gas having the highest possible temperature flows to the catalytic converter (not shown).

【0019】内筒5は、上流側から下流側に向かって二
つ割りにした一対の半割管8、9を、最中合わせするこ
とにより形成されている。この一対の半割管8、9の軸
方向にのびる継目は、複数の部位においてのみ溶接され
ている。すなわち、軸方向にのびる継目の数カ所のみが
スポット的に溶接されているだけである。なお、一対の
半割管8、9は、図4に示す従来の半割管iと同じ形状
構造をしている。
The inner cylinder 5 is formed by joining a pair of half pipes 8 and 9 divided in half from the upstream side to the downstream side. The joints extending in the axial direction of the pair of half pipes 8 and 9 are welded only at a plurality of portions. In other words, only a few joints extending in the axial direction are spot-welded. The pair of half tubes 8 and 9 have the same shape and structure as the conventional half tube i shown in FIG.

【0020】そして、スポット的に溶接をした溶着部A
は、内筒5の内壁に排ガスが角度をもってあたらないと
ころ、すなわち排ガスが内筒5の内壁に対して平行に流
れる部位Yに位置し、他方、溶接をしない非溶着部Bは
排ガスが内筒5の内壁に対して角度をもってあたる部位
Xと内筒5のシリンダヘッド側の入口端部に位置してい
る。
Then, the welded portion A which is spot-welded
Is located at a position where the exhaust gas does not strike the inner wall of the inner cylinder 5 at an angle, that is, at a portion Y where the exhaust gas flows parallel to the inner wall of the inner cylinder 5, while the non-welded portion B where welding is not performed 5 and an inlet end of the inner cylinder 5 on the cylinder head side.

【0021】このように、内筒5に非溶着部Bを設ける
のは、内筒5が熱膨張すると溶着部Aに熱応力が生じて
この部分に亀裂が発生するが、非溶着部Bがあるとこの
熱膨張が非溶着部Bの形状変形によって吸収されるた
め、溶着部Aに生ずる熱応力はごく小さく溶着部Aに亀
裂が発生するまでには至らないからであり、要するに内
筒5の熱膨張を吸収させるためである。
As described above, the reason why the non-welded portion B is provided in the inner cylinder 5 is that when the inner cylinder 5 thermally expands, a thermal stress is generated in the welded portion A and a crack is generated in this portion. If there is, this thermal expansion is absorbed by the shape deformation of the non-welded portion B, so that the thermal stress generated in the welded portion A is very small and does not reach the point where a crack is generated in the welded portion A. This is for absorbing the thermal expansion of.

【0022】また、溶着部Aを、排ガスが内筒5の内壁
に対して平行に流れる部位Yに選定したのは、排ガスが
内筒5の内壁に角度をもってあたる部位Xは、特に、内
筒5の熱膨張が大きく溶着部Aに亀裂が発生しやすいこ
とから、このような部位Xを避けるためである。一方、
外筒6も、内筒5と同様に、上流側から下流側に向かっ
て二つ割りにした一対の半割管11、12からなるが、
この一対の半割管11、12は、内筒5と異なって軸方
向にのびる継目の全長にわたって溶接することにより互
いに結合されている。図1中、外筒6の周縁部を太線で
示すCが溶接部を表す。
The reason why the welding portion A is selected as the portion Y where the exhaust gas flows in parallel to the inner wall of the inner cylinder 5 is that the portion X where the exhaust gas strikes the inner wall of the inner cylinder 5 at an angle is particularly suitable for the inner cylinder. This is to avoid such a portion X because the thermal expansion of No. 5 is large and a crack is easily generated in the welded portion A. on the other hand,
Similarly to the inner cylinder 5, the outer cylinder 6 also includes a pair of half tubes 11 and 12 divided into two from the upstream side to the downstream side.
The pair of half tubes 11 and 12 are connected to each other by welding over the entire length of the joint extending in the axial direction differently from the inner cylinder 5. In FIG. 1, C indicating a peripheral portion of the outer cylinder 6 by a thick line represents a welded portion.

【0023】すなわち、外筒6は、その継目が全長にわ
たって溶着されているため、気密性が十分に保たれてい
る。したがって、内筒5の溶接箇所を数カ所のみにする
ことにより、一対の半割管8、9間に非溶着部Bが存在
しても問題は生じない。排ガスが内筒5の非溶着部Bか
ら外筒6側へ漏出しても、外筒6は完全に気密保持され
ているため、排ガスが二重管排気マニホールド1の外部
に漏出することがないからである。
That is, since the outer cylinder 6 has its seam welded over its entire length, airtightness is sufficiently maintained. Therefore, no problem occurs even when the non-welded portion B exists between the pair of half pipes 8 and 9 by making the inner cylinder 5 have only a few welds. Even if the exhaust gas leaks from the non-welded portion B of the inner cylinder 5 to the outer cylinder 6 side, the exhaust gas does not leak outside the double pipe exhaust manifold 1 because the outer cylinder 6 is completely airtightly maintained. Because.

【0024】なお、内筒5の材質としては、例えば、1
8Crを組成とするSUS430(JIS規格)が代表
的であり、外筒6の材質としては、例えば、13Crを
組成とするSUS409、410(JIS規格)が代表
的である。また、二重管排気マニホールド1は、枝管2
と排ガス集合部3と排出管4とを一体成形によって形成
したものであるが、必ずしも一体成形である必要はな
く、別個に成形された枝管2と排ガス集合部3と排出管
4とを溶接によって結合したものであってもよい。
The material of the inner cylinder 5 is, for example, 1
SUS430 (JIS standard) having a composition of 8Cr is typical, and SUS409 and 410 (JIS standard) having a composition of 13Cr are typical examples of the material of the outer cylinder 6. In addition, the double pipe exhaust manifold 1 includes a branch pipe 2
And the exhaust gas collecting part 3 and the discharge pipe 4 are formed by integral molding. However, it is not always necessary to form the integral molding, and the separately formed branch pipe 2, the exhaust gas collecting part 3 and the discharge pipe 4 are welded. May be combined.

【0025】次に、本発明の実施の形態の作用について
述べる。図示しないシリンダヘッドの排気ポートから流
出した排ガスは、各枝管2から排ガス集合部3に流入
し、さらに排出管4から図示しない排気管に流出する。
運転開始時には、排ガスの温度は低いが、内筒5は薄肉
であるから熱容量が小さく、したがって内筒5による熱
吸収は少なく排ガスの温度低下はわずかである。このた
め、排気管に設けられた図示しない触媒コンバータは排
ガスの熱によって短時間のうちに暖められる。
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described. The exhaust gas flowing out of the exhaust port of the cylinder head (not shown) flows into the exhaust gas collecting section 3 from each branch pipe 2, and further flows out of the exhaust pipe 4 to an exhaust pipe (not shown).
At the start of the operation, the temperature of the exhaust gas is low, but the heat capacity is small because the inner cylinder 5 is thin, so that heat absorption by the inner cylinder 5 is small and the temperature of the exhaust gas is slightly reduced. Therefore, a catalytic converter (not shown) provided in the exhaust pipe is heated in a short time by the heat of the exhaust gas.

【0026】排ガスの温度は、運転開始から時間が経過
するにつれて上昇し、この排ガスの熱により内筒5は熱
膨張して熱変形しようとする。従来例のように、内筒の
継目がその全長にわたって溶接されていると、溶着部は
自由に熱変形することができず、内部に熱応力が生ず
る。そして、この熱応力が溶着部の溶接強度を上回る
と、溶着部に亀裂が発生することになる。
The temperature of the exhaust gas rises as time elapses from the start of operation, and the heat of the exhaust gas causes the inner cylinder 5 to thermally expand and deform. If the joint of the inner cylinder is welded over its entire length as in the conventional example, the welded portion cannot be thermally deformed freely, and thermal stress is generated inside. When the thermal stress exceeds the welding strength of the welded portion, a crack is generated in the welded portion.

【0027】しかし、本発明の実施の形態では、この熱
膨張は、内筒5の非溶着部Bにおける形状変形として吸
収されるので、溶着部Aに集中することが避けられ、内
筒5の溶着部Aに亀裂が発生するおそれはほとんどな
い。このような熱膨張は、図示しないシリンダヘッドの
排気ポートから枝管2に流入した排ガスによって直撃さ
れる排ガス集合部3の部位Xのような、特に高温の雰囲
気にさらされる部位、すなわち排ガスの流路が屈曲する
部位Xにおいて顕著である。
However, in the embodiment of the present invention, this thermal expansion is absorbed as a shape deformation in the non-welded portion B of the inner cylinder 5, so that the thermal expansion is prevented from being concentrated on the welded portion A. There is almost no possibility that a crack is generated in the welded portion A. Such a thermal expansion is caused by a part exposed to a particularly high-temperature atmosphere, such as a part X of the exhaust gas collecting part 3 which is directly hit by exhaust gas flowing into the branch pipe 2 from an exhaust port (not shown) of the cylinder head. This is remarkable at a portion X where the road is bent.

【0028】しかし、この部位Xには溶接がされていな
い非溶着部Bが位置しているため、排ガスが直撃する部
位Xにおける熱膨張は、非溶着部Bの熱変形として吸収
される。ところで、シリンダヘッドの排気ポートから内
筒5に流入した排ガスのほとんどは、図示しない排気管
に流出するが、内筒5には非溶着部Bが設けられている
ので、排ガスの一部は、この非溶着部Bから外筒6側へ
に流出する。しかし、外筒6はその継目が全長にわたっ
て溶接されているため気密性が十分であり、したがって
排ガスが二重管排気マニホールド1の外部に漏出するこ
とがない。
However, since the non-welded portion B, which is not welded, is located at the portion X, the thermal expansion at the portion X where the exhaust gas hits directly is absorbed as thermal deformation of the non-welded portion B. Most of the exhaust gas flowing into the inner cylinder 5 from the exhaust port of the cylinder head flows out to an exhaust pipe (not shown). However, since the inner cylinder 5 is provided with the non-welded portion B, a part of the exhaust gas is The non-welded portion B flows out to the outer cylinder 6 side. However, since the joint of the outer cylinder 6 is welded over the entire length, the outer cylinder 6 has sufficient airtightness, so that the exhaust gas does not leak outside the double pipe exhaust manifold 1.

【0029】なお、非溶着部Bから一部排気が外筒6側
へ漏出することは排気温度を低下させることになるが、
排気温度を可及的に保持して触媒コンバータに導入した
い運転回転時においては、エンジン回転は、アイドリン
グ状態であるので、排気量が少なく、板厚部と板厚部と
が突き合わせ状態の非溶着部Bであっても、ここから外
筒6側へ漏出する排気はほとんどない。
It is to be noted that a part of the exhaust gas leaking from the non-welded portion B toward the outer cylinder 6 lowers the exhaust gas temperature.
At the time of operation rotation where it is desired to introduce exhaust gas into the catalytic converter while maintaining the exhaust temperature as much as possible, since the engine rotation is in an idling state, the amount of exhaust is small, and the non-welded state in which the plate-thickness portion abuts the plate-thickness portion Even in the part B, there is almost no exhaust gas leaking from here to the outer cylinder 6 side.

【0030】一方、エンジン定常運転時点では、触媒コ
ンバータは、既に活性化温度まで上昇しているので、エ
ンジンの定常運転に伴い排気量が増大して、そのため外
筒6側へ漏出する排気が増大してその分排気温度が低下
しても、何ら問題にはならない。触媒コンバータは、一
定以上の温度になるとかえって触媒の劣化を早め耐久性
を低下させるので、むしろ排気温度は低下させる方が好
ましい。
On the other hand, at the time of engine steady operation, since the catalytic converter has already risen to the activation temperature, the amount of exhaust gas increases with the steady operation of the engine, so that the amount of exhaust gas leaking to the outer cylinder 6 increases. Even if the exhaust gas temperature is reduced by that amount, there is no problem. Since the catalytic converter accelerates catalyst deterioration and lowers durability when the temperature reaches a certain level or more, it is preferable to lower the exhaust gas temperature.

【0031】さらに、内筒5の溶接箇所が数カ所である
ため、二重管排気マニホールド1の組立が容易であり、
しかも溶着部Aは排ガスが内筒5の内壁に角度をもって
あたらない部位Yに設けられているから、溶着部Aに亀
裂が生じにくく、したがって耐久性が損なわれることが
ない。以上説明したように、本発明の実施の形態では、
内筒5に非溶着部Bを設けたので、排気による内筒5の
熱膨張が非溶着部Bの形状変形により吸収されることに
なり、したがって溶着部Aにおける熱応力が緩和され、
その結果溶着部Aの亀裂の発生が未然に防止されること
になる。
Further, since the inner cylinder 5 is welded at several locations, the double pipe exhaust manifold 1 can be easily assembled.
In addition, since the welded portion A is provided at the portion Y where the exhaust gas does not contact the inner wall of the inner cylinder 5 at an angle, cracks are less likely to be generated at the welded portion A, and thus the durability is not impaired. As described above, in the embodiment of the present invention,
Since the non-welded portion B is provided in the inner cylinder 5, the thermal expansion of the inner cylinder 5 due to exhaustion is absorbed by the shape deformation of the non-welded portion B, so that the thermal stress in the welded portion A is reduced.
As a result, the occurrence of cracks in the welded portion A is prevented.

【0032】また、非溶着部Bを設けたことにより、運
転開始時のようなアイドリング運転では影響ないが、エ
ンジン定常運転時のように排気量が増大するとともに排
気温度も高い状態では、非溶着部Bから排ガスが外筒6
側へ漏出することにより排ガスの温度が低下するため、
定常運転時、特に高速運転時において高温の排ガスに起
因する触媒コンバータの劣化が防止される。
The provision of the non-welded portion B has no effect on idling operation such as at the start of operation. However, when the exhaust amount is increased and the exhaust temperature is high as in the steady engine operation, the non-welded portion B is not affected. Exhaust gas from part B
Because the temperature of the exhaust gas decreases by leaking to the side,
During steady-state operation, particularly during high-speed operation, deterioration of the catalytic converter due to high-temperature exhaust gas is prevented.

【0033】[0033]

【発明の効果】請求項1記載の発明では、内筒に非溶着
部を設けたので、排気熱による内筒の熱膨張が非溶着部
での形状変形により吸収されることになり、したがって
溶着部における熱応力が緩和され、その結果溶着部の亀
裂の発生が未然に防止されることになる。
According to the first aspect of the present invention, since the non-welded portion is provided in the inner cylinder, the thermal expansion of the inner cylinder due to the exhaust heat is absorbed by the shape deformation at the non-welded portion. The thermal stress in the portion is reduced, and as a result, the occurrence of cracks in the welded portion is prevented.

【0034】特に、内筒の継目は複数カ所において溶接
されているだけであるから熱膨張を容易に吸収し、しか
も溶着部は排ガスが平行に流れる部位、すなわち排ガス
が角度をもってあたらない部位に設けられているので、
亀裂の発生といった問題はほとんど生じない。また、定
常運転時、特に高速運転時において非溶着部から排ガス
が外筒側へ漏出することにより排ガスの温度が低下する
ため、高温の排ガスに起因する触媒コンバータの劣化が
防止される。
In particular, since the joint of the inner cylinder is welded only at a plurality of locations, thermal expansion is easily absorbed, and the welded portion is provided at a portion where the exhaust gas flows in parallel, that is, at a portion where the exhaust gas does not hit at an angle. Has been
Problems such as crack generation hardly occur. Further, at the time of steady operation, particularly at the time of high-speed operation, since the temperature of the exhaust gas is lowered by the exhaust gas leaking from the non-welded portion to the outer cylinder side, deterioration of the catalytic converter due to the high-temperature exhaust gas is prevented.

【0035】さらに、内筒の溶接箇所が数カ所であるた
め、二重管排気マニホールドの組立が容易であり、しか
も溶着部は排ガスが内筒の内壁に角度をもってあたらな
い部位に設けられているから溶着部に亀裂が生じにく
く、したがって溶接箇所が数カ所であっても耐久性が損
なわれることがない。
Further, since the inner cylinder has several welds, it is easy to assemble the double pipe exhaust manifold, and the welded portion is provided at a position where the exhaust gas does not hit the inner wall of the inner cylinder at an angle. Cracks are less likely to occur in the welded portion, so that durability is not impaired even if there are several welds.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の発明の実施の形態に係る二重管排気マ
ニホールドを示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing a double pipe exhaust manifold according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の〓−〓線(〓−〓線)に沿う断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line 〓-〓 (line 〓-〓) of FIG. 1;

【図3】従来の二重管排気マニホールドの正面図であ
る。
FIG. 3 is a front view of a conventional double pipe exhaust manifold.

【図4】図3に示す排気マニホールドを構成する半割管
の斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a half pipe constituting the exhaust manifold shown in FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 二重管排気マニホールド 2 枝管 3 排ガス集合部 4 排出管 5 内筒 6 外筒 8、9 内筒の半割管 11、12 外筒の半割管 A 内筒の溶着部 B 内筒の非溶着部 C 外筒の溶着部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Double pipe exhaust manifold 2 Branch pipe 3 Exhaust gas collecting part 4 Discharge pipe 5 Inner cylinder 6 Outer cylinder 8, 9 Half pipe of inner cylinder 11, 12 Half pipe of outer cylinder A Welding part of inner cylinder B Inner cylinder Non-welded part C Welded part of outer cylinder

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関のシリンダヘッドの複数の排気
ポートにそれぞれ連通するように上流側に突出形成され
た枝管(2)と、各枝管(2)を介して流入した排気を
集合する排ガス集合部(3)と、集合した排気を下流側
に排出する排出管(4)とを備え、これらを、内筒
(5)と外筒(6)とを相互に間隔をおいて配置した二
重管で構成し、集合した排気を下流側に設けた触媒コン
バータに排出する二重管排気マニホールドにおいて、 内筒(5)と外筒(6)は、上流側から下流側に向かっ
て二つ割りにされた一対の半割管(8、9、11、1
2)からなり、 内筒(5)を構成する一対の半割管(8、9)は、その
継目を部分溶接した複数の溶着部(A)と、溶接がなさ
れない非溶着部(B)とを有し、かつこの非溶着部
(B)は、少なくとも内筒(5)の内壁に角度をもって
排ガスが当たる排ガス流路の屈曲点と、シリンダヘッド
側の入口端部と排気管側の出口端部とに設けられ、 外筒(6)を構成する一対の半割管(11、12)は、
その継目がその全長にわたって溶接されていることを特
徴とする二重管排気マニホールド。
1. A branch pipe (2) projecting upstream so as to communicate with a plurality of exhaust ports of a cylinder head of an internal combustion engine, and exhaust gas flowing through each branch pipe (2) is collected. An exhaust gas collecting part (3) and a discharge pipe (4) for discharging the collected exhaust gas to the downstream side are provided, and these are arranged with an inner cylinder (5) and an outer cylinder (6) spaced from each other. In a double-pipe exhaust manifold configured with a double pipe and discharging the collected exhaust to a catalytic converter provided on the downstream side, the inner cylinder (5) and the outer cylinder (6) are divided into two parts from the upstream side to the downstream side. Halved pipes (8, 9, 11, 1)
The pair of half pipes (8, 9) constituting the inner cylinder (5) are composed of a plurality of welded portions (A) with partially welded joints thereof and a non-welded portion (B) where welding is not performed. And the non-welded portion (B) has at least an inflection point of the exhaust gas flow path at which the exhaust gas hits the inner wall of the inner cylinder (5) at an angle, an inlet end on the cylinder head side, and an outlet on the exhaust pipe side. A pair of half pipes (11, 12) provided at the end and constituting the outer cylinder (6) are:
A double pipe exhaust manifold characterized by its seams being welded over its entire length.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0929760A (en) * 1995-07-13 1997-02-04 Toyo Tire & Rubber Co Ltd Injection plug of synthetic resin foaming mold using air tube
KR20010028336A (en) * 1999-09-21 2001-04-06 이계안 A dual-pipe exhaust manifold of vehicles
JP2007182871A (en) * 2005-12-09 2007-07-19 Denso Corp Inlet and outlet piping structure of intercooler
KR20130131533A (en) * 2012-05-24 2013-12-04 현대자동차주식회사 The process for repairing ex-mani by brazing
JP2016065470A (en) * 2014-09-24 2016-04-28 マツダ株式会社 Exhaust device of multi-cylinder engine
JP2016113931A (en) * 2014-12-12 2016-06-23 マツダ株式会社 Exhaust device of multi-cylinder engine

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