JPH0583319U

JPH0583319U - 遮熱構造の排気マニホルド

Info

Publication number: JPH0583319U
Application number: JP3271492U
Authority: JP
Inventors: 寛松岡; 彰秀大串
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1992-04-20
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1993-11-12
Anticipated expiration: 2007-04-20
Also published as: JP2581900Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】本考案は、セラミックスから成る排気マニホ
ルドライナの金属の鋳込みによる熱収縮応力を緩和する
遮熱構造の排気マニホルドを提供する。【構成】この遮熱構造の排気マニホルドにおける排気
マニホルドライナ１を、多気筒エンジンの各シリンダに
連通する各ブランチ部２、該各ブランチ部２を屈曲部３
を通じて１つに集合する集合部４から構成する。排気マ
ニホルドライナ１を低熱伝導率のセラミックスで作製
し、ブランチ部２及び屈曲部３の鋳込みによる金属の熱
収縮応力のうち圧縮応力を受ける側の部分６Ａと金属か
ら成る外側部材８との間に、アルミナファイバーやチタ
ン酸カリウムから成るセラミックファイバーから成る成
形体７を介在させているので、成形体７によって鋳込み
時の横方向の熱収縮応力を緩和することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、多気筒エンジンの各シリンダから排出される排気ガスをブランチ部から集合部へ集めて排気管に導く遮熱構造の排気マニホルドに関する。

【０００２】

【従来の技術】

現在、エンジンに用いられる排気マニホルドは、耐熱性を向上させ且つ製造コストを低く抑えるために、鋳鉄の鋳造により製作されるものが大半である。鋳鉄の耐熱温度が高い反面、比較的に熱伝導も良好なため、燃焼室からの放熱量も多い。今日、多くのエンジンでは、ターボチャージャを備えているが、該ターボチャージャを持つエンジンは、鋳鉄で作製した排気マニホルドを使用しており、重量が非常に重く、エンジン軽量化の妨げとなっている。

【０００３】従来、鋳ぐるみ用複合耐火物として、実開昭５２−１４１０２３号公報に開示されたものがある。該鋳ぐるみ用複合耐火物は、加熱流体を内部に輸送する鋳造品の内壁面に配置するものであり、予め所望のパイプ状に形成したセラミック耐火物の外周面全体に耐火物繊維及び珪酸カルシウム水和物からなる複合被覆層を実質的に均一に設け、この耐火物を鋳型内に設置し、該鋳型内に溶融金属を注湯して複合耐火物を鋳ぐるみ一体に構成したものである。複合被覆層は、セラミック耐火物の外周面上に先ず耐火物繊維層を形成し、該耐火物繊維層上に珪酸カルシウム水和物被覆層をそれぞれ実質的に均一に設けた被覆層である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

そこで、燃焼室からの放熱量を低減してエンジンに設けたターボチャージャに排気ガスが持つ熱エネルギーを有効に作用させるために、熱伝導率が非常に低く且つ比重の小さいセラミックスで製作された排気マニホルドライナをアルミニウム合金等の金属で鋳込む製作方法が考えられる。しかしながら、セラミックスは金属に比較して熱膨張率が非常に小さいため、セラミックス製の排気マニホルドライナをそのままの状態で鋳込型に配置して金属を鋳込むと、金属の熱収縮応力によって排気マニホルドライナを構成するセラミックスに亀裂、クラック等が発生し、排気マニホルドライナが破壊される恐れがある。特に、排気マニホルドの鋳込みの場合には、排気マニホルドの横方向の熱収縮量が大きくなるため、この破壊現象は顕著になる。

【０００５】そこで、この考案の目的は、上記の課題を解決することであり、排気マニホルドライナを熱伝導率が非常に低く且つ比重の小さいチタン酸アルミニウム等のセラミックスで作製し、該排気マニホルドライナを鋳込型に配置してアルミニウム合金等の金属を鋳込んで作製し、鋳込み時の金属の熱収縮量が大きくなる排気マニホルドライナの横方向の熱収縮応力を緩和するため、その部分のみにセラミックファイバーの成形体を配置して金属を鋳込み、排気マニホルドライナの破損を防止する遮熱構造の排気マニホルドを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案は、上記目的を達成するために、次のように構成されている。即ち、この考案は、多気筒エンジンの各シリンダに連通する各ブランチ部と該各ブランチ部を屈曲部を通じて１つに集合する集合部とから成る排気マニホルドライナと、該排気マニホルドライナの外側に鋳込により配置された金属から成る外側部材とから成る排気マニホルドにおいて、前記排気マニホルドライナは低熱伝導率のセラミックスで作製されており、前記ブランチ部と前記屈曲部とにおける鋳込みによる金属の熱収縮応力のうち圧縮応力を受ける側の部分と前記外側部材との間にセラミックファイバーから成る成形体が介在していることを特徴とする遮熱構造の排気マニホルドに関する。

【０００７】また、この遮熱構造の排気マニホルドにおいて、前記成形体はアルミナファイバーやチタン酸カリウムで構成されている。更に、前記排気マニホルドライナを構成する低熱伝導率のセラミックスはチタン酸アルミニウムで構成されているものである。

【０００８】

【作用】

この考案による遮熱構造の排気マニホルドは、上記のように構成されているので、次のように作用する。この遮熱構造の排気マニホルドは、排気マニホルドライナは低熱伝導率のセラミックスで作製され、ブランチ部及び屈曲部の鋳込みによる金属の熱収縮応力のうち圧縮応力を受ける側の部分と金属から成る外側部材との間にセラミックファイバーから成る成形体を介在させているので、前記成形体によって鋳込み時の前記外側部材の横方向の熱収縮応力を緩和して前記排気マニホルドライナにかかる圧縮応力を軽減し、前記排気マニホルドライナの破損を防止する。

【０００９】

【実施例】

以下、図面を参照して、この考案による遮熱構造の排気マニホルドの一実施例について説明する。図１はこの考案による遮熱構造の排気マニホルドにおける排気マニホルドライナを示す平面図、図２は図１の線Ｘ−Ｘにおける断面図、図３は排気マニホルドライナが受ける熱収縮応力分布を説明する平面図、図４はこの考案による遮熱構造の排気マニホルドの一実施例を示す平面図、及び図５は図４は図１の線Ｙ−Ｙにおける断面図である。

【００１０】図１、図２及び図３には、多気筒エンジン（図では、一例として四気筒エンジンを示す）に使用される排気マニホルドライナ１が示されている。この排気マニホルドライナ１は、多気筒エンジンの各シリンダに連通する各ブランチ部２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ（以下、ブランチ部の総称では符号２で示す）、該各ブランチ部２に通じる屈曲部３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ（以下、ブランチ部の総称では符号３で示す）、該屈曲部３を集合するストレート部５及びストレート部５の出口を構成する集合部４から構成されている。この排気マニホルドライナ１は、熱伝導率が非常に低く且つ比重の小さいチタン酸アルミニウム等のセラミックスから製作されている。

【００１１】この排気マニホルドライナ１を鋳込型に配置してアルミニウム（Ａｌ）合金、鋳鉄（Ｆｃ）等の金属を鋳込むことによって遮熱構造の排気マニホルドを製作する場合に、金属の鋳込み工程において、金属の冷却時に排気マニホルドライナ１は金属の熱収縮により熱収縮応力を受けることになる。排気マニホルドライナ１に与えられる熱収縮応力の分布は、屈曲部３における図３の斜線で示す部分６Ａ，６Ｂが高くなる。即ち、排気マニホルドライナ１の屈曲部３に対する横方向の熱収縮応力が高くなる現象が現れる。そして、金属が熱収縮する場合に、部分６Ａにおける熱収縮応力は圧縮応力になり、また、部分６Ｂにおける熱収縮応力は引張応力が作用し、排気マニホルドライナ１に対する該熱収縮応力の影響は小さくなる。

【００１２】そこで、この考案による遮熱構造の排気マニホルドは、金属が熱収縮する場合に、熱収縮応力として圧縮応力が大きく現れる部分６Ａの外側に、応力緩和部材として、セラミックスファイバーから成る成形体、即ち、セラミックスファイバーを成形しているが焼成していない成形体７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ（以下、ブランチ部の総称では符号７で示す）を当てて、アルミニウム合金等の金属を鋳込み、図４及び図５に示すように、排気マニホルドライナ１と成形体７との外側に金属部材即ち外側部材８を形成したものである。セラミックスファイバーとしては、例えば、アルミナファイバー（Ａｌ₂Ｏ₃ファイバー）やチタン酸カリウムファイバー（Ｋ₂Ｔｉ₆Ｏ₃ファイバー）或いは石綿ファイバーを使用することができる。

【００１３】この考案による遮熱構造の排気マニホルドは、上記のような構成を有するので、ブランチ部２及び屈曲部３の鋳込みによる金属の熱収縮応力のうち圧縮応力を受ける側の部分６Ａと金属から成る外側部材８との間にセラミックファイバーから成る成形体７を介在させているので、成形体７は鋳込み時の横方向の熱収縮応力を緩和する応力緩和部材として機能し、排気マニホルドライナ１にかかる圧縮応力を低減し、排気マニホルドライナ１にクラック、割れ等の破壊が発生することを防止することができる。

【００１４】しかも、この遮熱構造の排気マニホルドにおいて、成形体７はセラミックファイバーであり、内部構造に多数の空気層が封入されているので、チタン酸アルミニウムから成る排気マニホルドライナ１の遮熱性を低下させることがない。また、排気マニホルドライナ１を鋳込む金属を、鋳鉄から比重の一層小さいアルミニウム合金を用いることで、遮熱構造の排気マニホルドの重量を軽くすることができ、排気マニホルドの軽量化に寄与することになる。更に、この遮熱構造の排気マニホルドをエンジンに用いれば、エンジンからの排気ガスエネルギーを排気マニホルドで維持して排気系の後流に配置したターボチャージャ、エネルギー回収装置で有効に回収することができ、エネルギー回収効率を向上でき、燃費の低減を図ることができる。

【００１５】

【考案の効果】

この考案による遮熱構造の排気マニホルドは、上記のように構成されているので、次のような効果を有する。即ち、この遮熱構造の排気マニホルドは、排気マニホルドライナを低熱伝導率のセラミックスで作製し、前記排気マニホルドライナのブランチ部及び屈曲部の鋳込みによる金属の熱収縮応力のうち圧縮応力を受ける側の部分と金属から成る外側部材との間にセラミックファイバーから成る成形体を介在させているので、鋳込み時の金属の熱収縮応力を前記成形体で有効に緩和でき、前記排気マニホルドライナにかかる圧縮応力を低減し、前記排気マニホルドライナの破壊を防止することができる。

【００１６】更に、この遮熱構造の排気マニホルドにおいて、前記成形体はチタン酸カリウムやアルミナファイバーであり、内部構造に多数の空気層が封入されているので、十分な遮熱性を有しており、チタン酸アルミニウムから成る前記排気マニホルドライナの遮熱性に悪影響を与えることがない。

【００１７】また、前記排気マニホルドライナを鋳込む金属を、比重の小さいアルミニウム合金を用いることで、排気マニホルド事態の重量を軽くすることができ、エンジンの軽量化に寄与することができる。また、この遮熱構造の排気マニホルドをエンジンに用いれば、遮熱エンジンからの排気ガスエネルギーを有効に維持して排気系の後流に配置したターボチャージャで有効にエネルギー回収を行うことができ、燃費の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による遮熱構造の排気マニホルドにお
ける排気マニホルドライナを示す平面図である。

【図２】図１の線Ｘ−Ｘにおける断面図である。

【図３】排気マニホルドライナが受ける熱収縮応力分布
を説明する平面図である。

【図４】この考案による遮熱構造の排気マニホルドの一
実施例を示す平面図である。

【図５】図４は図１の線Ｙ−Ｙにおける断面図である。

【符号の説明】

１排気マニホルドライナ２ブランチ部３屈曲部４集合部５ストレート部６Ａ，６Ｂ部分（熱収縮応力のかかる部分）７成形体８外側部材

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】多気筒エンジンの各シリンダに連通する
各ブランチ部と該各ブランチ部を屈曲部を通じて１つに
集合する集合部とから成る排気マニホルドライナと、該
排気マニホルドライナの外側に鋳込により配置した金属
から成る外側部材とから成る排気マニホルドにおいて、
前記排気マニホルドライナは低熱伝導率のセラミックス
で作製されており、前記ブランチ部と前記屈曲部とにお
ける鋳込みによる金属の熱収縮応力のうち圧縮応力を受
ける側の部分と前記外側部材との間にセラミックファイ
バーから成る成形体が介在していることを特徴とする遮
熱構造の排気マニホルド。
【請求項２】前記成形体はアルミナファイバーやチタ
ン酸カリウムで作製され、前記排気マニホルドライナは
チタン酸アルミニウムで作製されていることを特徴とす
る請求項１に記載の遮熱構造の排気マニホルド。