JPH0988578A - 二重管型排気マニホールド - Google Patents

二重管型排気マニホールド

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JPH0988578A
JPH0988578A JP7246226A JP24622695A JPH0988578A JP H0988578 A JPH0988578 A JP H0988578A JP 7246226 A JP7246226 A JP 7246226A JP 24622695 A JP24622695 A JP 24622695A JP H0988578 A JPH0988578 A JP H0988578A
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JP
Japan
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exhaust manifold
stainless steel
pipe
type exhaust
collector
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Pending
Application number
JP7246226A
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English (en)
Inventor
Yasuo Fukae
康夫 深江
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Marelli Corp
Original Assignee
Calsonic Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は二重管型排気マニホールドに関し、
従来に比し内管の熱変形を軽減して、ヒートサイクルに
於ける耐久性の向上を図った二重管型排気マニホールド
を提供することを目的とする。 【解決手段】 請求項1に係る発明は、コレクタ13a
と当該コレクタ13aから延びる複数本のブランチ13
bとで構成される内管13を、所定の隙間を開けて外管
15で覆った二重管型排気マニホールド17に於て、上
記内管13を、フェライト系ステンレスで成形したこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両排気系に装着
される二重管型排気マニホールドに係り、詳しくはヒー
トサイクルに於ける耐久性の向上を図った二重管型排気
マニホールドに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に車両排気系には、エンジンから放
出される排ガスを1本に纏めて下流側に送る排気マニホ
ールドがエンジンのシリンダヘッドに装着されている
が、昨今、車両の床下に装着されていた従来の触媒コン
バータに代え、実開平5−12622号公報に開示され
るように排気マニホールドの排気ガス排出口に直接装着
するマニホールドコンバータが広く知られている。
【0003】そして、斯かるマニホールドコンバータを
排気ガス排出口に装着する排気マニホールドにあって
は、排ガスの温度低下を防止してエンジン始動時の触媒
活性を高める目的で、特開平4−148017号公報に
開示されるように排気マニホールドの内壁にセラミック
を内張りしたり、図2に示すように排気マニホールド1
を、内管3と当該内管3を所定の隙間を開けて覆う外管
5の二重管構造としたものが知られている。
【0004】そして、上記排気マニホールド1は、高温
の排ガスに晒される内管3が高温強度に優れたオーステ
ナイト系ステンレス(例えば、SUS310S)で成形
され、又、外管5がオーステナイト系ステンレスより廉
価なフェライト系ステンレス(例えば、SUS430)
で成形されており、内管3は、シリンダヘッド7への取
付フランジ9と排気ガス排出口に装着したマニホールド
コンバータ取付用フランジ11を介して外管5に拘束さ
れた構造となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上記内管3
の成形材料であるオーステナイト系ステンレスは、フェ
ライト系ステンレスに比し高温強度に優れたものである
反面、例えばSUS430の線膨張係数が11.5×1
-6/℃であるのに対し、SUS310Sの線膨張係数
は17.6×10-6/℃であるというようにフェライト
系ステンレスに比し熱膨張率が大きい性質を有してい
る。
【0006】そのため、高温の排ガスの流入に伴い内管
3はコレクタ3aが長手方向に大きく伸長し、そして、
ヒートサイクルによって当該コレクタ3aは収縮,伸長
を繰り返すが、内管3のブランチ3bは取付フランジ9
を介して外管5に拘束されているため、コレクタ3aの
伸縮によって当該コレクタ3aとブランチ3bの接続部
(図中、A部)に応力が集中し、その結果、長期に亘る
使用によって当該接続部に亀裂が発生してしまう虞があ
った。
【0007】本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもの
で、内管と外管とからなる二重管型排気マニホールドに
改良を加え、従来に比し内管の熱変形を軽減して、ヒー
トサイクルに於ける耐久性の向上を図った二重管型排気
マニホールドを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
め、請求項1に係る発明は、コレクタと当該コレクタか
ら延びる複数本のブランチとで構成される内管を、所定
の隙間を開けて外管で覆った二重管型排気マニホールド
に於て、上記内管を、フェライト系ステンレスで成形し
たことを特徴とする。
【0009】そして、請求項2及び請求項3に係る発明
は、夫々、請求項1記載の二重管型排気マニホールドに
於て、外管を、フェライト系ステンレスやオーステナイ
ト系ステンレスで成形したものである。又、請求項4に
係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか記載の二
重管型排気マニホールドに於て、内管を成形するフェラ
イト系ステンレスが、線膨張係数が約11.5×10-6
/℃で、900℃の高温強度が2kgf/mm2 以上である
ことを特徴とし、請求項5に係る発明は、請求項4記載
の二重管型排気マニホールドに於て、フェライト系ステ
ンレスが、モリブデン2%,ニオブ0.4%,クロム1
8.5%を含有することを特徴とするものである。
【0010】
【作用】各請求項に係る発明によれば、エンジンから放
出された排ガスが各ブランチからコレクタを介してマニ
ホールドコンバータに案内され、そして、外管が排ガス
の温度低下を防止してエンジン始動時の触媒活性を高め
ることとなる。又、高温の排ガスの流入に伴い、内管は
熱膨張によってコレクタが長手方向に伸長し、そして、
ヒートサイクルによってコレクタは収縮,伸長を繰り返
すが、内管はフェライト系ステンレスで成形されている
ため、従来の二重管型排気マニホールドに比し内管の熱
変形は大幅に緩和されることとなる。
【0011】又、請求項3に係る発明によれば、内管と
外管の温度差を成形材料の熱膨張差が吸収し、請求項4
及び請求項5に係る発明によれば、内管は優れた高温強
度を有するため、高温の排ガスで損傷することがない。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づき詳細に説明する。
【0013】図1は請求項1,請求項2,請求項4及び
請求項5に係る二重管型排気マニホールドの一実施例を
示し、図中、13はコレクタ13aと当該コレクタ13
aから延びる複数本のブランチ13bとで構成された内
管、15は当該内管13を所定の隙間を開けて覆う外管
で、図2に示す排気マニホールド1と同様、内管13
は、シリンダヘッド7への取付フランジ9と排気ガス排
出口に装着したマニホールドコンバータ取付用フランジ
11を介して外管15に拘束されている。
【0014】そして、外管15は従来と同様、SUS4
30のフェライト系ステンレスで成形されているが、本
実施例に係る排気マニホールド17は、従来のSUS3
10S等のオーステナイト系ステンレスに代え、内管1
3を、モリブデン2%,ニオブ0.4%,クロム18.
5%を含有するフェライト系ステンレスで成形したこと
を特徴としている。
【0015】而して、斯様に複数種の材料を含有させた
フェライト系ステンレスによれば、通常のSUS430
と略同様の線膨張係数を維持し乍ら、内管13が温度上
昇する900℃での高温強度(引張強さ)がSUS43
0の1.3kgf/mm2 から2.2kgf/mm2 へと向上
し、優れた高温強度を有するものとなる。本実施例に係
る排気マニホールド17はこのように構成されているか
ら、従来と同様、エンジンから放出された排ガスが各ブ
ランチ13bからコレクタ13aを介してマニホールド
コンバータ(図示せず)に案内され、そして、外管15
が排ガスの温度低下を防止してエンジン始動時の触媒活
性を高めることとなる。
【0016】又、高温の排ガスの流入に伴い、内管13
は熱膨張によってコレクタ13aが長手方向に伸長し、
そして、ヒートサイクルによってコレクタ13aは収
縮,伸長を繰り返すが、上述したように内管13の成形
材料たるフェライト系ステンレスはSUS430と略同
様の線膨張係数であるため、SUS310Sで成形され
た図2の内管3に比し熱変形が約35%緩和され、然
も、優れた高温強度を有するため、高温の排ガスで内管
13が損傷することもない。
【0017】従って、本実施例に係る排気マニホールド
17によれば、内管13の熱変形が従来に比し著しく緩
和されるため、コレクタ13aとブランチ13bの接続
部に発生する応力が低減し、然も、内管13は優れた高
温強度を有することも相俟って、ヒートサイクルに於け
る耐久性が向上することとなった。加えて、図2に示す
内管3の成形材料であるオーステナイト系ステンレスは
ニッケルをベース材料としているために高価であった
が、本実施例に係る二重管型排気マニホールド17は斯
かるオーステナイト系ステンレスを成形材料としないた
め、従来に比し材料コストの削減も可能となる。
【0018】尚、上記実施例では、外管15をSUS4
30のフェライト系ステンレスで成形したが、請求項3
に係る二重管型排気マニホールドの如く、高温となる内
管を上記内管13と同一のフェライト系ステンレスで成
形し、そして、高温強度に優れたSUS310SやSU
S304等のオーステナイト系ステンレスを用いて外管
を成形してもよい。
【0019】而して、斯かる実施例によっても、従来に
比し内管の熱変形を緩和させることができるし、又、こ
の実施例によれば、内管と外管の温度差を成形材料の熱
膨張差で吸収できる利点を有する。又、上述した実施例
では、内管13を成形するフェライト系ステンレスに、
モリブデン2%,ニオブ0.4%,クロム18.5%を
含有させて高温強度を高めたが、高温強度を向上させる
ものとして、その他、例えばモリブデン2%,ニオブ
0.6%,クロム19%,シリコン0.2%又はニオブ
0.8%,クロム19%等の組合せがあり、これらを含
有させて高温強度を高めたフェライト系ステンレスで内
管13を成形してもよい。
【0020】更に又、内管13を成形するフェライト系
ステンレスの線膨張係数と高温強度は上記数値に限定さ
れるものではなく、線膨張係数が約11.5×10-6
℃で、900℃の高温強度が2kgf/mm2 以上の範囲に
あるフェライト系ステンレスであれば、図1に示す実施
例と同様、所期の目的を達成することが可能である。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように、各請求項に係る二重
管型排気マニホールドによれば、従来に比し内管の熱変
形を著しく緩和させることができるため、内管のコレク
タとブランチの接続部に発生する応力が低減し、ヒート
サイクルに於ける耐久性が向上することとなった。
【0022】そして、請求項2に係る発明によれば、オ
ーステナイト系ステンレスを成形材料としないため、従
来に比し材料コストの削減が図れ、又、請求項3に係る
発明によれば、内管と外管の温度差を成形材料の熱膨張
差で吸収できる利点を有する。更に、請求項4及び請求
項5に係る二重管型排気マニホールドによれば、内管が
優れた高温強度を有することも相俟って、請求項1に係
る発明に比しヒートサイクルに於ける耐久性がより一段
と向上することとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1,請求項2,請求項4及び請求項5に
係る二重管型排気マニホールドの一実施例の断面図であ
る。
【図2】従来の二重管型排気マニホールドの断面図であ
る。
【符号の説明】
13 内管 13a コレクタ 13b ブランチ 15 外管 17 排気マニホールド

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コレクタ(13a)と当該コレクタ(1
    3a)から延びる複数本のブランチ(13b)とで構成
    される内管(13)を、所定の隙間を開けて外管(1
    5)で覆った二重管型排気マニホールド(17)に於
    て、 上記内管(13)を、フェライト系ステンレスで成形し
    たことを特徴とする二重管型排気マニホールド。
  2. 【請求項2】 外管(15)を、フェライト系ステンレ
    スで成形したことを特徴とする請求項1記載の二重管型
    排気マニホールド。
  3. 【請求項3】 外管(15)を、オーステナイト系ステ
    ンレスで成形したことを特徴とする請求項1記載の二重
    管型排気マニホールド。
  4. 【請求項4】 内管(13)を成形するフェライト系ス
    テンレスは、線膨張係数が約11.5×10-6/℃で、
    900℃の高温強度が2kgf/mm2 以上であることを特
    徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか記載の二重管
    型排気マニホールド。
  5. 【請求項5】 フェライト系ステンレスは、モリブデン
    2%,ニオブ0.4%,クロム18.5%を含有するこ
    とを特徴とする請求項4記載の二重管型排気マニホール
    ド。
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