JPH08109825A - 排気マニホルド - Google Patents
排気マニホルドInfo
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- JPH08109825A JPH08109825A JP24739894A JP24739894A JPH08109825A JP H08109825 A JPH08109825 A JP H08109825A JP 24739894 A JP24739894 A JP 24739894A JP 24739894 A JP24739894 A JP 24739894A JP H08109825 A JPH08109825 A JP H08109825A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust manifold
- outlet port
- exhaust gas
- exhaust
- collecting pipe
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
- F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱変形に伴う亀裂の発生を抑制し、取付フラ
ンジ部の変形を少なくして排気ガス漏れを防止して、耐
久性と信頼性を向上する排気マニホルドを得る。 【構成】 出口ポートに排気ガスを送る集合管に少なく
とも１本以上の枝管が接続する排気マニホルドにおい
て、出口ポートを挟む隣接した２本の枝管の交差部に排
気ガスを出口ポート側に導く導流壁を設ける。
ンジ部の変形を少なくして排気ガス漏れを防止して、耐
久性と信頼性を向上する排気マニホルドを得る。 【構成】 出口ポートに排気ガスを送る集合管に少なく
とも１本以上の枝管が接続する排気マニホルドにおい
て、出口ポートを挟む隣接した２本の枝管の交差部に排
気ガスを出口ポート側に導く導流壁を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に用いられる
排気系部品としての、耐久性と信頼性を向上する排気マ
ニホルドに関する。
排気系部品としての、耐久性と信頼性を向上する排気マ
ニホルドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、エンジンの排気ガスを捕集し、消
音管（マフラー）へ送る排気系部品として、排気マニホ
ルドがある。従来、この排気マニホルドは、図３に示す
ようにシリンダヘッド（図示せず）に取り付ける取付フ
ランジ８と、シリンダヘッドの各排気ポートに接続する
４気筒であれば枝管５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄと、こ
の枝管５ａ〜５ｄを集合する集合管３から構成され、各
枝管５ａ〜５ｄを通過する排気ガス１１を、集合管５を
経て出口ポート４から排出している。
音管（マフラー）へ送る排気系部品として、排気マニホ
ルドがある。従来、この排気マニホルドは、図３に示す
ようにシリンダヘッド（図示せず）に取り付ける取付フ
ランジ８と、シリンダヘッドの各排気ポートに接続する
４気筒であれば枝管５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄと、こ
の枝管５ａ〜５ｄを集合する集合管３から構成され、各
枝管５ａ〜５ｄを通過する排気ガス１１を、集合管５を
経て出口ポート４から排出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図３に示す従来の排気
マニホルド２１は、シリンダヘッドの各排気ポートから
流入した排気ガス１１が、出口ポート４に向かって直ち
に流れることはなく、反対側の側壁１０に衝突し、この
側壁１０付近の集合管３が局部的に高温に加熱される。
その結果、集合管３部に圧縮の塑性変形による熱変形を
起こし、亀裂やガス漏れといった不具合の発生が懸念さ
れる。
マニホルド２１は、シリンダヘッドの各排気ポートから
流入した排気ガス１１が、出口ポート４に向かって直ち
に流れることはなく、反対側の側壁１０に衝突し、この
側壁１０付近の集合管３が局部的に高温に加熱される。
その結果、集合管３部に圧縮の塑性変形による熱変形を
起こし、亀裂やガス漏れといった不具合の発生が懸念さ
れる。
【０００４】排気マニホルドの集合管３部が高温に加熱
されての変形挙動を、図６に基づき説明する。図６で、
（１）は排気マニホルド３１をシリンダヘッドにボルト
孔を介してボルトで取り付けている基本形状である。エ
ンジンが運転を始めると、シリンダヘッドからの排気ガ
スにより排気マニホルド３１の集合管３３部が高温に加
熱されて（２）のように大きく熱膨張する。そして、取
付フランジ３２は、ボルト（図示せず）で拘束されてい
るため、取付フランジ部３２の変形は抑制され取付フラ
ンジ部３２と集合管３３部の間には大きな寸法差が生じ
ることになる。やがて、集合管３３部には（３）のよう
に圧縮応力が作用して、材料の耐力を超えると塑性変形
が生じるが、収縮に影響する最大塑性変形量は前記寸法
差にほぼ一致する。エンジンが停止して冷却過程に至る
と、新たに集合管３３部の熱収縮が始まる。しかし、ボ
ルトに拘束された取付フランジ３２は、集合管３３部の
収縮に十分に追随できず、（４）のように取付フランジ
３２部の両端が反り上がるように変形し、また排気マニ
ホルド３１に亀裂が入り、排気ガスが洩れるといった問
題を生じる。
されての変形挙動を、図６に基づき説明する。図６で、
（１）は排気マニホルド３１をシリンダヘッドにボルト
孔を介してボルトで取り付けている基本形状である。エ
ンジンが運転を始めると、シリンダヘッドからの排気ガ
スにより排気マニホルド３１の集合管３３部が高温に加
熱されて（２）のように大きく熱膨張する。そして、取
付フランジ３２は、ボルト（図示せず）で拘束されてい
るため、取付フランジ部３２の変形は抑制され取付フラ
ンジ部３２と集合管３３部の間には大きな寸法差が生じ
ることになる。やがて、集合管３３部には（３）のよう
に圧縮応力が作用して、材料の耐力を超えると塑性変形
が生じるが、収縮に影響する最大塑性変形量は前記寸法
差にほぼ一致する。エンジンが停止して冷却過程に至る
と、新たに集合管３３部の熱収縮が始まる。しかし、ボ
ルトに拘束された取付フランジ３２は、集合管３３部の
収縮に十分に追随できず、（４）のように取付フランジ
３２部の両端が反り上がるように変形し、また排気マニ
ホルド３１に亀裂が入り、排気ガスが洩れるといった問
題を生じる。
【０００５】本発明は、上記出口ポートに排気ガスを送
る集合管に少なくとも１本以上の枝管が接続する従来の
排気マニホルドの課題を解決し、シリンダヘッドの各排
気ポートから流入する排気ガスの流れを排気ガスの出口
ポートに向かって制御して、排気マニホルドの集合管部
の表面温度の上昇を抑え、排気マニホルドの熱変形が少
なく、亀裂の発生のない信頼性に優れた排気マニホルド
を得ることを目的とする。
る集合管に少なくとも１本以上の枝管が接続する従来の
排気マニホルドの課題を解決し、シリンダヘッドの各排
気ポートから流入する排気ガスの流れを排気ガスの出口
ポートに向かって制御して、排気マニホルドの集合管部
の表面温度の上昇を抑え、排気マニホルドの熱変形が少
なく、亀裂の発生のない信頼性に優れた排気マニホルド
を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の排気マニホルドは、出口ポート（４）に排
気ガスを送る集合管（３）に、少なくとも１本以上の枝
管（５）が接続する排気マニホルド（１）において、出
口ポート（４）を挟む隣接した２本の枝管（５）の交差
部（６）に排気ガス（１１）を出口ポート（４）側に導
く導流壁（７）を設けることを特徴とする。
に、本発明の排気マニホルドは、出口ポート（４）に排
気ガスを送る集合管（３）に、少なくとも１本以上の枝
管（５）が接続する排気マニホルド（１）において、出
口ポート（４）を挟む隣接した２本の枝管（５）の交差
部（６）に排気ガス（１１）を出口ポート（４）側に導
く導流壁（７）を設けることを特徴とする。
【０００７】
【作用】図１に基づき作用を説明する。図１で排気マニ
ホルド１の出口ポート４を挟む隣接した枝管５ｂと５ｃ
の交差部６に導流壁７を設けると、シリンダヘッド（図
示せず）の各排気ポートから流入する排気ガスの流れが
集合管３部に滞ることなく滑らかに出口ポート４に向か
って導かれ、集合管３部の側壁１０を局所的に加熱して
排気マニホルドの温度を異常に上昇させることがない。
このため、集合管３付近の熱膨張が抑制され、熱膨張に
よる寸法差が少なくなり、塑性変形量が低減する。
ホルド１の出口ポート４を挟む隣接した枝管５ｂと５ｃ
の交差部６に導流壁７を設けると、シリンダヘッド（図
示せず）の各排気ポートから流入する排気ガスの流れが
集合管３部に滞ることなく滑らかに出口ポート４に向か
って導かれ、集合管３部の側壁１０を局所的に加熱して
排気マニホルドの温度を異常に上昇させることがない。
このため、集合管３付近の熱膨張が抑制され、熱膨張に
よる寸法差が少なくなり、塑性変形量が低減する。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１）図１は本発明の排気マニホルドの一実施例
である。図１で排気マニホルド１は、４％Ｓｉ球状黒鉛
鋳鉄製の排気量４．２リットル、直列４気筒の高性能デ
ィーゼルエンジン用である。排気マニホルド１は、出口
ポート４に排気ガス１１を送る集合管３に、枝管５ａ、
５ｂ、５ｃおよび５ｄが接続しており、出口ポート４を
挟む隣接した２本の枝管５ｂと５ｃの交差部６には、排
気ガス１１を出口ポート４側に導く湾曲した導流壁７を
設けている。また、導流壁７部の内側断面積は、導流壁
より前の集合管３の内側断面積以下として、導流壁７で
排気ガスが干渉されて温度上昇しない形状にしている。
る。 （実施例１）図１は本発明の排気マニホルドの一実施例
である。図１で排気マニホルド１は、４％Ｓｉ球状黒鉛
鋳鉄製の排気量４．２リットル、直列４気筒の高性能デ
ィーゼルエンジン用である。排気マニホルド１は、出口
ポート４に排気ガス１１を送る集合管３に、枝管５ａ、
５ｂ、５ｃおよび５ｄが接続しており、出口ポート４を
挟む隣接した２本の枝管５ｂと５ｃの交差部６には、排
気ガス１１を出口ポート４側に導く湾曲した導流壁７を
設けている。また、導流壁７部の内側断面積は、導流壁
より前の集合管３の内側断面積以下として、導流壁７で
排気ガスが干渉されて温度上昇しない形状にしている。
【０００９】この排気マニホルド１を耐熱試験装置に取
り付け耐熱試験を行った。試験は、機関回転数３０００
ｒｐｍでの全負荷運転相当の加熱（１５分）後の排気マ
ニホルド１の表面温度分布を赤外線熱画像測定装置によ
り測定した。図２は、排気マニホルド１の表面温度分布
を示す図である。図２に示すように、集合管５付近の表
面温度は６２０℃と温度の上昇が抑えられ、温度勾配も
緩やかである。これは排気マニホルド１の各枝管５ａ、
５ｂ、５ｃおよび５ｄに流入する排気ガス１１が、導流
壁６により、集合管３をから出口ポート４に向かって流
れるように制御されるからである。
り付け耐熱試験を行った。試験は、機関回転数３０００
ｒｐｍでの全負荷運転相当の加熱（１５分）後の排気マ
ニホルド１の表面温度分布を赤外線熱画像測定装置によ
り測定した。図２は、排気マニホルド１の表面温度分布
を示す図である。図２に示すように、集合管５付近の表
面温度は６２０℃と温度の上昇が抑えられ、温度勾配も
緩やかである。これは排気マニホルド１の各枝管５ａ、
５ｂ、５ｃおよび５ｄに流入する排気ガス１１が、導流
壁６により、集合管３をから出口ポート４に向かって流
れるように制御されるからである。
【００１０】（従来例１）図３は、実施例１と同材質で
鋳造した導流壁のない従来の排気マニホルド２１を示す
図である。実施例１と同様の耐熱試験を排気マニホルド
２１について行った。図４は、排気マニホルド２１の表
面温度分布を示す図である。図４に示すように、排気マ
ニホルド２１の表面温度は６８０℃と高い値を示し、温
度勾配も急である。これは、排気ポートから流入した排
気ガス１１が、矢印Ａのようにほぼ直進して側壁１０に
当たり、この側壁１０を局所的に加熱するからである。
鋳造した導流壁のない従来の排気マニホルド２１を示す
図である。実施例１と同様の耐熱試験を排気マニホルド
２１について行った。図４は、排気マニホルド２１の表
面温度分布を示す図である。図４に示すように、排気マ
ニホルド２１の表面温度は６８０℃と高い値を示し、温
度勾配も急である。これは、排気ポートから流入した排
気ガス１１が、矢印Ａのようにほぼ直進して側壁１０に
当たり、この側壁１０を局所的に加熱するからである。
【００１１】（実施例２）４％Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄製の排
気量４．２リットル、直列４気筒の高性能ディーゼルエ
ンジン用で、出口ポート４直下の隣接する枝管５の交差
部６に導流壁７を設けた本発明の実施例の排気マニホル
ド１を組み付けた直列４気筒エンジンで排気量４．２リ
ットルの高性能ディーゼルエンジンによる耐久試験を実
施した。試験条件として、機関回転数３０００ｒｐｍ、
全負荷時の排気ガス温度が約８３０℃で、全負荷運転相
当の加熱（５分）−冷却（５分）を１サイクルとする冷
熱（ＧＯ−ＳＴＯＰ）サイクルで４００時間実施した。
図５は、耐久時間と排気マニホルド全長の収縮率を示す
図である。図５に示すように実施例２の排気マニホルド
は、４００時間経過しても、排気マニホルド全長の収縮
率が２．５％であり、変形による亀裂やガス漏れなどの
異常はなかった。
気量４．２リットル、直列４気筒の高性能ディーゼルエ
ンジン用で、出口ポート４直下の隣接する枝管５の交差
部６に導流壁７を設けた本発明の実施例の排気マニホル
ド１を組み付けた直列４気筒エンジンで排気量４．２リ
ットルの高性能ディーゼルエンジンによる耐久試験を実
施した。試験条件として、機関回転数３０００ｒｐｍ、
全負荷時の排気ガス温度が約８３０℃で、全負荷運転相
当の加熱（５分）−冷却（５分）を１サイクルとする冷
熱（ＧＯ−ＳＴＯＰ）サイクルで４００時間実施した。
図５は、耐久時間と排気マニホルド全長の収縮率を示す
図である。図５に示すように実施例２の排気マニホルド
は、４００時間経過しても、排気マニホルド全長の収縮
率が２．５％であり、変形による亀裂やガス漏れなどの
異常はなかった。
【００１２】（従来例２）一方、４％Ｓｉ球状黒鉛鋳鉄
製で、出口ポート４直下の隣接する枝管５の交差部６に
導流壁７を設けない従来例の排気マニホルド２１を組み
付け、同様に試験を実施した。その結果を、図５の耐久
時間と排気マニホルド全長の収縮率を示す図に、前記の
実施例と対比して示す。従来例２の排気マニホルド２１
は、集合部３に貫通亀裂が生じ、約１５０時間で耐久試
験が続行不能となった。以上の結果より、本発明の導流
壁を設けた排気マニホルドは耐久性および信頼性に優れ
ていることが確認された。
製で、出口ポート４直下の隣接する枝管５の交差部６に
導流壁７を設けない従来例の排気マニホルド２１を組み
付け、同様に試験を実施した。その結果を、図５の耐久
時間と排気マニホルド全長の収縮率を示す図に、前記の
実施例と対比して示す。従来例２の排気マニホルド２１
は、集合部３に貫通亀裂が生じ、約１５０時間で耐久試
験が続行不能となった。以上の結果より、本発明の導流
壁を設けた排気マニホルドは耐久性および信頼性に優れ
ていることが確認された。
【００１３】
【発明の効果】以上の通り、本発明は、出口ポート４を
挟む隣接した２本の枝管５の交差部６に排気ガス１１を
出口ポート４側に導く導流壁７を設けているので、排気
ガス１１の流れを出口ポート４に向かって滑らかに流す
ことができ、結果的に集合管３部の表面温度を低下して
集合管３部の圧縮の塑性変形量を抑制し、排気マニホル
ド１に生じる熱変形を抑制する。本発明の排気マニホル
ド１によれば、取付フランジ８部の変形が少ないので、
熱変形に伴う亀裂の発生を抑制し、取付フランジ部から
のガス漏れを防止して耐久性と信頼性が向上する。
挟む隣接した２本の枝管５の交差部６に排気ガス１１を
出口ポート４側に導く導流壁７を設けているので、排気
ガス１１の流れを出口ポート４に向かって滑らかに流す
ことができ、結果的に集合管３部の表面温度を低下して
集合管３部の圧縮の塑性変形量を抑制し、排気マニホル
ド１に生じる熱変形を抑制する。本発明の排気マニホル
ド１によれば、取付フランジ８部の変形が少ないので、
熱変形に伴う亀裂の発生を抑制し、取付フランジ部から
のガス漏れを防止して耐久性と信頼性が向上する。
【図１】本発明の排気マニホルドの一実施例である。
【図２】実施例１の排気マニホルド１の表面温度分布を
示す図である。
示す図である。
【図３】従来例１の排気マニホルドを示す図である。
【図４】従来例１の排気マニホルド１の表面温度分布を
示す図である。
示す図である。
【図５】排気マニホルドの耐久時間と排気マニホルド全
長の収縮率を示す図である。
長の収縮率を示す図である。
１：排気マニホルド、 ３：集合管、
４：出口ポート ５ａ〜５ｄ：枝管、 ６：交差部、
７：導流壁、８：取付フランジ、 ９：ボルト
孔、 １０：側壁、１１：排気ガス。
４：出口ポート ５ａ〜５ｄ：枝管、 ６：交差部、
７：導流壁、８：取付フランジ、 ９：ボルト
孔、 １０：側壁、１１：排気ガス。
Claims (1)
- 【請求項１】 出口ポート（４）に排気ガス（１１）を
送る集合管（３）に少なくとも１本以上の枝管（５）が
接続する排気マニホルド（１）において、出口ポート
（４）を挟む隣接した２本の枝管（５）の交差部（６）
に排気ガス（１１）を出口ポート（４）側に導く導流壁
（７）を設けることを特徴とする排気マニホルド
（１）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24739894A JPH08109825A (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 排気マニホルド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24739894A JPH08109825A (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 排気マニホルド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08109825A true JPH08109825A (ja) | 1996-04-30 |
Family
ID=17162842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24739894A Pending JPH08109825A (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 排気マニホルド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08109825A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2863306A1 (fr) * | 2003-12-04 | 2005-06-10 | Renault Sas | Collecteur d'echappement equipe d'un deflecteur rapporte et moteur comportant ce collecteur |
| WO2005116412A1 (de) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Arvin Technologies, Inc. | Krümmer für einen mehrzylinder-verbrennungsmotor |
-
1994
- 1994-10-13 JP JP24739894A patent/JPH08109825A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2863306A1 (fr) * | 2003-12-04 | 2005-06-10 | Renault Sas | Collecteur d'echappement equipe d'un deflecteur rapporte et moteur comportant ce collecteur |
| WO2005116412A1 (de) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Arvin Technologies, Inc. | Krümmer für einen mehrzylinder-verbrennungsmotor |
| US8584449B2 (en) | 2004-05-24 | 2013-11-19 | Faurecia Emissions Control Technologies Usa Llc | Manifold for a multicylinder internal combustion engine |
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