JPH08210131A - 内燃機関の排気マニホルド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】分岐管をつなぐ股部７における耐亀裂性を高め
た内燃機関の排気マニホルドを提供すること。 【構成】第１半割体４１の受け片４１ｍに第２半割体４
２の端を合わせて、第１半割体４１及び第２半割体４２
を互いに対面させると共に、補強板９を外側から当てが
い、そしてＭＩＧ溶接して溶接部７３を形成し、一体結
合している。補強板９の全周は溶接されている。第１半
割体４１、第２半割体４２及び補強板９は、フェライト
系ステンレス鋼製であり、同厚である。亀裂が生成し易
かった股部７は、補強板９で外側から被覆され補強され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐亀裂性を高めた内燃機
関の排気マニホルドに関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関には排気マニホルドが装備され
ている。排気マニホルドは、内燃機関の燃焼室から排出
される高温の排気ガスを排気管に導くためのものであ
る。排気マニホルドとして、図５及び図６に示す溶接系
のものがある（特開平４−２６５４１８号公報）。図６
は図５のＷ６−Ｗ６線に沿う矢視図を示す。

【０００３】このものによれば、プレス加工で成形した
第１半割体２０１及び第２半割体２０２を用い、第１半
割体２０１と第２半割体２０２とを互いに対面する様に
合わせて溶接で一体結合することにしている。このもの
においては、図５に示す様に、内燃機関の燃焼室の排気
ポートにつながる複数個の分岐管１０１と、分岐管１０
１が合流する合流管１０２と、分岐管１０１及び合流管
１０２を貫通する排気通路１０３とが設けられている。

【０００４】また排気マニホルドとして、鋳鉄で一体的
に成形した鋳造品系のものがある。このものでは、図７
に示す様に分岐管１０１をつなぐ股部１０７から分岐管
１０１の上流側の端部１０１ｆに達するまでのびる膜状
の膜状リブ１０５で、分岐管１０１同士を一体的に連設
したものが知られている（実開平５−９２６号公報）。

【０００５】ところで排気マニホルドにおいては、内燃
機関の駆動時には高温の排気ガスが排気通路１０３を通
過するため排気マニホルドは加熱されて熱膨張したり、
内燃機関の停止時には排気マニホルドは加熱状態から冷
却されるので熱収縮する。ここで分岐管１０１をつなぐ
股部１０７は、熱膨張や熱収縮に起因する熱応力が最も
集中する部位であり、そのため亀裂が発生することが往
々にしてある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記形態
の排気マニホルドによれば、股部１０７における亀裂抑
制効果は必ずしも充分ではない。図７に係る排気マニホ
ルドにおいても、膜状リブ１０５により股部１０７での
補強効果を高め得ることが期待されているものの、亀裂
抑制効果は充分ではない。

【０００７】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、分岐管をつなぐ股部における耐亀裂性を高めた
内燃機関の排気マニホルドを提供することを課題とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る内燃機関
の排気マニホルドは、複数個の分岐管と、各分岐管が合
流する合流管と、分岐管及び合流管を貫通すると共に排
気ガスが流れる排気通路とを備えた内燃機関の排気マニ
ホルドであって、分岐管をつなぐ少なくとも１個の股部
には、補強板が当てがわれて溶接で接合されていること
を特徴とするものである。

【０００９】排気マニホルドは、厚み方向に略半割した
第１半割体及び第２半割体を用い、第１半割体及び第２
半割体を合わせた状態で溶接することにより、マニホル
ド本体を形成する構造を採用できる。

【００１０】

【作用及び発明の効果】排気マニホルドにおいては、内
燃機関の駆動時には、高温の排気ガスが排気通路を流れ
るため加熱されて熱膨張が生じたり、内燃機関の停止時
には、排気ガスの流入が停止されるため加熱状態から冷
却されて熱収縮が生じたりする。本発明に係る排気マニ
ホルドによれば、分岐管をつなぐ股部には、補強板が当
てがわれて溶接で接合されている。そのため応力集中が
発生しがちの股部を補強することができ、従来形態に比
較して、股部における耐亀裂性を高め得る。よって排気
マニホルドの耐久性や長寿命化に貢献できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１及び図２を参照
して説明する。この排気マニホルドは内燃機関の排気側
に装備されるものである。排気マニホルドは図１から理
解できる様に、複数個の分岐管１と、各分岐管１が合流
する合流管２と、分岐管１及び合流管２を貫通する排気
通路３とを備えたマニホルド本体４を主体としている。
内燃機関から排出された排気ガスは、排気通路３を上流
から下流にかけて矢印Ａ１方向に流れる。

【００１２】更に分岐管１の上流側に位置する様にマニ
ホルド本体４には、内燃機関に取付けられる第１取付フ
ランジ部５１が溶接で結合されている。合流管２の下流
側に位置する様にマニホルド本体４には、排気管に取付
けられる第２取付フランジ部５２が溶接で結合されてい
る。第１取付フランジ部５１及び第２取付フランジ部５
２は溶接構造用鋼材（ＪＩＳ ＳＰＨＣ）等の溶接性に
優れた鋼材で形成されている。なお、隣設する分岐管１
の間は境界空間部６とされている。

【００１３】本実施例では図１に示す様に分岐管１は股
部７、８でつながれている。図１におけるＷ２−Ｗ２線
に沿う矢視図は図２に示されている。本実施例では図２
から理解できる様にマニホルド本体４を半径方向におい
て略半割構造とした第１半割体４１及び第２半割体４２
を用いる。更に小片舌状の補強板９を用いる。第１半割
体４１及び第２半割体４２は、板体をプレス加工で三次
元曲面形状に曲成して成形されている。補強板９も、板
体をプレス加工で三次元曲面形状に曲成して成形されて
いる。

【００１４】本実施例によれば排気通路３も半割構造と
されるので、第１半割体４１の内壁面４１ｘで区画され
た樋状空間と、第２半割体４２の内壁面４２ｘで区画さ
れた樋状空間とで、前記した排気通路３が形成される。
図４に示す様に第１半割体４１のうち股部７、８付近の
領域には、略鍔状の受け片４１ｍが第１半割体４１の開
口端側から一体的に延設されている。そして図２から理
解できる様に、第１半割体４１の受け片４１ｍに第２半
割体４２の開口端を合わせて位置決めしつつ、第１半割
体４１及び第２半割体４２を互いに対面させると共に、
受け片４１ｍを覆う様に小片舌状の補強板９を外側から
当てがい、更にイナートガス等のシールド雰囲気におい
てＭＩＧ溶接して溶接部７３を形成し、第１半割体４
１、第２半割体４２及び補強板９を一体結合している。

【００１５】上記した様に第１半割体４１の受け片４１
ｍは、第１半割体４１と第２半割体４２とを結合する際
の位置を規制する位置規制機能を期待できる。図４から
理解できる様に、補強板９を溶接した溶接部７３は、ハ
ッチング領域で示されており、従って補強板９の全周は
溶接されている。この状態では、補強板９は受け片４１
ｍを覆っている。

【００１６】本実施例によれば、図２から理解できる様
に補強板９は受け片４１ｍの曲げ部分に相応する形状を
もつ曲げ部９ｒを備えている。補強板９の曲げ部９ｒと
受け片４１ｍとで、補強板９の位置を規制する位置規制
機能も期待できる。図２において溶接部７３を構成する
溶接部７３ａ、７３ｂ、７３ｃが示されている。溶接部
７３ａは、第１半割体４１の受け片４１ｍの端面４１
ｈ、補強板９の端面９ｈ、第２半割体４２の外面部分４
２ｐを覆って結合している。溶接部７３ｂは、補強板９
の端面９ｉ、第１半割体４１の外面部分４１ｐを覆って
結合している。溶接部７３ｃは、第１半割体４１の端面
４１ｉ、第２半割体４２の外面部分４２ｎを覆って結合
している。

【００１７】本実施例では第１半割体４１及び第２半割
体４２はフェライト系のステンレス鋼（ＪＩＳ ＳＵＳ
４３０系）で形成されているが、オーステナイト系のス
テンレス鋼、或いは他の種の合金鋼とすることもでき
る。補強板９は第１半割体４１及び第２半割体４２と同
系または同一の材質で形成されている。溶接一体性、熱
膨張率の相応性などを考慮したものである。

【００１８】従来において股部７において応力集中のた
め亀裂が発生し易い部位は、図２において矢印Ｋで示す
部位、或いはこの付近の部位である。股部７において応
力集中のため亀裂が生成し易かった矢印Ｋで示す部位
は、本実施例によれば補強板９が外側から被覆接合され
補強されている。本実施例では第１半割体４１及び第２
半割体４２の平均厚みｔは適宜選択できるが、一般的に
は１〜２ｍｍ程度、例えば１．５ｍｍにできる。補強板
９の厚みも適宜選択できるが、基本的には第１半割体４
１及び第２半割体４２の厚みと同様な値とされている。

【００１９】本実施例によれば、図１から理解できる様
に股部７については補強板９が溶接接合されているが、
他方の残りの股部８については補強板９が溶接接合され
ていない。他方の股部８は亀裂が発生しにくいためであ
る。その主たる理由は、股部７を介してつながれた分岐
管１の長さＬ１は短いものの、股部８を介してつながれ
た分岐管１の長さＬ２が長いため、股部８では応力集中
が少ないものと推察される。

【００２０】以上説明した様に本実施例によれば、股部
７において従来亀裂が生成し易かった部位をこの補強板
９で外側から被覆接合して補強している。そのため応力
集中が発生したとしても、それを補強板９で受け得るの
で、股部７における耐亀裂性は向上する。また応力集中
を補強板９の全体で分散させ得る効果も期待できる。排
気マニホルドにおいて耐亀裂性を向上させるべく股部の
形状を変更する方式を採用することも考えられるが、こ
の場合には排気通路３の流過抵抗等の変動が誘発され易
い。この場合には排気マニホルドの機能評価をやり直す
必要も生じる。この点本実施例によれば、補強板９を外
側から被覆接合する方式を採用しているので、排気通路
３の流過抵抗等の変動はなく、上記不都合を解消でき
る。

【００２１】（他の例）上記した例では股部７、８のう
ち股部７にのみ補強板９を溶接で接合しているが、排気
マニホルドの種類によっては股部７、８の双方に補強板
９を溶接で接合しても良い。上記した例では補強板９の
平均厚みは第１半割体４１及び第２半割体４２と基本的
には同厚とされているが、これに限られるものではな
く、排気マニホルドの種類によっては第１半割体４１及
び第２半割体４２よりも厚くすることも、薄くすること
もできる。

【００２２】上記した例では排気マニホルドに係るマニ
ホルド本体４は、第１半割体４１と第２半割体４２とを
溶接することにより形成された溶接品であるが、これに
限られるものではなく、排気マニホルドを球状黒鉛鋳
鉄、合金鋳鉄、鋳鋼などで一体的に鋳造した鋳造品で形
成し、その鋳造品の股部の少なくとも１個に補強板９を
当てがい溶接で接合する形態としても良い。

【００２３】上記した例ではＭＩＧ溶接することにして
いるが、溶接手段としてはこれに限らずＴＩＧ溶接、抵
抗溶接、スポット溶接、突起溶接等の公知の手段でも良
い。 （付記）上記した実施例から次の技術的思想も把握でき
る。 ○分岐管をつなぐ少なくとも１個の股部は三次元曲面形
状をなし、補強板は舌片状をなし、該股部の三次元曲面
形状に相応する三次元曲面形状を備えている請求項１に
記載の内燃機関の排気マニホルド。 ○長さの長い分岐管をつなぐ股部には補強板が接合され
ておらず、長さの短い分岐管をつなぐ股部には補強板が
接合されている請求項１に記載の内燃機関の排気マニホ
ルド。

【図面の簡単な説明】

【図１】排気マニホルドの斜視図である。

【図２】図１のＷ２−Ｗ２線に沿う矢視図である。

【図３】補強板を股部に当てがった状態を拡大して示す
斜視図である。

【図４】補強板を股部に当てがって溶接した付近を拡大
して示す斜視図である。

【図５】従来技術に係る排気マニホルドの構成図であ
る。

【図６】従来技術に係る図５のＷ６−Ｗ６線に沿う矢視
図である。

【図７】従来技術に係る排気マニホルドの構成図であ
る。

【符号の説明】

図中、１は分岐管、２は合流管、３は排気通路、４はマ
ニホルド本体、４１は第１半割体、４２は第２半割体、
７、８は股部、７３は溶接部、９は補強板を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個の分岐管と、各該分岐管が合流する
   合流管と、該分岐管及び該合流管を貫通すると共に排気
   ガスが流れる排気通路とを備えた内燃機関の排気マニホ
   ルドであって、 該分岐管をつなぐ少なくとも１個の股部には、補強板が
   当てがわれて溶接で接合されていることを特徴とする内
   燃機関の排気マニホルド。