JPS632567Y2

JPS632567Y2 -

Info

Publication number: JPS632567Y2
Application number: JP14714182U
Authority: JP
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1982-09-30
Publication date: 1988-01-22
Also published as: JPS5952121U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、内燃機関の排気浄化装置に関するも
のであり、とくに排気マニホルド部の熱負荷に対
する耐久性を向上させた排気浄化装置に関するも
のである。

排気マニホルドは、各シリンダからの排出ガス
を一本にまとめてエキゾストパイプあるいは排気
マニホルド直下に設置される触媒コンバータに送
る役割を果たすが、カウンタフローの内燃機関で
は吸気マニホルドとの干渉を避けるために、上
下、または左右方向に湾曲する湾曲部を有する構
造となつている。排気マニホルドの通路が湾曲し
ている部分では、排出ガスの主流が通路内壁に衝
突する部分で排出ガスが湾曲の外周側の通路内壁
に強くあたり、この部分では排出ガスからの受熱
量が大きく、したがつて通路壁の伸縮量が他の部
位よりも増大する。とくに、排気マニホルドの排
気ポート部すなわち内部に隔壁としてのセパレー
タが設けられた双管部においては、セパレータと
管壁との熱歪差により管壁に大きな内部応力が発
生するが、とくにセパレータ終端部においては、
管壁には内部応力の集中度が高く、管壁に亀裂が
生じるおそれもある。この亀裂発生を防止するた
めにはセパレータの肉厚を大きくしてポトーの熱
変形を抑制することが考えられるが、セパレータ
の肉厚を大きくするとその分通路断面積が減少し
て排気抵抗が増加するとともに、セパレータの体
積増加により排気マニホルドが増加するという別
の問題が生じてしまい、これら別の問題を生じさ
せない熱歪の抑制方法の開発が望まれていた。

本考案は、このような要望を満足する、すなわ
ち、排気マニホルドの排気抵抗および重量を増大
させることなく排気マニホルドの局部的な熱歪を
抑制し、繰り返しかかる熱負荷に対する排気浄化
装置の耐久性を向上させることを目的とする。

この目的に沿う本考案の排気浄化装置は、排気
マニホルドの双管部に設けられたセパレータの集
合ポート部側端部の上下部をＲ形状をもつて構成
し、とくに排出ガスの主流が強くあたる下部内壁
面に連なるセパレータ端部下部のＲ形状を上部の
Ｒ形状に比べて大にしてセパレータの下部Ｒ部を
集合ポート部側に長く延設したものから成つてい
る。

このようにセパレータ端部の下部Ｒ形状部を大
きな丸味とすることにより、セパレータが角形状
で排気ポート下壁に接続する場合に比べて、セパ
レータと排気ポートの温度差の変化が緩やかにな
り、そのために熱歪が小となる他、切欠効果によ
る形状的な応力集中も減少し、局部的な熱応力の
集中が緩和され、かつ低減する。そのため熱負荷
が繰り返しかかつても亀裂等を生じるおそれはな
く、耐久性上問題になることはない。

以下に本考案の排気浄化装置の望ましい実施例
を図面を参照しながら説明する。

第１図ないし第４図は本考案の一実施例に係る
排気浄化装置を４気筒エンジンの場合について示
している。第１図において、１は排気マニホル
ド、２は吸気マニホルドであり、両者はそのライ
ザ部を上下に合せて配設されている。排気マニホ
ルド１の左右に延びる集合ポートは、通路断面積
の拡大されたほぼ半球状の拡張室３にて互いに集
合しており、その直下に触媒コンバータ４が接続
されている。

排気マニホルド１は、第２図および第３図に示
すように、＃１ないし＃４気筒に接続する＃１な
いし＃４排気ポート５，６，７，８を有してお
り、＃１および＃２排気ポート５，６からなる双
管部９が一方の集合ポート１０に、＃３および
＃４排気ポート７，８からなる双管部１１が他方
の集合ポート１２に接続している。双管部９，１
１は、第４図に示すように、下方に向けて湾曲し
た後再び水平方向に向けて湾曲して集合ポート１
０，１２に接続しており、集合ポート１０，１２
は第２図および第３図に示すように、双管部９，
１１から接続する直後の部分１０ａ，１２ａで拡
張室３側に湾曲し、それに更に続く部分１０ｂ，
１２ｂで拡張室３に向かつて直線状に延びてい
る。

左右の集合ポート１０，１２が開口する拡張室
３は、排気マニホルド１の左右方向の中心部より
＃１、＃２排気ポート５，６側に片寄らせて配設
されている。集合ポート１０，１２の直線部１０
ｂ，１２ｂの通路中心線は、平面的には拡張室３
内で交叉しており、この交叉部位に酸素センサ１
４の検知部１４ａが位置するように、検知部１４
ａを拡張室３内に突入させて拡張室３の壁１３に
取付けられている。

排気マニホルド１の左右方向の中央部には、上
方に向かつて開口するすなわち上部に取付けられ
る吸気マニホルド２の下面に向けて開口する開口
部１５を有するライザ部１６が設けられている。
ライザ部１６の集合ポート１２が拡張室３に開口
する部分には、ヒートコントロールバルブ１７が
設けられており、暖機の状態に応じて排出ガスの
流れを制御するようになつている。

双管部９，１１には、左右の排気ポート部を、
それぞれ＃１排気ポート５と＃２排気ポート６お
よび＃３排気ポート７と＃４排気ポート８に隔て
る隔壁としてのセパレータ１８，１９が設けられ
ている。セパレータ１８，１９は、＃１ないし
＃４排気ポート５，６，７，８の入口部から集合
ポート部１０，１２との接続部まで延びており、
集合ポート部１０，１２と排気ポートとの接続部
におけるセパレータ１８，１９の終端部は、その
上下部がＲ形状に形成されている。したがつて、
セパレータ１８，１９の端部は、それぞれＲ形状
をもつて滑らかに集合ポート１０，１２の上下内
壁に接続されている。上下Ｒ部のうち下部Ｒ部の
半径Ｒ１は、上部Ｒ部の半径Ｒ０よりも曲率半径
が大きく、望ましくはその寸法関係はＲ１≒２×
Ｒ０となつている。さらに具体的にはＲ０が８mm
程度の場合Ｒ１は15mm程度に形成される。したが
つて半径Ｒ１をもつ下部のＲ部は、集合ポート１
０，１２方向に長く延びて集合ポート１０，１２
下壁面に接続されている。また、セパレータ１
８，１９の内厚t₃は排気ポート１１，１２，１
４，１５部の側壁の肉厚t₁，t₂よりも大である。

上記の如く構成された本考案の排気浄化装置の
作用についてつぎに述べる。

＃１ないし＃４排気ポート５，６，７，８入口
から送られてくる排出ガスは、第４図に示すよう
に、通路の湾曲に沿つて曲げられ、拡張室３に送
られる。排気ガスの流れは、通路の湾曲部では、
湾曲部直前の流れの指向性によつて、湾曲の外周
側の通路内面にあたり、流れの向きが曲げられ
る。すなわち、＃１ないし＃４排気ポート５，，
７，８入口から入つた排出ガスは、まず下方に向
けて曲がる湾曲部の外周側内面Ａにあたつて下方
に折れ曲がり、つぎに再び水平方向近くまで曲げ
戻す湾曲部の湾曲外周側内面Ｂにあたつて、ほぼ
水平方向に折れ曲がり、さらに第２図における湾
曲部内面Ｃにあたつて拡張室３方向に向かつて流
れる。

上記の如き排出ガスの主流が通路内壁に強くあ
たる部位では、排出ガスからの熱伝達が良くなり
通路壁の受熱量が大きくなる。したがつてその通
路壁は他の部分に比べて高温となり熱膨脹量も大
きくなる。このうち、ポート内面Ｂ部では、ポー
ト壁Ｂはセパレータ１８，１９より排出ガスのあ
たりを強く受けセパレータ１８，１９より伸びよ
うとする。しかし、ポート壁Ｂの熱膨脹はセパレ
ータ１８，１９のＲ１部の延設部によつて滑らか
に拘束されているので、セパレータ１８，１９と
壁Ｂには互いに熱膨脹差の違いを等しくしようと
する内部応力が発生する。この内部応力は、セパ
レータ１８，１９の端部の通路壁との接続部の如
き形状の激しく変化する部分では切欠効果によ
り、セパレータ１８，９の端部とその直後の如き
セパレータ１８，１９と内壁との温度差が急激に
変化する部位ではその温度変化により、その部位
に応力が集中しようとする。しかしセパレータ１
８，１９のＲ部延設部は滑らかに集合ポート１
０，１２側に延設されており、Ｒ部延設部は端側
になればなる程壁Ｂとの温度差が小さくなり、や
がてその差はなくなるので、壁Ｂの内部応力もＲ
部延設部の先端にいくにつれ滑らかに小さくな
り、局部的に大きな熱歪とその熱歪による応力集
中は発生しない。また、セパレータ１８，１９と
壁Ｂとは大きなＲ形状により接続するので切欠効
果は減少し、局部的な熱応力集中は更に減少され
る。セパレータ１８，１９とポート壁とのＲ形状
の半径は、鋳物製作上は通常８mm程度となるが、
セパレータ１８，１９の下端部のＲ形状の半径を
15mm程度に形成することにより、セパレータとポ
ート壁との接続部に亀裂発生は全く見られず、十
分な耐久性があることが判明した。

以上の通りであるから、本考案の排気浄化装置
によるときは、排気ポートのセパレータ終端上下
部にＲ部を設け、とくに下部Ｒ部を集合ポート側
に長く延ばして通路壁の局部加熱による熱歪を緩
和するとともに切欠効果を減少させたので、排気
マニホルドの排気抵抗および重量の増加を生じさ
せることなく、排気マニホルドの局部的な応力集
中を防止することができ、排気浄化装置の耐久性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る排気浄化装置
の斜視図、第２図は第１図の排気浄化装置のうち
排気マニホルド部分の一部を断面にして示した平
面図、第３図は第１図の排気浄化装置のうち排気
マニホルド部分の一部を断面にして示した正面
図、第４図は第２図の装置の−線に沿う断面
図、である。１……排気マニホルド、２……吸気マニホル
ド、３……拡張室、４……触媒コンバータ、５，
６，７，８……排気ポート、９，１１……双管
部、１０，１２……集合ポート、１４……酸素セ
ンサ、１８，１９……セパレータ、Ａ，Ｂ……ポ
ート内壁面、Ｒ０，Ｒ１……セパレータ端部Ｒ形
状部の曲率半径。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

排気ポート部、該排気ポート部に連なる集合ポ
ート部、該集合ポート部が左右から開口する拡張
室からなる排気マニホルドの前記排気ポート部
を、該排気ポート部内に垂直方向に設けられた隔
壁からなるセパレータにより双管構造に構成した
排気浄化装置において、前記セパレータの集合ポ
ート部側端部の上下部をＲ形状にして滑らかに集
合ポートの上壁、下壁の内面に接続し、該セパレ
ータ端部の下部のＲ形状を上部のＲ形状より大に
したことを特徴とする排気浄化装置。