JPH068265Y2 - 排気マニホ−ルド構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、排気マニホールド構造に係り、特に断熱性を
有するように形成した排気マニホールド構造に関する。

［従来の技術］ 一般にターボ過給機を備えた内燃機関の場合、そのター
ボ過給機のタービンには内燃機関から排出される排気の
熱損失をでるだけ抑えて、エネルギ大の高温な排気を供
給する方が望ましい。

このため、排気を下流側（タービン側）へ導びく排気マ
ニホールドを、断熱構造とする提案が各種なされてい
る。そのうち、排気マニホールドの本体内面に断熱材を
添設して、断熱する構造が公知である（実開昭57-47710
号公報）。

第４図に示すように、この提案は、排気の通路を区画す
る鋳鉄製の排気管ａに、その排気入口ｂおよび出口ｃの
両端部ｄを残して、セラミック材から成る断熱材ｅを共
鋳込みにより設けていることを特徴としている。

排気入口ｂは、排気管ａの長手方向に並設された流入管
ｆの端部として形成されていると共に、シリンダヘッド
（図示せず）の各排気ポートに接続されて、排気を排気
管ａ内に導くようになっている。排気出口ｃは、入口ｂ
と反対側の、長手方向略中央に１箇所設けられ、排気を
下流側へ排出するようになっている。そして断熱材ｅ
は、排気管ａの周方向および長手方向に沿って、即ち実
質的に排気の通路を形成して、排気を上流側から下流側
へ導くようになっている。

従って、高温な排気は、流入口ｂから断熱された流入管
ｆから排気管ａ内に入ると、その長手方向に流れの方向
へ変えて、出口ｃに集合されて下流側へ熱損失小に排出
されることになる。また、両端部ｄは鋳鉄により鋳ぐる
んであるので、接続への強度は損なわれない。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで、上記構造の共鋳込みされる断熱材（セラミッ
ク材）ｅは、最大で850℃に達する排気温に長期に耐
え、かつ断熱性が大（熱伝導率が小）である性質を有す
ることが条件となる。また排気通路を区画することにも
なるので、鋳造時の熱変形が小（線膨脹係数が小）であ
ることも必要である。

このため、第５図に示すように、排気管ａと流入管ｆと
の接続部である、屈曲されて形成された区間の断熱材ｅ
は、熱膨脹の差によって、即ちより熱膨脹量が大である
鋳鉄によって、図中、矢印Ａに示すような内方への力が
加えられることになる。この力によって断熱材ｅには亀
裂が生じ、断熱性が低下すると共に破損につながるおそ
れがある。

また、第６図に示すように、排気の出入口ｂ，ｃ位置で
は、セラミック材を共鋳込みして排気管ａを鋳造する
際、鋳鉄が凝固収縮して、図中、矢印Ｂで示すような断
熱材ｅへの力が、周方向外方から働く。このため断熱材
ｅの出入口ｂ，ｃへと延出する屈曲部には、この力が働
かない出入口ｂ，ｃ側との応力差が生じ、これも亀裂等
の発生原因となる。

そこで本考案は、上記事情に鑑み、断熱材を共鋳込みさ
せた排気管を実現させて、断熱性を有する排気マニホー
ルド構造を提供すべく創案されたものである。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、鋳鉄により排気の通路を区画する排気管と排
気管の長手方向に沿って並設された流入管とを成形し、
排気管および流入管に、これらが互いに接続する接続部
と曲線で区画される部分とを除いた直線区間の内周壁
に、その周方向及び長手方向に沿わせて、直筒状のセラ
ミックスで成る断熱部材を共鋳込みにより埋設したもの
である。

［作用］ 流入管は、排気を排気管内に導き、排気通路の下流側へ
と排出させる。

直筒体状の断熱部材は、排気管および流入管との熱膨脹
量の差や、鋳込み時の収縮等に影響されることなく、排
気の熱を遮断し、熱損失を減ずる。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は、本考案に係る排気マニホールド構造の一実施
例を示したものであり、排気マニホールド１は、従来と
同様に、鋳鉄により成形されると共に、排気の通路２を
区画する排気管３と、排気管３に、その長手方向に沿っ
て並設された流入管４とにより形成されている。そし
て、本考案の特徴となる断熱部材５は、排気管３および
流入管４の直線区間６の内周壁７に設けられている。

排気通路２は、内燃機関（図示せず）からの排気を排気
の下流側８へ円滑に導くように、適宜屈曲されて、流入
管４の流入端部である排気入口９から、その反対側に位
置される排気出口10まで形成されている。特に本実施例
にあっては、流入管４は、その根元部11が、排出口10方
向へ、即ち中央寄りへと接続部12において曲げて取付け
られており、排気管３の長手方向両端部13においては、
略90゜曲げられてシリンダヘッド側14に延出する形にな
っている。

このため、直線区間６は、流入管４のシリンダヘッドと
の取付け部分15および排気管３の排気管４との各接続部
12間に挾まれた部分16に限られる。

第２図に示すように、断熱部材５は、高耐熱・低熱伝導
の性質を有するセラミックスにより直円筒体状に成形さ
れていると共に、その内径17が通路２と同径になってい
る。即ち、直線区間６に埋設されたときに、その区間６
以外の排気管３及び流入管４の内周壁７に連通して、そ
の周方向及び長手方向に沿って、実質的に排気の通路２
を区画形成するようになっている。

なお、シリンダヘッドに取付けられる流入管４の入口９
側端部と、下流側排気管（過給機タービン）を支持する
出口10側端部とは、直線状ではあるが、部材強度を維持
するために、従来と同様に鋳鉄により形成されている。

次に本実施例の作用を説明する。

流入管４は、内燃機関の排気を、排気管３内の通路２に
導びく。排気管３は、各流入管４を通った排気を集合さ
せて、出口10を介して下流側８へと排出する。流入管４
および排気管３の、接続部12以外の直線区間６の内周壁
７に埋設された断熱部材５は、その径方向外方への排気
熱の伝達を遮断して、熱損失を減少させる。

このように、断熱部材５の埋設を、直線区間６に限って
おこなったので、内周壁７全面に設ける場合より断熱作
用は劣るものの、従来実用化への障害となっていた断熱
部材５の破損は避けられる。即ち、発生する熱膨脹量の
差は、直線区間６においては、断熱部材５に対する有害
な曲げ応力を発生させず、変形量差に相当する断熱部材
５の長手方向への移動が生じるのみである。

また、第３図に示すように、鋳造時の鋳鉄の凝固収縮
は、断熱部材５が円筒体状であるため、図中、矢印Ｃで
示すような、外周面18への均等な荷重となり、主として
その円周に沿った圧縮応力が発生してこの荷重に抗し、
破損を防止することになる。

なお、断熱部材の横断面形状は、第３図で示したような
円形であるほか、極端な偏荷重を受けることがない範囲
で、即ち、断熱部材の強度を考慮の上で、楕円形として
も構わない。また、セラミック材は、低熱伝導・高耐熱
・低熱膨脹であるチタン酸アルミニウム（Ａｌ_２ＴｉＯ
_５）、あるいはこれと同等のもとする。

さらに、本考案の排気マニホールドを製造するには、あ
らかじめ成形した断熱部材を中子相当とし、鋳造すれば
よい。この場合、断熱部材の形状は直筒体状であるか
ら、比較的容易に成形し得る。

［考案の効果］ 以上要するに本考案によれば、鋳造時の鋳鉄の凝固収縮
および運転時の熱膨張量の差に起因する曲げ応力が断熱
部材に発生することがなく、破損のおそれがないという
優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る排気マニホールド構造の一実施例
を示した側断面図、第２図はその要部を示した部分拡大
概要図、第３図は第１図中のIII-III線断面図、第４図
は従来の排気マニホールドを示した部分破断側面図、第
５図はその要部拡大図、第６図は第４図中のVI-VI線断
面図である。 図中、２は排気の通路、３は排気管、４は流入管、５は
断熱部材、６は直線区間、12は接続部である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳鉄により排気の通路を区画する排気管と
   該排気管の長手方向に沿って並設された流入管とを成形
   し、上記排気管および流入管に、これらが互いに接続す
   る接続部と曲線で区画される部分とを除いた直線区間の
   内周壁に、その周方向及び長手方向に沿わせて、直筒状
   のセラミックスで成る断熱部材を共鋳込みにより埋設し
   たことを特徴とする排気マニホールド構造。