JPH1162575A - 内燃機関の排気管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外管からの放射音の発生につながる振動伝達系
に改良を加えてステンレス製二重管式排気管における異
音を低減することができるようにする。 【解決手段】エキゾーストマニホールドは、フランジ４
に固定された内管７と、その外方に配置された外管８と
を具備している。内管７と外管８との連結箇所におい
て、内管７の外周面に、長手方向にスリットを有する支
持パイプ９を面接触する状態で嵌め込まれるとともに、
支持パイプ９の外周面に外管８を面接触する状態で嵌め
込まれている。内管７において排気ガスの脈動にて振動
するが、その振動は支持パイプ９における面接触部分に
て摩擦減衰して外管８に伝えられ、外管８からの放射音
の発生が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の排気
管に関し、特にエキゾーストマニホールドに適用すると
好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジン排気管であるエキゾーストマニ
ホールドが、排気ガス規制、高耐熱性、軽量化等の要求
から、従来の鋳鉄製エキゾーストマニホールドからステ
ンレス（ＳＵＳ）製エキゾーストマニホールドに材質変
更が行われた。その結果、鋳鉄製では発生しなかったス
テンレス製特有の１ｋＨｚ以上の高周波異音（放射音）
の発生が問題となった。また、触媒の暖機性を高めるた
めに二重管構造としたステンレスエキゾーストマニホー
ルドが主流となりつつある。

【０００３】図２３には二重管ステンレスエキゾースト
マニホールドの一例を示す。図２４には図２３のXXIV−
XXIV断面図を示す。エキゾーストマニホールド１００
は、内管１０１と外管１０２の二重管構造をなし、各気
筒毎の排気ガスが導入される集合前パイプ部１０３と各
パイプ部１０３が集合する集合部１０４を有している。
パイプ部１０３の端部において内管１０１と外管１０２
がフランジ１０５に溶接等により固定され、また、集合
部１０４の端部において内管１０１と外管１０２がフラ
ンジ１０６に溶接等により固定されている。エキゾース
トマニホールド１００はエンジンブロックにフランジ１
０５を用いてボルト固定されるとともに、フロントパイ
プ１０７にフランジ１０６を用いてボルト固定される。

【０００４】そして、エンジンブロック内の各気筒にお
いて爆発直後に発生する排気ガスは、それぞれフランジ
１０５からエキゾーストマニホールド１００の気筒毎の
パイプ部１０３内を流れ、集合部１０４でそれぞれの排
気ガスが合流し、フロントパイプ１０７へ排出されマフ
ラーへと排出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この構造の
二重管ステンレスエキゾーストマニホールドでは、一重
管のステンレスエキゾーストマニホールドに比べ高周波
異音が増加することがある。

【０００６】つまり、図２５に示すように、高周波異音
が発生するメカニズムは、エンジン爆発直後に発生する
管内圧力脈動が、内管１０１の曲がり部の内壁を加振
し、そこが加振源となりその振動が内管１０１全体に伝
達し、高周波音を発生している。また、内管１０１と外
管１０２はフランジ１０５，１０６に溶接等によって固
定されているため、内管１０１で発生した振動は、フラ
ンジ１０５，１０６に伝達し、さらに外管１０２全体に
振動が伝達するため外管１０２全体から高周波の異音が
発生している。

【０００７】この高周波異音発生メカニズムより、外管
１０２から発生する高周波異音を低減させるためには、
内管１０１で発生した振動を外管１０２に伝達させない
構造にすることが求められる。

【０００８】そこで、この発明の目的は、外管からの放
射音の発生につながる振動伝達系に改良を加えてステン
レス製二重管式排気管における異音を低減することがで
きるようにする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の内燃機
関の排気管は、内管の外周面に、長手方向にスリットを
有する支持パイプを面接触する状態で嵌め込むととも
に、支持パイプの外周面に外管を面接触する状態で嵌め
込んだことを特徴としている。

【００１０】よって、内管において排気ガスの脈動にて
振動するが、その振動は支持パイプにおける面接触部分
にて摩擦減衰して外管に伝えられる。このように、外管
からの放射音の発生につながる振動伝達系に改良を加え
てステンレス製二重管式排気管における異音が低減され
る。

【００１１】請求項２に記載の内燃機関の排気管は、外
管の端部の内周面に面接触する支持パイプを、フランジ
に固定したことを特徴としている。よって、内管におい
て排気ガスの脈動にて振動するが、その振動は支持パイ
プにおける面接触部分にて摩擦減衰して外管に伝えられ
る。このように、外管からの放射音の発生につながる振
動伝達系に改良を加えてステンレス製二重管式排気管に
おける異音が低減される。

【００１２】請求項３に記載の内燃機関の排気管は、外
管の端部の外周面に面接触する支持パイプを、フランジ
に固定したことを特徴としている。よって、内管におい
て排気ガスの脈動にて振動するが、その振動は支持パイ
プにおける面接触部分にて摩擦減衰して外管に伝えられ
る。このように、外管からの放射音の発生につながる振
動伝達系に改良を加えてステンレス二重管式排気管にお
ける異音が低減される。

【００１３】請求項４に記載の最中タイプの二重管ステ
ンレスエキゾーストマニホールドは、外管と内管との間
にフローティング用充填材を配置し、内管をフローティ
ングさせたことを特徴としている。

【００１４】よって、内管において排気ガスの脈動にて
振動するが、内管がフローティング状態となっているの
で外管への伝達が遮断される。このように、外管からの
放射音の発生につながる振動伝達系に改良を加えてステ
ンレス製二重管式排気管における異音が低減される。

【００１５】請求項５に記載の最中タイプの二重管ステ
ンレスエキゾーストマニホールドは、並設された各気筒
毎の集合前パイプ部におけるパイプ部列での内部気筒に
おける内管と外管の間にフローティング用充填材を配置
し、パイプ部列での内部気筒における内管をフローティ
ングさせたことを特徴としている。

【００１６】よって、パイプ部列での内部気筒における
内管において排気ガスの脈動にて振動するが、パイプ部
列での内部気筒における内管がフローティング状態とな
っているので外管への伝達が遮断される。このように、
外管からの放射音の発生につながる振動伝達系に改良を
加えてステンレス製二重管式排気管における異音が低減
される。

【００１７】請求項６に記載の最中タイプの二重管ステ
ンレスエキゾーストマニホールドは、内管の先端部に外
周側に延びるフランジ部を設け、このフランジ部をフラ
ンジと被装着部材との間に挟持し、内管をフローティン
グさせたことを特徴としている。

【００１８】よって、内管において排気ガスの脈動にて
振動するが、内管がフローティング状態となっているの
で振動が外管に伝わりにくい。このように、外管からの
放射音の発生につながる振動伝達系に改良を加えてステ
ンレス製二重管式排気管における異音が低減される。

【００１９】請求項７に記載の最中タイプの二重管ステ
ンレスエキゾーストマニホールドは、径の異なるパイプ
を面接触した状態で積層した積層板パイプにおける最も
内側のパイプに内管を固定するとともに、最も外側のパ
イプに外管またはフランジを固定したことを特徴として
いる。

【００２０】よって、内管において排気ガスの脈動にて
振動するが、その振動は積層板パイプにおける面接触部
分にて摩擦減衰して外管に伝えられる。このように、外
管からの放射音の発生につながる振動伝達系に改良を加
えてステンレス製二重管式排気管における異音が低減さ
れる。

【００２１】請求項８に記載の最中タイプの二重管ステ
ンレスエキゾーストマニホールドは、ワイヤーメッシュ
をパイプ状にしたワイヤーメッシュパイプにおける内周
面に内管を配置するとともに外周面に外管を配置したこ
とを特徴としている。

【００２２】よって、内管において排気ガスの脈動にて
振動するが、その振動はワイヤーメッシュパイプとの接
触部分にて摩擦減衰して外管に伝えられる。このよう
に、外管からの放射音の発生につながる振動伝達系に改
良を加えてステンレス製二重管式排気管における異音が
低減される。

【００２３】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。

【００２４】図１には本実施形態における二重管ステン
レスエキゾーストマニホールドの全体構造を示す。図２
には図１のII−II断面を示し、図３には図１のIII −II
I 断面を示す。

【００２５】この二重管ステンレスエキゾーストマニホ
ールド１は直列４気筒エンジンに装着されるものであ
る。このエキゾーストマニホールド１は、エンジン４気
筒に相当する４本のステンレス製パイプ部２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄと、そのパイプ部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが
全て一本に集合するステンレス製集合部３とで構成され
ている。パイプ部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは直列４気筒
エンジンにおける各気筒（図１において左からそれぞれ
♯１，♯２，♯３，♯４気筒）の排気ガスが導入される
ものである。４本のパイプ部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの
端部にはフランジ４が設けられ、フランジ４によりエン
ジンのシリンダヘッドに直接ボルトにて固定できるよう
になっている。また、集合部３の端部にはフランジ５が
設けられ、このフランジ５によりフロントパイプ６とボ
ルト締めにて固定され、ステンレスエキゾーストマニホ
ールド１がマフラー側に接続される。

【００２６】そして、直列４気筒エンジンの駆動により
各気筒から排気ガスが排気ポートを通して排出され、こ
の排気ガスがエキゾーストマニホールド１のパイプ部２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに導入され、パイプ部２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄを通り、集合部３で排気ガスが集合し、
その後、フロントパイプ６、マフラーへと排出される。

【００２７】また、このエキゾーストマニホールド１に
おいては、パイプ部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、図２に
示すように、内管７と外管８の二重管構造をなしてい
る。パイプ部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの端部において内
管７がフランジ４（５）に全周溶接で固定されている。

【００２８】図２に示すように、内管７の外周側と外管
８の内周側との間に支持パイプ９が配置され、外管８の
内周面は支持パイプ９の外周面と面接触しており、外管
８は支持パイプ９にて摩擦固定されている。つまり、内
管７の外周面に支持パイプ９が面接触する状態で嵌め込
まれるとともに、支持パイプ９の外周面に外管８が面接
触する状態で嵌め込まれている。

【００２９】支持パイプ９の詳細を図４に示す。支持パ
イプ９は、その長さが１００ｍｍ程度であり、長さ方向
に幅２ｍｍのスリット１０が形成されている。このスリ
ット１０により、内管７の外周側と支持パイプ９の内周
側を面接触させる際に、適度の摩擦が付与される。支持
パイプ９のスリットはフランジ４側で内管７と外管８か
ら出ている部分は排気ガスが漏れない処理を施してあ
る。

【００３０】次に、このように構成したエキゾーストマ
ニホールド１の作用について説明する。前述したように
直列４気筒エンジンの各気筒から排出された排気ガス
は、エキゾーストマニホールド１のパイプ部２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄを通り、集合部３にて集合し、フロント
パイプ６、マフラーへと排出される。

【００３１】このようにエキゾーストマニホールド１を
通過していくが、排気ガスがパイプ部２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄの曲がり部や集合部３に当たり、当該部位にお
いて排気脈動により高周波の振動が発生する。即ち、曲
がり部や集合部３が加振源となる。このように発生した
振動がパイプ部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの端部に伝達す
る。この際、外管８は支持パイプ９を介して内管７と連
結されているので、内管７で発生した振動が外管８に伝
わる際に、支持パイプ９と内管７、支持パイプ９と外管
８が互いに干渉しあい、高周波の振動は摩擦減衰し、そ
の後、外管８に伝達するため高周波異音の発生が低減す
る。

【００３２】このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 （イ）内管７の外周面に、長手方向にスリット１０を有
する支持パイプ９を面接触する状態で嵌め込むととも
に、支持パイプ９の外周面に外管８を面接触する状態で
嵌め込むことにより、内管７と外管８とを連結したの
で、内管７において排気ガスの脈動にて振動するが、そ
の振動は支持パイプ９における面接触部分にて摩擦減衰
して外管８に伝えられる。よって、外管８からの放射音
の発生が抑制できる。 （第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００３３】図５に、本実施形態の二重管ステンレスエ
キゾーストマニホールドの断面図を示し、図５は前述の
図２に代わるものである。外管８の内周側において支持
パイプ１５をフランジ４に全周溶接にて固定し、外管８
を連結支持している。この支持方法により内管７で発生
した振動はフランジ４を介し外管８に伝達するが、外管
８の内周面と支持パイプ１５の外周面での摩擦により振
動は減衰され、減衰直後の振動のみが外管８に伝達す
る。このことにより、外管８から放射される高周波異音
を低減することができる。

【００３４】このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 （イ）外管８の端部の内周面に面接触する支持パイプ１
５を、フランジ４に固定したので、内管７において排気
ガスの脈動にて振動するが、その振動は支持パイプ１５
における面接触部分にて摩擦減衰して外管８に伝えられ
る。よって、外管８からの放射音の発生を抑制できる。 （第３の実施の形態）次に、第３の実施の形態を、第２
の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００３５】図６に、本実施形態の二重管ステンレスエ
キゾーストマニホールドの断面図を示す。本実施形態
は、第２の実施の形態での支持パイプ１５と外管８の位
置を逆にしたものである。つまり、内管７と支持パイプ
１６はフランジ４に全周溶接にて固定され、支持パイプ
１６の内側に挿入された外管８と支持パイプ１６とを全
周溶接にて連結支持している。この支持パイプ１６の内
周面と外管８の外周面との間の接触面にて振動伝達が防
止され、高周波異音の発生が防止される。

【００３６】このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 （イ）外管８の端部の外周面に面接触する支持パイプ１
６を、フランジ４に固定したので、内管７において排気
ガスの脈動にて振動するが、その振動は支持パイプ１６
における面接触部分にて摩擦減衰して外管８に伝えられ
る。よって、外管８からの放射音の発生を抑制できる。 （第４の実施の形態）次に、第４の実施の形態を、第２
および第３の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００３７】図７に、本実施形態の二重管ステンレスエ
キゾーストマニホールドの断面図を示す。本例は、図
５，６の接触による減衰構造を外管８と内管７の双方に
持たせ、接触振動減衰効果を最大限に生かすことのでき
るようにしたものである。つまり、フランジ４に支持パ
イプ１７，１８を全周溶接にて固定し、支持パイプ１７
の外周面に内管７を嵌入し、また、支持パイプ１８の内
周側に外管８を嵌入し、それぞれ全周溶接にて連結支持
している。この構造により、内管７で発生した振動は、
フランジ４に伝達する際、内管７と支持パイプ１７との
接触面で高周波振動は減衰する。減衰した後の振動は外
管８と支持パイプ１８との摩擦面にて更に減衰し、その
後、外管８の全体に振動伝達する。そのため、外管８に
伝わる振動は低いものとなる。このようにして、外管８
全体から発生する高周波異音を低減することができる。 （第５の実施の形態）次に、第５の実施の形態を図面に
従って説明する。

【００３８】図８は、本実施形態における二重管ステン
レスエキゾーストマニホールド２１の全体構造図であ
り、図９には図８のIX−IX断面を示す。この二重管ステ
ンレスエキゾーストマニホールド２１は、最中タイプの
マニホールドであり、６気筒Ｖ型エンジンの右バンクに
装着される。この６気筒Ｖ型エンジンの左バンクにも同
様な構造を有する最中タイプの二重管ステンレスエキゾ
ーストマニホールドが装着されている。

【００３９】図９に示すように、エキゾーストマニホー
ルド２１は、二枚のステンレス鋼板材２２ａ，２２ｂを
型取りし、合わせ面を溶接することにより外管２３が形
成されている。図９において、ステンレス鋼板材２２ａ
は下側に配置され、ステンレス鋼板材２２ｂは上側に配
置される。外管２３の肉厚は２．８ｍｍである。また、
二枚のステンレス鋼板材２４ａ，２４ｂを型取りし、合
わせ面を溶接することにより内管２５が形成されてい
る。図９において、ステンレス鋼板材２４ａは下側に配
置され、ステンレス鋼板材２４ｂは上側に配置される。
内管２５の肉厚は０．８ｍｍである。

【００４０】外管２３と外管２５とによる二重管は、図
８に示すように、♯１気筒用の集合前パイプ部２６と♯
３気筒用の集合前パイプ部２７と♯５気筒用の集合前パ
イプ部２８とを有するとともに、１つの排出パイプ部２
９を有する。図９に示すように、パイプ部２７での外管
２３にはヘッドフランジ３１が溶接固定され、同様に、
パイプ部２６での外管２３にはヘッドフランジ３０が、
パイプ部２８での外管２３にはヘッドフランジ３２が、
パイプ部２９での外管２３にはフランジ３３がそれぞれ
溶接固定されている。より詳しくは、図８において右か
ら♯１、♯３、♯５気筒が位置し、左側に排出パイプ部
２９およびフランジ３３が位置している。

【００４１】そして、６気筒エンジンの駆動にて圧縮・
排出されるガスが♯１，３，５気筒から排気ポートを通
して排出され、この排気ガスがエキゾーストマニホール
ド２１のパイプ部２６，２７，２８を通り、集合してエ
キゾーストマニホールド２１のパイプ部２９から排出さ
れる。

【００４２】このように、エキゾーストマニホールド２
１は、二枚のステンレス鋼板材２４ａ，２４ｂを型取り
し、合わせ面を溶接することにより内管２５を形成する
とともに、二枚のステンレス鋼板材２２ａ，２２ｂを型
取りし、合わせ面を溶接することにより外管２３を形成
し、この外管２３をフランジ３０，３１，３２，３３に
固定した最中タイプの二重管ステンレスエキゾーストマ
ニホールドとなっている。また、外管２３の肉厚は２．
５ｍｍと厚く、強度を保つことができ、内管２５の肉厚
は０．８ｍｍと薄く、熱容量を小さくしてエンジン始動
時において下流に設けられる排気ガス浄化用触媒の温度
を早期に上昇させることができるようになっている。

【００４３】この二重管ステンレスエキゾーストマニホ
ールド２１においては、図９に示すように、内管２５が
フローティング構造となっている。つまり、ヘッドフラ
ンジ３０，３１，３２において内周部からパイプ部３４
が突設されている。内管２５はパイプ部３４と外管２３
との隙間に充填されたフローティング用充填材３５で固
定されている。フローティング用充填材３５には、例え
ば、耐熱セラミックウールを用いる。このようして内管
２５がフローティング状態で支持されている。

【００４４】図９においては♯３気筒のパイプ部２７を
示すが、他の気筒（♯１，５気筒）においても内管２５
をヘッドフランジ３０，３２に対しこの支持方法で固定
し、さらに、フランジ３３側での内管２５の固定方法も
同様の方法でフローティングさせている。

【００４５】次に、このように構成した最中タイプの二
重管ステンレスエキゾーストマニホールドの作用を説明
する。前述したように６気筒エンジンの各気筒から排出
された排気ガスは、エキゾーストマニホールド２１のパ
イプ部２６，２７，２８から入り集合してエキゾースト
マニホールド２１から排出され、クロスオーバーパイプ
にて左バンク用エキゾーストマニホールドからの排気と
集合し、その後、クロスオーバーパイプ、フロントパイ
プ、マフラーへと排出される。

【００４６】このようにして排気ガスがエキゾーストマ
ニホールド２１を通過していくが、排気ガスが突き当た
り部に当たり、当該部位において排気脈動により高周波
の振動が発生する。即ち、突き当たり部が加振源とな
る。このようにパイプ部２６，２７，２８に振動が発生
するが、その振動は、内管２５で発生した１ｋＨｚ以上
の高周波振動であり、この振動はヘッドフランジ３０，
３１，３２、フランジ３３には直接接触していないため
振動が伝達せず、外管２３で発生する振動はフローティ
ング構造としていない二重管ステンレスエキゾーストマ
ニホールドよりも低減することができ、発生する高周波
異音を低減できる。

【００４７】つまり、図１０，１１，１２に示す一般的
な最中タイプのエキゾーストマニホールドにおいては、
内管２５の振動がフランジ３１を通して外管２３に伝達
し、外管２３から高周波音が出てしまっていたが、本実
施形態では内管２５がフローティング状態であるので外
管２３に振動が伝達することなく外管２３からの高周波
音も低減される。

【００４８】このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 （イ）外管２３と内管２５との間にフローティング用充
填材３５を配置し、内管２５をフローティングさせたの
で、内管２５において排気ガスの脈動にて振動するが、
外管２３への伝達が遮断される。よって、外管２３から
の放射音の発生が抑制できる。 （第６の実施の形態）次に、第６の実施の形態を、第５
の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００４９】図１３は、第６の実施の形態における最中
タイプの二重管ステンレスエキゾーストマニホールドの
全体構成図であり、図１４には図１３のXIV −XIV 断面
を示す。

【００５０】前述の第５の実施の形態では内管２５を全
領域にわたりフローティングさせる支持構造としたが、
本実施形態の内管２５のフローティング方法は、♯３気
筒の内管４０のみをフローティングさせる構造としてい
る。

【００５１】詳しく説明すると、本例のエキゾーストマ
ニホールドの内管は、図１４に示すように、♯１気筒の
内管４１と♯３気筒の内管４０と♯５気筒の内管４２と
に３分割されており、♯１気筒の内管４１はヘッドフラ
ンジ３０に溶接固定され、♯５気筒の内管４２もヘッド
フランジ３２に溶接固定されているが、♯３気筒の内管
４０はヘッドフランジ３１に固定されておらず、フロー
ティング状態となっている。つまり、ヘッドフランジ３
１と♯３気筒の内管４０の先端は１〜２ｍｍ程度離され
ている。また、♯１気筒の内管４１における♯３気筒側
の端面と♯３気筒の内管４０における♯１気筒側の端面
とは、内外に折り曲げられたスライド構造となってい
る。同様に、♯５気筒の内管４２における♯３気筒側の
端面と♯３気筒の内管４０における♯５気筒側の端面と
は、内外に折り曲げられたスライド構造となっている。
このようにスライド構造にすることにより、熱応力を吸
収することができる。

【００５２】さらに、♯３気筒の内管４０は、内管４０
と外管２３の隙間に充填されたフローティング用充填材
４３によりフローティング支持されており、♯３気筒の
ヘッドフランジ３１および他の気筒の内管４１，４２と
は接触していない。そのため、♯３気筒の内管４０で発
生した振動は完全に遮断することができる。フローティ
ング用充填材４３には、例えば、耐熱セラミックウール
を用いる。

【００５３】以上の構造により、♯１、♯５気筒の内管
４１，４２で発生した振動は、振動伝達するものの、♯
３気筒の内管４０で発生した振動は振動絶縁できるた
め、外管２３で発生する振動は低減することができ、外
管２３から発生する高周波異音を低減することができ
る。

【００５４】このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 （イ）並設された各気筒毎の集合前パイプ部２６，２
７，２８におけるパイプ部列での内部気筒（♯３）にお
ける内管４０と外管２３の間にフローティング用充填材
４３を配置し、パイプ部列での内部気筒（♯３）におけ
る内管４０をフローティングさせたので、パイプ部列で
の内部気筒（♯３）における内管４０において排気ガス
の脈動にて振動するが、♯３気筒における外管２３への
伝達が遮断される。よって、外管２３からの放射音の発
生が抑制できる。 （第７の実施の形態）次に、第７の実施の形態を、第５
の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００５５】図１５には、第７の実施の形態における最
中タイプの二重管ステンレスエキゾーストマニホールド
の全体構成図を示す。図１６には図１５のXVI −XVI 断
面を示す。

【００５６】本実施の形態のエキゾーストマニホールド
は、ヘッドフランジを、内管２５を溶接固定するための
フランジ５０と外管２３を溶接固定するためのフランジ
５１とに分割し、内管２５をフローティングさせる構造
をとっている。

【００５７】この構造は♯１、３、５気筒のヘッドフラ
ンジ３０，３１，３２とフランジ３３に採用している。
図１６において、内管２５はヘッドフランジ５０に溶接
固定され、外管２３はヘッドフランジ５１に溶接固定さ
れている。また、ヘッドフランジ５０と５１の隙間には
フローティング用パッキン材５２が配置されている。さ
らに、エンジンブロックに対し外管２３のヘッドフラン
ジ５１をボルト５３で固定することにより、内管２５の
ヘッドフランジ５０も同様に締め付けられる。フローテ
ィング用パッキン材５２には、例えば、耐熱セラミック
ウールが用いられる。

【００５８】また、二重管ステンレスエキゾーストマニ
ホールドのガスの気密性は、外管２３のヘッドフランジ
５１とエンジンブロックとの隙間に締め付けられるガス
ケット５４にて確保され、ガス漏れが防止される。

【００５９】この構造により、内管２５で発生する振動
は図１０〜１２に示した従来構造と同レベルであり、内
管２５の振動がヘッドフランジ５０に伝達するが、ヘッ
ドフランジ５０と５１の隙間にフローティング用パッキ
ン材５２を介在しているため、その振動は外管２３に伝
達せず、内管２５での振動を遮断することができる。

【００６０】そうすることで外管２３で発生する振動が
低減でき、外管２３で発生する高周波異音を低減するこ
とができる。このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 （イ）取付用フランジを、内管２５を固定する内管用フ
ランジ５０と、外管２３を固定する外管用フランジ５１
とに分割し、両フランジ間にフローティング用パッキン
材５２を配置し、内管２５をフローティングさせた。つ
まり、内管２５の先端部に外周側に延びるフランジ部５
０を設け、このフランジ部５０をフランジ５１と被装着
部材（エンジンブロック）との間に挟持し、内管２５を
フローティングさせた。

【００６１】よって、内管２５において排気ガスの脈動
にて振動するが、内管２５がフローティング状態となっ
ているので振動が外管に伝わりにくい。よって、外管２
３からの放射音の発生が抑制できる。

【００６２】本実施形態の応用例を以下に述べる。内外
管２３，２５を溶接固定するフランジを分割する構造で
はなく、図１７に示すように、ヘッドフランジを分割と
せず、内管２５の先端部を曲げ加工してフランジ部５５
を形成し、フランジ部５５を、外管２３の固定用ヘッド
フランジ５１とエンジンブロックとの間に挟み込む構造
にする。そして、内管２５は、ヘッドフランジ５１を固
定するボルト５３で、エンジンブロックとヘッドフラン
ジ３１の締め付け力により固定される。また、二重管ス
テンレスエキゾーストマニホールドのガスの気密は、ガ
スケット５４にて保持される。

【００６３】あるいは、図１８に示すように、図１７の
内管２５のフローティング構造と同様の形状であり、か
つ、内管２５のフランジ部５５とヘッドフランジ５１と
の隙間にフローティング用パッキン材５６を配置する。
これによっても、内管２５で発生した振動を遮断するこ
とができ、外管２３で発生する振動を低減できる。フロ
ーティング用パッキン材５６には、材耐熱セラミックウ
ール等の耐熱や吸音材を用いる。 （第８の実施の形態）次に、第８の実施の形態を、第５
の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００６４】図１９には、第８の実施の形態における最
中タイプの二重管ステンレスエキゾーストマニホールド
の全体構成図を示す。図２０には図１９のXX−XX断面を
示す。

【００６５】本実施の形態のエキゾーストマニホールド
は、内管２５を、外管２３が直接溶接されたヘッドフラ
ンジ３０〜３３に溶接固定するのではなく、径の異なる
パイプを２〜４本積層して肉厚が２ｍｍ程度となった積
層板パイプ６０を用い、この積層板パイプ６０に内管２
５を溶接固定している。

【００６６】この積層板パイプ６０は、♯１、３、５気
筒のヘッドフランジ３０，３１，３２とフランジ３３の
内外管２３，２５の接合部に設けられる。また、図２０
において積層板パイプ６０の積層したパイプを、符号６
０ａ，６０ｂ，６０ｃにて示し、パイプ６０ａの径が最
も小さく、パイプ６０ｃの径が最も大きい。積層板パイ
プ６０のパイプ６０ｃは外管２３またはフランジ３０〜
３３に溶接固定され、内管２５は内側のパイプ６０ａに
全周溶接にて固定されている。ヘッドフランジ３１に外
管２３が全周溶接固定されている。このようにして、内
管２５と外管２３は一体構造となっている。

【００６７】この構造により、内管２５が排気圧力波に
て加振され振動が発生するがその振動は、図１０，１
１，１２に示した従来構造と同レベルであり、内管２５
の振動がヘッドフランジ３１に伝達する際、積層板パイ
プ６０の接触摩擦により高周波（１ｋＨｚ以上）の振動
は減衰し、内管２５で発生した振動が外管２３に伝わる
際に、減衰後の極わずかな振動のみが伝達する。その結
果、外管２３で発生する振動は低レベルとなり、発生す
る高周波異音を低減することができる。

【００６８】このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 （イ）径の異なるパイプ６０ａ，６０ｂ，６０ｃを面接
触した状態で積層した積層板パイプ６０における最も内
側のパイプ６０ａに内管２５を固定するとともに最も外
側のパイプ６０ｃに外管２３またはフランジ３０〜３３
を固定したので、内管２５において排気ガスの脈動にて
振動するが、その振動は積層板パイプ６０における面接
触部分にて摩擦減衰して外管２３に伝えられる。よっ
て、外管２３からの放射音の発生が抑制できる。 （第９の実施の形態）次に、第９実施の形態を、第５の
実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００６９】図２１は、第９の実施の形態における最中
タイプの二重管ステンレスエキゾーストマニホールドの
全体構成図であり、図２２には図２１のXXII−XXII断面
を示す。

【００７０】本実施の形態のエキゾーストマニホールド
は、内管２５を、外管２３が直接溶接されたフランジ３
０〜３３に溶接固定するのではなく、内外管２３，２５
の先端（フランジ３０〜３３付近）の隙間にワイヤーメ
ッシュをパイプ状にしたワイヤーメッシュパイプ７０を
配置し、このワイヤーメッシュパイプ７０にて内管２５
を連結支持している。

【００７１】この構造は♯１、３、５気筒のヘッドフラ
ンジ３０，３１，３２とフランジ３３の内外管２３，２
５の接合部に設けられる。ワイヤーメッシュパイプ７０
の外周面には外管２３が位置し、内管２５がワイヤーメ
ッシュパイプ７０の内周面に位置している。また、ワイ
ヤーメッシュパイプ７０と内管２５、ワイヤーメッシュ
パイプ７０と外管２３は互いの押しつけ力のみで固定さ
れており、溶接固定はされていない。この内管２５の固
定構造により、内管２５はフローティング状態となる。

【００７２】この構造により、内管２５は排気圧力波に
加振され発生する振動は、図１０〜１２に示した従来構
造と同レベルであり、内管２５の振動がフランジ３０〜
３３に伝達する際、ワイヤーメッシュパイプ７０との接
触摩擦により高周波（１ｋＨｚ以上）の振動は減衰し、
内管２５で発生した振動が外管２３に伝わる際に、減衰
後の極わずかな振動のみが伝達する。その結果、外管２
３で発生する振動は低レベルとなり、発生する高周波異
音を低減することができる。

【００７３】このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 （イ）ワイヤーメッシュをパイプ状にしたワイヤーメッ
シュパイプ７０における内周面に内管２５を配置すると
ともに外周面に外管２３を配置したので、内管２５にお
いて排気ガスの脈動にて振動するが、その振動はワイヤ
ーメッシュパイプ７０との接触部分にて摩擦減衰して外
管２３に伝えられる。よって、外管２３からの放射音の
発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態におけるステンレスエキゾ
ーストマニホールドの全体構成図。

【図２】 図１のII−II断面図。

【図３】 図１のIII −III 断面図。

【図４】 支持パイプを示す図。

【図５】 第２の実施の形態におけるステンレスエキゾ
ーストマニホールドの断面図。

【図６】 第３の実施の形態におけるステンレスエキゾ
ーストマニホールドの断面図。

【図７】 第４の実施の形態におけるステンレスエキゾ
ーストマニホールドの断面図。

【図８】 第５の実施の形態における最中タイプの二重
管ステンレスエキゾーストマニホールドの全体構成図。

【図９】 図８のIX−IX断面図。

【図１０】 比較のための最中タイプの二重管ステンレ
スエキゾーストマニホールドの全体構成図。

【図１１】 同じくステンレスエキゾーストマニホール
ドの全体構成図。

【図１２】 図１０のXII −XII 断面図。

【図１３】 第６の実施の形態のエキゾーストマニホー
ルドの全体構成図。

【図１４】 図１３のXIV −XIV 断面図。

【図１５】 第７の実施の形態のエキゾーストマニホー
ルドの全体構成図。

【図１６】 図１５のXVI −XVI 断面図。

【図１７】 第７の実施の形態の別例のエキゾーストマ
ニホールドの断面図。

【図１８】 第７の実施の形態の別例のエキゾーストマ
ニホールドの断面図。

【図１９】 第８の実施の形態のエキゾーストマニホー
ルドの全体構成図。

【図２０】 図１９のXX−XX断面図。

【図２１】 第９の実施の形態のエキゾーストマニホー
ルドの全体構成図。

【図２２】 図２１のXXII−XXII断面図。

【図２３】 従来のエキゾーストマニホールドの全体構
成図。

【図２４】 図２３のXXIV−XXIV断面図。

【図２５】 従来のエキゾーストマニホールドの作用説
明のための断面図。

【符号の説明】

４…フランジ、５…フランジ、７…内管、８…外管、９
…支持パイプ、１０…スリット、１５…支持パイプ、１
６…支持パイプ、２２ａ，２２ｂ…ステンレス鋼板材、
２３…外管、２４ａ，２４ｂ…ステンレス鋼板材、２５
…内管、３０，３１，３２…ヘッドフランジ、３３…フ
ランジ、３５…フローティング用充填材、４０…内管、
４３…フローティング用充填材、５０…フランジ、５１
…フランジ、５２…フローティング用パッキン材、６０
…積層板パイプ、７０…ワイヤーメッシュパイプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 憲一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 清水 光一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フランジに固定された内管と、その外方
   に配置された外管とを具備した内燃機関の排気管であっ
   て、 前記内管の外周面に、長手方向にスリットを有する支持
   パイプを面接触する状態で嵌め込むとともに、支持パイ
   プの外周面に前記外管を面接触する状態で嵌め込んだこ
   とを特徴とする内燃機関の排気管。
2. 【請求項２】 フランジに固定された内管と、その外方
   に配置された外管とを具備した内燃機関の排気管であっ
   て、 前記外管の端部の内周面に面接触する支持パイプを、前
   記フランジに固定したことを特徴とする内燃機関の排気
   管。
3. 【請求項３】 フランジに固定された内管と、その外方
   に配置された外管とを具備した内燃機関の排気管であっ
   て、 前記外管の端部の外周面に面接触する支持パイプを、前
   記フランジに固定したことを特徴とする内燃機関の排気
   管。
4. 【請求項４】 二枚のステンレス鋼板材を型取りし、合
   わせ面を溶接することにより内管を形成するとともに、
   二枚のステンレス鋼板材を型取りし、合わせ面を溶接す
   ることにより外管を形成し、この外管をフランジに固定
   した二重管ステンレスエキゾーストマニホールドにおい
   て、 外管と内管との間にフローティング用充填材を配置し、
   内管をフローティングさせたことを特徴とする内燃機関
   の排気管。
5. 【請求項５】 二枚のステンレス鋼板材を型取りし、合
   わせ面を溶接することにより内管を形成するとともに、
   二枚のステンレス鋼板材を型取りし、合わせ面を溶接す
   ることにより外管を形成し、この外管をフランジに固定
   した二重管ステンレスエキゾーストマニホールドにおい
   て、 並設された各気筒毎の集合前パイプ部におけるパイプ部
   列での内部気筒における内管と外管の間にフローティン
   グ用充填材を配置し、パイプ部列での内部気筒における
   内管をフローティングさせたことを特徴とする内燃機関
   の排気管。
6. 【請求項６】 二枚のステンレス鋼板材を型取りし、合
   わせ面を溶接することにより内管を形成するとともに、
   二枚のステンレス鋼板材を型取りし、合わせ面を溶接す
   ることにより外管を形成し、この外管をフランジに固定
   した二重管ステンレスエキゾーストマニホールドにおい
   て、 内管の先端部に外周側に延びるフランジ部を設け、この
   フランジ部を前記フランジと被装着部材との間に挟持
   し、内管をフローティングさせたことを特徴とする内燃
   機関の排気管。
7. 【請求項７】 二枚のステンレス鋼板材を型取りし、合
   わせ面を溶接することにより内管を形成するとともに、
   二枚のステンレス鋼板材を型取りし、合わせ面を溶接す
   ることにより外管を形成し、この外管をフランジに固定
   した二重管ステンレスエキゾーストマニホールドにおい
   て、 径の異なるパイプを面接触した状態で積層した積層板パ
   イプにおける最も内側のパイプに内管を固定するととも
   に、最も外側のパイプに外管またはフランジを固定した
   ことを特徴とする内燃機関の排気管。
8. 【請求項８】 二枚のステンレス鋼板材を型取りし、合
   わせ面を溶接することにより内管を形成するとともに、
   二枚のステンレス鋼板材を型取りし、合わせ面を溶接す
   ることにより外管を形成し、外管をフランジに固定した
   二重管ステンレスエキゾーストマニホールドにおいて、 ワイヤーメッシュをパイプ状にしたワイヤーメッシュパ
   イプにおける内周面に内管を配置するとともに外周面に
   外管を配置したことを特徴とする内燃機関の排気管。