JPH0220807B2 - - Google Patents

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JPH0220807B2
JPH0220807B2 JP59219323A JP21932384A JPH0220807B2 JP H0220807 B2 JPH0220807 B2 JP H0220807B2 JP 59219323 A JP59219323 A JP 59219323A JP 21932384 A JP21932384 A JP 21932384A JP H0220807 B2 JPH0220807 B2 JP H0220807B2
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JP
Japan
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exhaust manifold
mounting
engine
cylinder
bolt
Prior art date
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Application number
JP59219323A
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English (en)
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JPS6198911A (ja
Inventor
Kenjiro Hara
Toshimasa Doi
Shozo Ura
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は多気筒内燃機関における排気マニホ
ルドに関する。
従来の技術 従来、例えば6気筒の内燃機関における排気マ
ニホルドは、第3図に示すようにシリンダヘツド
1に形成された各取付用フランジ11…に、排気
マニホルド2の各ブランチ3…に形成された各排
気マニホルド取付用フランジ12…をガスケツト
4を介して密着させ、シリンダヘツド1に植設さ
れるスタツドボルト5に平ワツシヤ6及びばね座
金7を介して螺合したナツト8を締め付けてシリ
ンダヘツド1に取付けられている。また、上記排
気マニホルド取付用フランジ12…には、スタツ
ドボルト5挿通用のボルト孔9…が夫々形成され
ており、このボルト孔9…の内径は第5図に示す
ように隣接した中央2つの取付用フランジ12,
12の内側各1つのみが排気マニホルド2の取付
時における位置決めのためスタツドボルト5の外
径と略同径に形成されているが、他の内径は第6
図に示すようスタツドボルト5の両側に一定の間
隙S3,S4をもつて比較的大径に形成されている。
この間隙S3,S4は、排気マニホルド2が機関の運
転−停止によつて熱膨張・収縮し、これに伴つて
取付用フランジ12…が変形移動するのを吸収す
るためのものである。したがつて、この間隙S3,
S4は、大きすぎると取付用フランジ12…の移動
量も大きくなりシリンダヘツド1の取付フランジ
11…とのズレによりガスケツト7のシール巾が
少なくなるため一般に1〜6mm位までに抑えられ
ている(例えば特開昭57−181916号公報参照)。
発明が解決しようとする問題点 ところで、上記排気マニホルド2は、上記のよ
うな熱サイクルを繰り返すことにより、運転停止
時に生じる熱収縮量が増大するが、この収縮量
は、第7図の太い実線及び第4図で示すように機
関中央側の第3・4気筒位置23,24付近では
あまり大きくないが、第2・第5気筒位置22,
25付近から第1・第6気筒位置21,26付近
にかけて次第に大きくなつている。つまり、機関
前後端側の各ブランチ3,3及び各取付用フラン
ジ12,12が最も大きくなつている。
しかしながら、上記従来の排気マニホルド2に
あつては、第5図に示したように機関中央付近2
個所以外はボルト孔9…とスタツドボルト5…の
間隙S3,S4が全て同じ大きさに形成されているた
め、この間隙S3,S4を上記排気マニホルド取付用
フランジ12…の移動量とガスケツト7のシール
巾との関係から例えば第2・第5気筒位置22,
25の取付用フランジ12,12の収縮量に合わ
せて設定した場合は、収縮過程において第1・第
6気筒位置21,26側のボルト孔9,9がスタ
ツドボルト5,5に突き当り、このスタツドボル
ト5,5にのみ過大なせん断応力が加えられるた
め、排気マニホルド2やスタツドボルト5が折
損・損壊したりあるいはスタツドボルト5,5付
近のシリンダヘツド1に亀裂を生じさせる惧れが
あつた。
また、排気ガスによつて高温加熱された排気マ
ニホルド2は、集合部2aが熱膨張により伸びる
が、取付用フランジ12…はスタツドボルト5と
ナツト8により伸びが規制されるため、第4図の
指示個所Aの部分(ブランチ3付根部)にも過大
な応力が発生する。この応力は、第8図に示す様
に排気マニホルド2の材質耐久力σ1の限界以上に
達し、排気マニホルド2が冷却されて常温になつ
たとき永久歪となつて残留するため、経時的にA
部が脆くなつて排気マニホルド2が破損するとい
つた問題がある。このブランチ3付根部の熱収縮
量も第9図に示すように機関の前後端側の第1・
第6気筒位置21,26が最も大きい。また、他
の従来例としては、例えば実開昭57−164209号公
報や実公昭57−50492号公報に記載された技術の
ように、シリンダヘツドの排気ポートの開口部周
囲に凹部を形成したり、シリンダヘツドと排気マ
ニホルドとの対接面のいずれか一方又は両方に逃
し凹部を形成して排気マニホルドの熱変形を吸収
する工夫もなされてはいるが、単に各凹部を形成
するだけで凹部内面と取付フランジ外面や取付ボ
ルト外面間の間隙の設定巾を高精度に設定するこ
とが困難であるため、前述の各問題点を解決する
有効な手段とはなり得ない。
問題点を解決するための手段 この発明は上記問題点に鑑み案出されたもの
で、とりわけ、機関の略中央に位置する排気マニ
ホルド取付用フランジの位置決め用ボルト孔の内
径を、位置決め用の取付ボルトの外径と略同一に
設定すると共に、前記位置決め用ボルト孔以外の
ボルト孔の内面と取付ボルトとの外面との間に形
成される熱変形吸収用の間隙を、機関の中央側か
ら前後端側に亘つて漸次大きく形成したことを特
徴としている。
作 用 本発明によれば、前記ボルト孔と取付ボルト間
の間隙の設定巾を、該間隙を有しない中央側の位
置決め用ボルト孔と取付ボルトとを基準として各
気筒の熱変形量に応じて高精度に設定できるた
め、各気筒位置ごとに熱変形移動量が異なる上記
各取付用フランジのボルト孔内面を各取付ボルト
に略同時かつ均一に当接させることができる。こ
のため、特定の取付ボルトに対する偏つた荷重が
防止され、取付ボルトの折損やシリンダヘツド及
び排気マニホルドの損壊等が確実に防止されるも
のである。
実施例 以下この発明に係る多気筒内燃機関の排気マニ
ホルドの実施例を図面に基づいて詳述する。
この実施例の排気マニホルドは、前記第3図及
び第4図に示したものと同様に6気筒の内燃機関
に適用したものであつて、この排気マニホルド2
は、集合部2aに一体に形成された6つのブラン
チ3…と、この各ブランチ3の端部夫々に形成さ
れたシリンダヘツド取付用フランジ12…とから
なり、一方シリンダヘツド1は、上記シリンダヘ
ツド取付用フランジ12に対応した排気マニホル
ド取付用フランジ11を備え、両フランジ11,
12…をガスケツト4を介してスタツドボルト5
に螺着したナツト8を締付けて排気マニホルド2
がシリンダヘツド1に取付けられている。
そして、シリンダヘツド1の機関中央側に位置
する取付用フランジ11には、第5図に示すよう
に位置決め用のスタツドボルト5,5が植設され
ている一方、排気マニホルド2の排気マニホルド
取付用フランジ12には、スタツドボルト5…挿
通用のボルト孔9…が夫々形成されている。この
ボルト孔9…の内径は、前記位置決め用スタツド
ボルト孔5,5が挿通する中央2つのみが前記位
置決め用スタツドボルト孔5,5の外径と略同一
に設定されているのに対し、これ以外のボルト孔
9…の内径は、スタツドボルト5…の外径より大
きく設定されている。即ち、機関第1気筒に位置
する排気マニホルド取付用フランジ12を示す第
1図に基づいて説明すれば、前記ボルト孔9,9
の内面9a,9aとスタツドボルト5,5の外面
5a,5a間に取付用フランジ12の熱変形収縮
移動量を吸収する第1間隙S1と伸長移動量を吸収
する第2間隙S2が夫々形成されている。この第1
間隙S1は、比較的収縮移動量の少ない機関中央側
から収縮移動量の多い前後端側の各取付用フラン
ジ12…に亘つて漸次大きく形成されている。具
体的には、第7図の太い実線上の斜線部分で示す
ように、機関中央側の第3、第4気筒位置23,
24の取付用フランジ12,12の位置決め用ボ
ルト孔9,9及び位置決め用スタツドボルト5,
5間以外の第1間隙S1(斜線領域)を単純比例値
X点よりも小さい値に設定し、また、第2、第5
気筒位置22,25の第1間隙S1も単純比例値Y
点よりも小さい値に設定している。更に、機関前
後側の第1、第6気筒位置21,26では単純比
例値Z点よりも大きい値に設定している。
したがつて、上記構成によれば、第1間隙S1の
設定巾を、位置決め用ボルト孔9,9と位置決め
用スタツドボルト5,5の機関中央付近を基準と
して両端側によれば夫々熱変形量に応じて漸次大
きくかつ高精度に設定することができる。このた
め、機関の運転−停止の繰り返しにより取付用フ
ランジ12の熱収縮が増加しても、各取付用フラ
ンジ12…の各ボルト孔9…の内面がスタツドボ
ルト5…の外面に対して同時かつ均一圧で当接す
る。この結果、スタツドボルト5…及び取付用フ
ランジ12…に掛かる荷重が全体に分散され、特
定のスタツドボルト5や取付フランジ12に過大
な荷重が掛かることを防止できる。この結果、ス
タツドボルト5や取付用フランジ12の折損・破
損を確実に防止できる。
しかも、排気マニホルド2のシリンダヘツド1
に対する取付位置決めを、機関の略中央位置で行
なうことができるため、例えば機関前後端側のい
ずれか一方側で位置決めを行なう場合に比較し
て、固定化された位置決め用ボルト孔9,9から
排気マニホルド2端部までの長さが半分の長さと
なる。したがつて、排気マニホルド2の最大熱変
形量の絶対値を半分に抑えることが可能になり、
前記間隙S1の高精度な設定巾と相俟つてスタツド
ボルト5等に対するせん断集中応力を十分に防止
できる。
また、この実施例では機関前後端側の第1間隙
S1の値を単純比例値より大きく設定しているが、
これは製造上のばらつき等により生ずる機関前後
端側の取付用フランジ12とスタツドボルト5と
の当接時期が中央側より早くなるのを防止するた
めである。また、第1間隙S1を単純比例値より大
きく設定するといつても、ガスケツトのシール性
に支障をきたさない範囲であることは勿論であ
る。
更に、上記実施例では第1間隙S1を中心に説明
してあるが、伸長側の第2間隙S2も上記同様に構
成すれば、熱膨張による排気マニホルドのブラン
チ付根部(A部)に対する収縮歪量が減少するた
め、排気マニホルドの破損等が確実に防止でき
る。
第2図はこの発明の第2実施例を示し、この実
施例では第1・第2間隙S1,S2を含めたボルト孔
9…の形状が真円に形成されたものであつて、真
円形成により加工作業が極めて容易となる。
尚、上記実施例は6気筒機関に適用している
が、その他4気筒あるいは8気筒等の多気筒機関
に適用することも実施に応じ可能である。
発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る
多気筒内燃機関の排気マニホルドは、とりわけ、
熱変形吸収用の間隙を、位置決め用ボルト孔と位
置決め用取付ボルトが設けられた機関略中央位置
を基準として前後端側に漸次大きくかつ高精度に
設定できるため、排気マニホルドの熱変形による
収縮方向あるいは膨張方向移動の際各スタツドボ
ルトに対し各ボルト孔の内面を略同時かつ均一に
当接させることができる。この結果、スタツドボ
ルト及び排気マニホルド取付用フランジに掛る荷
重が全体に分散され、スタツドボルトや排気マニ
ホルドの破損が確実に防止される。更に、スタツ
ドボルトとボルト孔の均一当接によりガスケツト
との十分な密着が得られシール性の向上が図れ
る。
しかも、排気マニホルドのシリンダヘツドに対
する取付位置決めを、機関の略中央位置で行なえ
るため、例えば機関前後端側のいずれか一方側で
位置決めを行なう場合に比較して、排気マニホル
ドの最大熱変形量の絶対値を半分に抑えることが
でき、前記間隙の高精度な設定巾と相俟つて取付
ボルト等に対する偏荷重を一層防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る排気マニホルドの第1
気筒側排気マニホルド取付用フランジを第4図の
線−線断面方向みた背面図、第2図は同取付
用フランジの異なる例を示す背面図、第3図はシ
リンダヘツドと排気マニホルドを分解して示す斜
視図、第4図は本発明の第1実施例の排気マニホ
ルドを示す平面図、第5図は第4図の−線断
面方向からみた排気マニホルド取付用フランジを
示す背面図、第6図は同従来の第1気筒側取付用
フランジを示す背面図、第7図は排気マニホルド
の熱収縮量を示す特性図、第8図は排気マニホル
ドが熱収縮する時の応力と歪との関係を示す特性
図、第9図は排気マニホルドの冷熱サイクル数と
ブランチの熱収縮量の関係を示す特性図である。 2……排気マニホルド、5……スタツドボルト
(取付ボルト)、5a……外面、9……ボルト孔、
9a……内面、12……排気マニホルド取付用フ
ランジ、21……第1気筒位置、22……第2気
筒位置、23……第3気筒位置、24……第4気
筒位置、25……第5気筒位置、26……第6気
筒位置、S1,S3……収縮側間隙、S2,S4……伸長
側間隙。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 機関前後方向に亘つて複数設けられた排気マ
    ニホルド取付用フランジを、取付ボルトによつて
    シリンダヘツドに取り付ける排気マニホルドにお
    いて、機関の略中央に位置する前記排気マニホル
    ド取付用フランジの位置決め用ボルト孔の内径
    を、位置決め用の前記取付ボルトの外径と略同一
    に設定すると共に、前記位置決め用ボルト孔以外
    のボルト孔の内面と取付ボルトの外面との間に形
    成される熱変形吸収用の間隙を、機関の中央側か
    ら前後端側に亘つて漸次大きく形成したことを特
    徴とする多気筒内燃機関の排気マニホルド。
JP21932384A 1984-10-18 1984-10-18 多気筒内燃機関の排気マニホルド Granted JPS6198911A (ja)

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Publication Number Publication Date
JPS6198911A JPS6198911A (ja) 1986-05-17
JPH0220807B2 true JPH0220807B2 (ja) 1990-05-10

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ID=16733667

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6269020U (ja) * 1985-10-22 1987-04-30
JP2553379Y2 (ja) * 1990-11-21 1997-11-05 三恵工業株式会社 エキゾーストマニホルド
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DE102009033879B4 (de) * 2009-07-17 2012-10-11 Audi Ag Brennkraftmaschine mit Abgaskrümmer
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