JP2000248931A - 内燃機関の排気管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】溶接部位が排気ガスの流通経路に存在せず、か
つシリンダヘッドやヘッドフランジの小型化が可能な内
燃機関の排気管を提供する。 【解決手段】エキゾーストマニホルド１１は、外管１２
と、該外管１２の内側を通る内管１３からなる二重管構
造である。部位Ｐ1において、外管１２の端部１２ａ外
壁とヘッドフランジ１４の孔１４ａ周縁を溶接してい
る。内管１３は、外管１２の端部１２ａから出て、ヘッ
ドフランジ１４の孔１４ａを貫通している。この内管１
３の端部１３ａを鍔状に形成し、この鍔状端部１３ａを
ヘッドフランジ１４の孔１４ａ周辺で該ヘッドフランジ
１４に重ね合わせている。内管１３の鍔状端部１３ａを
ヘッドフランジ１４とガスケット１５間に挟み込み、内
管１３を支持している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二重管構造のエキ
ゾーストマニホルドを有する内燃機関の排気管に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の排気管の概略構造を図４に示
す。図４において、エキゾーストマニホルド１０１は、
外管１０２と、該外管１０２の内側を通る内管１０３か
らなる二重管構造である。このエキゾーストマニホルド
１０１をヘッドフランジ１０４に接続し、このヘッドフ
ランジ１０４をガスケット１０５を介してエンジンのシ
リンダヘッド１０６の端面１０６ａに締結している。

【０００３】この様な構成において、エンジンの排気ガ
スは、シリンダヘッド１０６の各排気ポート１０６ｂか
ら排出され、ガスケット１０５及びヘッドフランジ１０
４の各孔１０４ａを介してエキゾーストマニホルド１０
１の内管１０３へと流れ、更に該内管１０３から排気系
（図示せず）へと導かれる。エキゾーストマニホルド１
０１が二重管構造であるため、排気ガスが冷え難く、排
気系の触媒温度を高温に維持することができる。

【０００４】図５は、エキゾーストマニホルド１０１と
ヘッドフランジ１０４の接続構造を拡大して示してい
る。図５に示す様に、ヘッドフランジ１０４の孔１０４
ａ周縁に段差部１１１を形成しており、この段差部１１
１においてエキゾーストマニホルド１０１の外管１０２
の端部及び内管１０３の端部を配置している。部位Ｐ11
において外管１０２の端部とヘッドフランジ１０４を溶
接し、部位Ｐ12において外管１０２の端部と内管１０３
の端部を溶接し、これによってエキゾーストマニホルド
１０１をヘッドフランジ１０４に接続している。

【０００５】図６は、エキゾーストマニホルド１０１と
ヘッドフランジ１０４の他の接続構造を拡大して示して
いる。図６から明らかな様に、ヘッドフランジ１０４の
孔１０４ａの内径を排気ポート１０６bの内径よりも広
げている。部位Ｐ13において外管１０２の端部とヘッド
フランジ１０４を溶接し、部位Ｐ14において外管１０２
の端部と内管１０３の端部を溶接し、これによってエキ
ゾーストマニホルド１０１をヘッドフランジ１０４に接
続している。

【０００６】図５及び図６のいずれの接続構造において
も、排気ポート１０６ｂの内周及び内管１０３の内周が
直線状に並んで、排気ガスの流通経路の内周に段差が無
く、排気抵抗が小さくなっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の排気管においては、図５の溶接部位Ｐ12及び図６の
溶接部位Ｐ14が排気ガスの流通経路にあるので、溶接時
のスパッタが残留していると、このスパッタが排気ガス
に混入し、エンジンの燃焼室に侵入することがあった。

【０００８】特に、ＭiＧ溶接を用いる場合は、スパッ
タが多量に発生するので、溶接後にスパッタの除去処理
を行っても、スパッタを完全に除去することができず、
スパッタが残留する。また、ＴiＧ溶接を用いる場合
は、スパッタがほとんどなくなるものの、部品の加工精
度、つまりエキゾーストマニホルド１０１の外管１０２
や内管１０３の寸法精度及びヘッドフランジ１０４の寸
法精度を要求されるので、コストの上昇を招く。

【０００９】また、図６の接続構造においては、ヘッド
フランジ１０４の孔１０４ａの内径を排気ポート１０６
ｂの内径よりも広げているので、ガスケット１０５の孔
１０５ａの内径も広げている。このため、ガスケット１
０５の密着面積を確保するには、シリンダヘッド１０６
の端面１０６ａ並びにヘッドフランジ１０４を大きくせ
ざるを得ず、シリンダヘッド１０６及びヘッドフランジ
１０４の小型化を阻んだ。

【００１０】図５の接続構造においては、ヘッドフラン
ジ１０４の孔１０４ａ周縁に段差部１１１を形成してい
るので、ガスケット１０５の孔１０５ａの内径を広げず
に済むものの、該段差部１１１の強度が不足し、該段差
部１１１においてはガスケット１０５をシリンダヘッド
１０６の端面１０６ａに強く圧接することができない。
この結果、図６の接続構造と同様に、ガスケット１０５
の密着面積を確保すべく、シリンダヘッド１０６の端面
１０６ａ並びにヘッドフランジ１０４を大きくせざるを
得なかった。

【００１１】そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑み
なされたもので、溶接部位が排気ガスの流通経路に存在
せず、かつシリンダヘッドやヘッドフランジの小型化が
可能な内燃機関の排気管を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、本発明は、内燃機関のシリンダヘッドの端面
にガスケットを介して締結されるフランジと、該フラン
ジに接続されるエキゾーストマニホルドとを備え、該シ
リンダヘッドの端面の排気ポートから排気された排気ガ
スを該フランジの孔を介して該エキゾーストマニホルド
へと導く内燃機関の排気管において、前記エキゾースト
マニホルドは、外管と、該外管の内側を通る内管からな
る二重管構造であって、前記外管の端部を前記フランジ
の孔周縁に接続し、前記内管を前記フランジの孔に貫通
させて、該内管の端部を鍔状に形成し、鍔状に形成され
た該内管の端部を該フランジに重ね合わせて支持してい
る。

【００１３】ここでは、内管をフランジの孔に貫通さ
せ、鍔状に形成された該内管の端部をフランジに重ね合
わせて支持している。従って、内管を支持するための溶
接部位がなく、溶接部位が排気ガスの流通経路に存在し
ない。また、ガスケットの孔の内径を内管の内径に合わ
せた場合、内管の鍔状端部とシリンダヘッドの端面間に
ガスケットが強く挟み込まれて密着するので、ガスケッ
トの密着面積を確保するために、シリンダヘッドの端面
やヘッドフランジを大きくする必要がなく、シリンダヘ
ッド及びヘッドフランジを小型化することが可能にな
る。

【００１４】また、本発明は、内燃機関のシリンダヘッ
ドの端面にガスケットを介して締結されるフランジと、
該フランジに接続されるエキゾーストマニホルドとを備
え、該シリンダヘッドの端面の排気ポートから排気され
た排気ガスを該フランジの孔を介して該エキゾーストマ
ニホルドへと導く内燃機関の排気管において、前記エキ
ゾーストマニホルドは、外管と、該外管の内側を通る内
管からなる二重管構造であって、前記フランジの孔に筒
状部を突設し、該フランジの筒状部周辺を前記外管の端
部に接続し、前記内管を前記フランジの筒状部に貫通さ
せて、該内管の端部を鍔状に形成し、鍔状に形成された
該内管の端部を該フランジに重ね合わせて支持してい
る。

【００１５】ここでは、内管をフランジの筒状部に貫通
させ、鍔状に形成された該内管の端部をフランジに重ね
合わせて支持している。従って、内管を支持するための
溶接部位がなく、溶接部位が排気ガスの流通経路に存在
しない。また、ガスケットの孔の内径を内管の内径に合
わせた場合、内管の鍔状端部とシリンダヘッドの端面間
にガスケットが強く挟み込まれて密着するので、ガスケ
ットの密着面積を確保するために、シリンダヘッド及び
ヘッドフランジを大型化する必要がない。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明の内燃機関の排気管の第１
実施形態を示す断面図である。図１において、エキゾー
ストマニホルド１１は、外管１２と、該外管１２の内側
を通る内管１３からなる二重管構造である。部位Ｐ1に
おいて、外管１２の端部１２ａ外壁とヘッドフランジ１
４の孔１４ａ周縁を溶接している。内管１３は、外管１
２の端部１２ａから突き出て、ヘッドフランジ１４の孔
１４ａを貫通している。この内管１３の端部１３ａを鍔
状に形成し、この鍔状端部１３ａをヘッドフランジ１４
の孔１４ａ周辺で該ヘッドフランジ１４に重ね合わせて
いる。

【００１８】ガスケット１５は、ヘッドフランジ１４と
シリンダヘッド１６の端面１６ａ間、並びに内管１３の
鍔状端部１３ａと該端面１６ａ間に挟み込まれている。
複数本のボルト（図示せず）をヘッドフランジ１４の孔
１４ａの周辺で該ヘッドフランジ１４に貫通させ、該各
ボルトによってヘッドフランジ１４をガスケット１５を
介してシリンダヘッド１６の端面１６ａに圧接してい
る。内管１３の鍔状端部１３ａをヘッドフランジ１４と
ガスケット１５間に挟み込み、内管１３を支持してい
る。

【００１９】第１実施形態の排気管においては、シリン
ダヘッド１６の排気ポート１６ｂの内周、ガスケット１
５の孔１５ａ周縁及び内管１３の内周が直線状に並び、
排気ガスの流通経路の内周に段差が無いので、排気抵抗
が小さくなっている。

【００２０】また、内管１３を支持するための溶接部位
がなく、溶接部位が排気ガスの流通経路に存在しない。
このため、溶接による残留スパッタが排気ガスに混入
し、エンジンの燃焼室に侵入することがない。

【００２１】更に、内管１３の鍔状端部１３ａとシリン
ダヘッド１６の端面１６ａ間にガスケット１５を強く挟
んで密着させるので、ガスケット１５の密着面積を確保
するために、シリンダヘッド１６の端面１６ａやヘッド
フランジ１４を大きくする必要がなく、シリンダヘッド
１６及びヘッドフランジ１４を小型化することが可能に
なる。しかも、内管１３の鍔状端部１３ａが薄く、剛性
が低いので、互いに重なり合う該鍔状端部１３ａとガス
ケット１５の相乗効果により、気密性が向上する。

【００２２】また、図５の従来の排気管と比較すると、
ヘッドフランジの孔周縁の段差部を必要とせず、ヘッド
フランジの加工が容易なため、コストの低減を図ること
できる。

【００２３】更に、エキゾーストマニホルド１１の外管
１２が排気ガスに接触せず、内管１３のみが排気ガスに
接触するので、排気ガスの熱が外管１２に伝導し難く、
排気ガスが冷え難く、排気系の触媒温度を高温に維持す
ることができる。

【００２４】図２は、本発明の内燃機関の排気管の第２
実施形態を示す断面図である。図２において、エキゾー
ストマニホルド２１は、外管２２と、該外管２２の内側
を通る内管２３からなる二重管構造である。ヘッドフラ
ンジ２４の孔２４ａには、筒状部２４ｂを形成してい
る。部位Ｐ２において、外管２２の端部２２ａとヘッド
フランジ２４の筒状部２４ｂ周辺を溶接している。内管
２３は、ヘッドフランジ２４の筒状部２４ｂ内側を貫通
している。この内管２３の端部２３ａを鍔状に形成し、
この鍔状端部２３ａをヘッドフランジ２４の孔２４ａ周
辺で該ヘッドフランジ２４に重ね合わせている。

【００２５】ガスケット２６は、ヘッドフランジ２４と
シリンダヘッド２７の端面２７ａ間、並びに内管２３の
鍔状端部２３ａと該端面２７ａ間に挟み込まれている。
複数本のボルト（図示せず）をヘッドフランジ２４の孔
２４ａの周辺で該ヘッドフランジ２４に貫通させ、該各
ボルトによってヘッドフランジ２４をガスケット２６を
介してシリンダヘッド２７の端面２７ａに圧接してい
る。内管２３の鍔状端部２３ａをヘッドフランジ２４と
ガスケット２６間に挟み込み、内管２３を支持してい
る。

【００２６】図３は、ヘッドフランジ２４の全体的な斜
視図を示している。図３から明らかな様にヘッドフラン
ジ２４は、複数の孔２４ａ、該各孔２４ａに突設された
それぞれの筒状部２４ｂ、及び複数の孔２４ｃを有す
る。ヘッドフランジ２４の各孔２４ａは、シリンダヘッ
ド２７の各排気ポート２７ｂに対応しており、これらの
排気ポート２７ｂからの排気ガスが該各孔２４ａを介し
てエキゾーストマニホルド１１の内管２３へと流れる。
ヘッドフランジ２４の各孔２４ｃは、該ヘッドフランジ
２４を固定する各ボルトを通すために設けられている。

【００２７】ヘッドフランジ２４は、薄い鋼板をプレス
成形したものである。このため、図１のヘッドフランジ
１４と比較すると、ヘッドフランジ２４の方が薄く、材
料費を節約することができる。

【００２８】第２実施形態の排気管においても、図１の
排気管と同様に、排気ガスの流通経路の内周に段差が無
いので、排気抵抗が小さい。

【００２９】また、溶接部位が排気ガスの流通経路に存
在しないため、溶接による残留スパッタが排気ガスに混
入し、エンジンの燃焼室に侵入することがない。

【００３０】更に、内管２３の鍔状端部２３ａとシリン
ダヘッド２７の端面２７ａ間にガスケット２６を強く挟
んで密着させるので、ガスケット２６の密着面積を確保
するために、シリンダヘッド２７の端面２７ａやヘッド
フランジ２４を大きくする必要がない。しかも、内管２
３の鍔状端部２３ａが薄く、剛性が低いので、互いに重
なり合う該鍔状端部２３ａとガスケット２６の相乗効果
により、気密性が向上する。

【００３１】また、図５の従来の排気管と比較すると、
ヘッドフランジの孔周縁の段差部を必要とせず、ヘッド
フランジの加工が容易である。

【００３２】更に、内管２３のみが排気ガスに接触する
ので、排気ガスが冷え難く、排気系の触媒温度を高温に
維持することができる。また、ヘッドフランジ２４の筒
状部２４ｂの厚みだけ、外管２２と内管２３が離間する
ので、排気ガスの熱が外管２２に伝導し難く、排気ガス
が冷え難い。更に、ヘッドフランジ２４が薄い鋼板から
なり、熱容量が小さいことからも、排気ガスが冷え難
い。

【００３３】また、内管２３の屈曲部２３ｂとヘッドフ
ランジ２４の屈曲部２４ｄが密着され、両者間に空間が
ないために、内管２３の屈曲部２３ｂに亀裂が生じ難
い。仮に、両者間に空間があると、該空間の空気の温度
が急上昇したり急下降するので、内管２３の屈曲部２３
ｂに亀裂が発生し易くなる。

【００３４】尚、本発明は、上記各実施形態に限定され
るものでなく、特許請求の範囲を逸脱しない程度に適宜
に変形することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の内燃機関の
排気管によれば、内管をフランジの孔もしくは筒状部に
貫通させ、鍔状に形成された該内管の端部をフランジに
重ね合わせて支持している。従って、内管を支持するた
めの溶接部位がなく、溶接部位が排気ガスの流通経路に
存在しない。このため、溶接による残留スパッタが排気
ガスに混入することがない。

【００３６】また、ガスケットの孔の内径を内管の内径
に合わせた場合、内管の鍔状端部とシリンダヘッドの端
面間にガスケットが強く挟み込まれて密着するので、ガ
スケットの密着面積を確保するために、シリンダヘッド
の端面やヘッドフランジを大きくする必要がなく、シリ
ンダヘッド及びヘッドフランジを小型化することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の排気管の第１実施形態を示
す断面図である。

【図２】本発明の内燃機関の排気管の第２実施形態を示
す断面図である。

【図３】図２の排気管におけるヘッドフランジを示す斜
視図である。

【図４】排気管の構造を示す概略図である。

【図５】従来の排気管を示す断面図である。

【図６】従来の他の排気管を示す断面図である。

【符号の説明】

１１，２１ エキゾーストマニホルド １２，２２ 外管 １３，２３ 内管 １３ａ，２３ａ 鍔状端部 １４，２４ ヘッドフランジ １５，２６ ガスケット １６，２７ シリンダヘッド ２４ｂ 筒状部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のシリンダヘッドの端面にガス
   ケットを介して締結されるフランジと、該フランジに接
   続されるエキゾーストマニホルドとを備え、該シリンダ
   ヘッドの端面の排気ポートから排気された排気ガスを該
   フランジの孔を介して該エキゾーストマニホルドへと導
   く内燃機関の排気管において、 前記エキゾーストマニホルドは、外管と、該外管の内側
   を通る内管からなる二重管構造であって、 前記外管の端部を前記フランジの孔周縁に接続し、前記
   内管を前記フランジの孔に貫通させて、該内管の端部を
   鍔状に形成し、鍔状に形成された該内管の端部を該フラ
   ンジに重ね合わせて支持する内燃機関の排気管。
2. 【請求項２】 内燃機関のシリンダヘッドの端面にガス
   ケットを介して締結されるフランジと、該フランジに接
   続されるエキゾーストマニホルドとを備え、該シリンダ
   ヘッドの端面の排気ポートから排気された排気ガスを該
   フランジの孔を介して該エキゾーストマニホルドへと導
   く内燃機関の排気管において、 前記エキゾーストマニホルドは、外管と、該外管の内側
   を通る内管からなる二重管構造であって、 前記フランジの孔に筒状部を突設し、該フランジの筒状
   部周辺を前記外管の端部に接続し、前記内管を前記フラ
   ンジの筒状部に貫通させて、該内管の端部を鍔状に形成
   し、鍔状に形成された該内管の端部を該フランジに重ね
   合わせて支持する内燃機関の排気管。