JP3572751B2 - 二重構造エキゾーストマニホールド - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンおよび該エンジンの排気ガスを浄化する触媒に連なり、内管を鋳込み、二重管構造に形成されているエキゾーストマニホールドのエンジン側隙間のシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車において、排気管の下流部に触媒を配置し、排気ガスの浄化を図ることが行われている。この場合、浄化効率の面では、エンジン始動時が問題となる。エンジン始動時には、触媒および排気ガスが共に低温である。よって、触媒温度が活性温度に至らないために、化学変化が起こらず、排気ガス内の未燃成分が十分に反応しきれない状況が発生する。
【０００３】
これに対処するため、排気ガスの保温を図った二重管化されたエキゾーストマニホールドが提案されている。二重管エキゾーストマニホールドは、外管の内部に隙間を持たせて内管を同心に配置し、外管と内管との間に中空の断熱層を確保したものである。
【０００４】
二重管エキゾーストマニホールドは、外管で構造上の強度を確保し、排気ガス通路を構成する内管の肉厚を極力薄くすることにより、排気ガスの接触する部分の熱容量を小さくすることができる。また、内管と外管との間に中空の断熱層を設けていることにより、外管を通しての熱の逃げを減らすことができる。従って、エンジン始動時に、エキゾーストマニホールドの内壁の温度を速やかに上昇させることができ、排気ガスの保温効果を高めることができる。
【０００５】
しかし、ステンレス材等の板材をプレス加工した外管で、薄肉に形成された内管を覆う構造では、外管の板材を塩害等で腐食しないように高価な材料とする必要がある。さらに、溶接している２枚の板材の合わせ面から排気ガスが外気に漏れる恐れがあるため、圧縮空気による漏れ試験や、手直しが発生し、製品として高価なものとなる。このため、内管を鋳鉄で鋳ぐるむ二重管構造の先行技術が特開昭６３−２１５８０３号公報に開示されている。
【０００６】
また、二重構造エキゾーストマニホールドでは、内管と外筒の隙間に排気ガスが漏れると、排気ガスの温度が低下するため、内管と外筒に隙間をシールする必要があり、さらに、内管と外筒との間に大きな温度差が生じるため、両者の熱膨張を吸収しながら外筒で内管を保持する構造を取り入れなければならない。
【０００７】
従来、そのような構造の例としては図９〜１１に示すものが知られている。
【０００８】
図９は内管９０２の先端部９２１を外筒９０１側に折り曲げ、内管９０２を鋳鉄等により鋳込むことで、二重管エキゾーストマニホールドを形成している。
【０００９】
図１０は内管１００２をサポート１０２２で保持し、サポート１０２２を鋳鉄等で鋳込む構造となっている。
【００１０】
図１１は外筒側に折り曲げていない内管１１０２を鋳鉄等で鋳込む構造となっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図９に示した内管鋳込み二重構造エキゾーストマニホールドでは、高温の排気ガスに曝されても高温劣化が起き難いステンレス材を、外筒９０１側におり曲げ径を拡張するため、内管９０２の肉厚を厚くする必要がある。さらに、内管９０２を鋳込む時の砂型の砂抜きの穴９２０を設け、砂抜き加工が終了した後、内管９０２と外筒９０１の隙間９３１から排気ガスが外気に漏れないように砂抜きの穴９２０をシールする必要がある。また、内管９２０の折り曲げ部と外筒９０１の部位では、砂型の砂が抜け難いため、エアーブロー等の砂抜きの行程を追加する必要がある。
【００１２】
図１０に示した内管鋳込み二重構造エキゾーストマニホールドでは、内管１００２をサポート１０２２で保持するため、内管１００２の径を拡張する必要が無く、内管１００２を薄くすることができる。しかしながら、内管１００２の鋳込み時の砂型の砂抜きの穴１０２０を設け、砂抜き加工が終了した後、内管１００２と外筒１００１の隙間１０３１から排気ガスが外気に漏れないように砂抜きの穴１０２０をシールする必要がある。サポート１０２２と外筒１００１との間の砂型の砂が抜けにくいのは図９と同様である。
【００１３】
図１１に示した内管鋳込み二重構造エキゾーストマニホールドでは、内管１１０２を円筒形の状態で、内管１１０２の先端を鋳込むため、サポート部品が不必要となり、また、図１０と同様に内管１１０２の径を拡張する必要がないため、内管１１０２を薄くすることができる。しかしながら、砂型の砂抜きの穴１１２０を設け、砂抜き加工が終了した後、内管１１０２と外筒１１０１の隙間１１３１から排気ガスが外気に漏れないように砂抜きの穴１１２０をシールする必要がある。内管１１０２が鋳込まれている部位で、内管１１０２と外筒１１０１との隙間の砂型の砂が抜けにくいのは図９と同様である。
【００１４】
本発明は、上記事情を考慮し、内管を鋳鉄で鋳ぐるむことで安価に製造する二重構造エキゾーストマニホールドにおいて、エンジン始動時の排気ガスの昇温特性の向上を図ることができ、しかも、外管と内管の熱膨張差の吸収を確実に行い得るエンジンの二重構造エキゾーストマニホールドを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ステンレス材で薄肉に形成された内管を鋳鉄で鋳ぐるみ、前記内管内を排気ガスの通路とするエンジンの二重構造エキゾーストマニホールドにおいて、前記内管のエンジン側フランジ部で、帯状の板材の一端を内管の外筒側に溶接固定し、他端は内管よりＲ形状で外筒に向かって伸び、先端は外筒に鋳込み固定されている複数個の内管保持部材と、前記内管のエンジン側先端は、外筒側に径を拡張しており、該内管の拡張部は、フランジ部端面でエンジンのエキゾーストポートの内径より径を拡大し、前記内管の先端と、エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジとは、同一面に加工されている該内管のエンジン側径拡張の先端部と、前記内管の、該内管に溶接固定された前記内管保持部材より下流側において、前記外筒側に向かって該内管の一部をＲ形状の凸状に膨む内管の熱膨張吸収構造と、エンジンのヘッドと前記エキゾーストマニホールドとの間で排気ガスをシールするガスケットであって、前記内管の径拡張部の内径より小さい穴のガスケットを持つことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側先端部において、内径を拡張することなくエキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ面より内側に位置する内管と、前記ガスケットをステンレス等の金属で形成し、該ガスケットの内側にエキゾーストマニホールド側に折り曲げた円筒部を持ち、該円筒部は、前記エキゾーストマニホールドとエンジンの間に装着された状態で、前記内管の外周に装着されるガスケットを持つことを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側先端部において、エンジン側に向かって径を拡張し、該内管の先端は、エンジン側フランジ面より内側に位置する内管と、前記ガスケットをステンレス等の金属で形成し、該ガスケットの内側をエキゾーストマニホールド側に折り曲げた円筒部を持ち、該円筒部はエキゾーストマニホールドの内部に向かって径を縮小し、前記エキゾーストマニホールドとエンジンの間に装着された状態で、前記内管の径拡張部の内側に装着されるガスケットを持つことを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側先端部において、内径を拡張することなくエキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ面よりエンジン側に位置する内管と、エキゾーストマニホールドのフランジとエンジンとの間に、前記内管の外周とエキゾーストマニホールドのフランジに密着する排気ガスをシールする第１のガスケットと、エンジンのエキゾーストポートの内径より大きな穴を持ちエンジンに密着する第２のガスケットと、前記第１のガスケットと前記第２のガスケットの間で、前記内管の外径より大きな穴を持ち、前記内管の先端部が、該サポートの穴の中に位置する厚みを持つサポートを持つことを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記サポート部材は、前記内管より小さい穴を持ち、前記エキゾーストマニホールド側にＵ字型の溝を全周にわたり形成し、該Ｕ字型の溝の中に前記内管のエンジン側先端部が挿入されることを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記ガスケットをステンレス等の金属で形成することを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管の、該内管に溶接固定された前記内管保持部材より下流側に、前記外筒側に向かって該内管の一部をＲ形状の凸状に膨む内管の熱膨張吸収構造を複数個持つことを特徴とする。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管保持部材は、前記内管の外周にスポット溶接で固定されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項９の発明は、請求項２記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ部には、ステンレス等の金属材で円筒形に形成され、外周をエキゾーストマニホールドの鋳造時に鋳込み、内面は、前記フランジ面よりエキゾーストマニホールド内部に向かって内径を絞り、径の最も小さいところで、前記二重構造エキゾーストマニホールドの内管より大きく、かつ、前記内管のエンジン側先端部より内側までの長さを持ち、該内面は平滑に加工され、エンジン側の面は、前記エキゾーストマニホールドのフランジ面と同一面に加工されているか、若しくは、エキゾーストマニホールドの内部に鋳込まれているリングサポートと、前記リングサポートの最も小さい内径と、前記内管の外径との隙間より大きな芯の外径を持つ金属製のリングガスケットからなり、前記エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、前記リングガスケットが、前記内管の外周と前記リングサポートの内面と、エンジンのフランジ面との間に密に装着されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項２記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側先端部に形成されている、前記外筒側に向かって該内管の一部をＲ形状の凸状に膨らむ内管の熱膨張吸収構造と、前記エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ部において、該フランジのエンジン側平滑面からエキゾーストマニホールド内部に向かって、内径が小さくなるように平面加工されたランジ平滑カット部と、前記フランジ平滑カット部の最も小さい内径と前記内管の外径との隙間より大きな芯の外径を持つ金属製のリングガスケットからなり、前記エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、前記リングガスケットが、前記内管のエンジン側先端部の外周、若しくは、前記内管の熱膨張吸収構造の凸部の外周と、前記フランジ平滑カット部と、エンジンのフランジ面との間に密に装着されることを特徴とする。
【００２５】
請求項１１の発明では、請求項１０記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管に溶接固定されている内管保持部材よりエンジン側の内管において、熱膨張吸収構造を設けることなくエキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ面よりエキゾーストマニホールド内部に位置する内管と、前記エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、前記リングガスケットが、前記内管のエンジン側先端部の外周と、前記フランジ平滑カット部と、エンジンのフランジ面との間に密に装着されたことを特徴とする。
【００２６】
請求項１２の発明では、請求項９記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側の先端部で、内管の径をエンジン側に向かって縮小する内管のエンジン側径縮小の先端部と、内面が前記フランジ面よりエキゾーストマニホールド内部に向かって内径を絞ってあるリングサポートからなり、前記エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、前記リングガスケットが、前記内管の径縮小先端部の外周と、前記リングサポートの内面と、エンジンのフランジ面との間に密に装着されることを特徴とする。
【００２７】
請求項１３の発明は、ステンレス材で薄肉に形成された内管とこの内管の外周を包囲する鋳鉄とからなる外筒とを有し、前記内管内を排気ガスの通路とするエンジンの二重構造エキゾーストマニホールドにおいて、前記内管のエンジン側先端の一部をＲ形状の凸状に前記外筒側に拡大して該内管の熱膨張吸収構造を形成するとともに、前記エンジンのヘッドと前記エキゾーストマニホールドとの間で排気ガスをシールするエンジン側ガスケットと、該エキゾーストマニホールドとフロントチューブとの間で排気ガスをシールするフロントチューブ側ガスケットとをステンレスなどの金属で形成し、かつ、これらエンジン側ガスケットとフロントチューブ側ガスケットの内径を該熱膨張吸収構造の内径より小さく形成して前記内管の外周に装着されるように構成し、前記外筒のエンジン側の外径を該エンジンの排気口より大きく形成し、該外筒のフロントチューブ側の外径をフロントチューブの径よりも大きく形成し、該外筒のエンジン側フランジとエキゾーストマニホールド側フランジとに内径が徐々に小さくなるように平面加工されたフランジ平滑カット部を設け、前記エキゾーストマニホールドにエンジン、および前記フロントチューブを取付けた状態で、これらエンジン側ガスケットとフロントチューブ側ガスケットが、前記内管の外周と前記フランジ平滑カット部と、エンジンのフランジ面またはフロントチューブのフランジ面にそれぞれ密着するように構成したことを特徴とする。
【００２９】
【作用】
請求項１の発明では、内管と内管保持部材を鋳ぐるむ時に使用する内管と外筒の間の隙間を形成するための中子を、内管と外筒の間の隙間との連通部から抜き出すことができるため、中子砂を抜くための砂抜き穴を設ける必要はなく、作業性が向上すると共に、中子が内管と外筒の間に残留することを防止できる。
【００３０】
さらに、内管の肉厚を薄くすることができるので、内管の熱容量が小さく内管の壁温が早期に上昇する。従って、排気ガスから内管への伝熱量が低く抑えられ、排気ガスの温度低下が抑制され、その結果、エキゾーストマニホールド後方に設置してある触媒の入口ガス温度を上昇させることができる。
【００３１】
また、内管と外筒との隙間をガスケットで塞ぐことになり、排気ガスが内管と外筒の隙間に流れ込むことを防止でき、排気ガス温度が低下する事を抑制できる。
【００３２】
また、高温時は、内管保持部材で内管のエンジン側位置は固定され、さらに、外筒側に径を拡張しているため、内管の伸びを小さく押さえ、かつ、僅かな伸びを径方向に吸収することで、先端の破損を防止でき、さらに、内管保持部材の下流側に設けた熱膨張吸収構造により、内管保持部材より下流の内管の熱膨張による伸びを吸収し、内管の破損を防止する。
【００３３】
請求項２の発明では、金属製のガスケットの円筒部を、内管の外周に装着するため、排気ガスの内管と外筒の隙間への流れ込みを防止でき、排気ガスの温度低下を抑制できる。
【００３４】
また、高温時における、内管に溶接固定されている内管保持部材よりエンジン側の内管の熱膨張による伸びは、金属ガスケットの円筒部で吸収するため、内管の破損を防止できる。
【００３５】
請求項３の発明では、金属製のガスケットの円筒部を、内管の内側に装着するため、排気ガスの内管と外筒の隙間への流れ込みを防止でき、排気ガスの温度低下を抑制できる。
【００３６】
また、高温時における、内管に溶接固定されている内管保持部材よりエンジン側の内管の熱膨張による伸びは、内管の径拡張部と、金属ガスケットの円筒部で吸収するため、内管の破損を防止できる。
【００３７】
請求項４の発明では、内管のエンジン側先端の拡張や、ガスケットの曲げ加工を行うことなく、第１のガスケットで排気ガスの内管と外筒の隙間への漏れを防止し、排気ガス温度の低下を抑制する。また、サポート部材により、高温時の内管の伸びを吸収し、内管破損を防止できる。
【００３８】
請求項５の発明では、内管と外筒との隙間への排気ガス漏れを防止する第１ガスケットに、長時間にわたり排気ガスが接することによるガスケットの劣化を抑制でき、耐高温性や耐酸化性の材料にする必要はない。
【００３９】
請求項６の発明では、内管の先端の伸びを金属製のガスケットで抑えることになり、内管によるエンジン側への傷の発生を抑制できる。
【００４０】
請求項７の発明では、高温時に、内管の熱膨張の伸びによる内管保持部材の劣化を防止できる。
【００４１】
請求項８の発明では、内管保持部材の溶接固定が容易となり、また、内管に直接接している部材の熱容量を低減することになり、排気ガス温度の上昇を早めることができる。
【００４２】
請求項９の発明では、エキゾーストマニホールドの外筒と内管の隙間と、外筒のフランジ面とエンジンとの間をリングガスケットでシールするため、排気ガスのエキゾーストマニホールド外部への散逸と、内管と外筒の隙間への流れ込みを防止することができ、さらに、エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付ける時に、内管の位置決めが容易になる。
【００４３】
また、エキゾーストマニホールド本体とは別体のリングサポートを用いることで、リングガスケットの径を小さくすることができる。また、リングサポートの内径は、内管の外径より十分に大きいため、鋳造後の砂抜きは容易である。
【００４４】
請求項１０の発明では、内管の熱膨張吸収構造のＲ部と、エキゾーストマニホールドのフランジの平滑カット部をリングガスケットでシールするため、別体のリングサポートを必要としない。
【００４５】
請求項１１の発明では、円筒形の内管の先端部とエキゾーストマニホールドのフランジの平滑カット部を径の大きなリングガスケットでシールするため、別体のリングサポートや、内管の先端部での熱膨張吸収構造を必要としない。
【００４６】
請求項１２の発明では、内管の先端部をエンジン側に向かって径を縮小しており、さらに、エキゾーストマニホールドとは別体のリングサポートが、内径をエキマニ内部に向かって径を縮小するため、リングガスケットの装着が容易となる。
【００４７】
請求項１３の発明では、エキゾーストマニホールドのフロントチューブ側で、内管と外筒との隙間と、外筒とフロントチューブの間をフロントチューブ側ガスケットでシールするため、内管の位置決めと保持が容易となり、エンジン側フランジ部で内管の保持部材を必要としない。また、内管のエンジン側先端の拡張や縮小の加工を行うことなく、エンジン側ガスケットで排気ガスの内管と外筒の隙間への漏れを防止し、排気ガス温度の低下を抑制する。
【００４９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。
【００５０】
図１は、本発明によるエキゾーストマニホールドの外観図である。図２は、本発明によるエキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ部のフランジ面加工前で、図２の右側の断面図はＩ−Ｉ断面であり、図３は、図２のフランジ面加工後を示す断面図である。
【００５１】
［実施例１］
内管３０２は、高速走行時等で、高温の排気ガスに曝されるため、酸化や腐食による劣化を防止するため、ステンレス材を用いて薄肉（例えば０．５ｍｍ）に成形されている。また、内管３０２は、プレス加工、もしくは、パイプの曲げ加工により、エキゾーストマニホールドの形状に成形される。内管のエンジン側先端部３０５は、外筒３０１側に向かって径を拡張されており、内管の先端部３０５の径は、フランジ３０３の面で、エンジンのエキゾーストポートの径より拡大している。内管３０２のフランジ３０３部近傍で、内管３０２の外周部には、帯状の板材で形成された複数個の内管保持部材３０４が溶接固定されている。内管保持部材３０４は、内管３０２から外筒３０１に向かってＲ形状に形成されており、その先端は、外筒３０１に鋳ぐるまれている。
【００５２】
内管３０２の内管保持部材３０４が溶接されている部位より下流側には、外筒３０１側に向かって凸状に膨らむ熱膨張吸収部３１０が形成されている。エキゾーストマニホールドとエンジンとの間で、排気ガスが外部に漏れないようにシールするガスケット３１１の穴の大きさは、内管３０２のエンジン側先端部３０５の内径より大きくなっている。内管３０２の下流部には、外筒側に向かって凸状に膨らむ熱膨張吸収部３１０が適宜形成されている。
【００５３】
排気管全体の剛性や強度、及び有害な成分を含む排気ガスが外気へ漏れることを防止する構造は、内管３０２を鋳ぐるむ外筒３０１で形成される。従って、外筒３０１自体は、従来より自動車用エンジンに装着されているエキゾーストマニホールドの機能を持つ。さらに、内管３０２と外筒３０１は適宜な隙間（例えば、３ｍｍから５ｍｍ程度）を持ち、内管３０２は外筒３０１とは直接には固定されない。外筒３０１は、エンジン側フランジ３０３、及び図示していないフロントチューブ側フランジと一体に成形されている。
【００５４】
内管３０２と内管３０２に溶接固定された内管保持部材３０４の先端を二重管形状に鋳ぐるむ場合、内管３０２と外筒３０１の隙間に中子を挿入し、鋳ぐるむことになる。鋳造が終了した後、中子砂を取り除くが、中子砂が内管３０２と外筒３０１の隙間に取り残されると、中子砂が、図示していない排気管の後方に設置してある触媒に流れ込む恐れがあり、この結果、触媒の性能を低下させ、排気ガスの浄化効率が悪化し、有害な排気ガスを外気に放出する恐れがある。本実施例による二重管構造エキゾーストマニホールドでは、外筒３０１と内管３０２との隙間３３１より、隙間３３１を形成するための中子砂を抜き取ることができるため、新たなる砂抜き穴を設ける必要が無く、さらに、砂抜きが中子の端部で行われるため、隙間３３１の中子砂を抜きやすくなり、隙間に中子砂が残ることは無い。また、内管保持部材３０４は、横幅を小さくしてあるため、図２に示すように隙間３３１を塞ぐことはなく、中子砂が隙間３３１に残ることはない。
【００５５】
内管３０２の先端部３０５は、エンジン側フランジ３０３面より外側に突き出しており、内管３０２と内管保持部材３０４を一体に鋳ぐるみ後、エンジン側フランジ３０３面を平らに加工する時に、内管３０２の先端とフランジ３０３面が同一になるように加工を行う。この結果、内管３０２の先端がガスケット３１１に接するため、内管３０２内の排気ガスが隙間３３１へ流れ込むことを抑制できる。
【００５６】
次に、上記実施例の二重構造エキゾーストマニホールドの作用を説明する。
【００５７】
まず、エンジン始動時における排気ガス温度の昇温について説明する。
【００５８】
エンジンの停止直後を除き、エンジン始動時の二重構造エキゾーストマニホールドの外筒３０１及び内管３０２の温度は、外気温と同じである。エンジン始動後、二重構造エキゾーストマニホールド内では、内管３０２内を流れる排気ガスによって、まず内管３０２が暖められる。この結果、内管３０２の壁温は上昇するが、内管３０２に与えた熱量だけ排気ガスの温度は低下する。
【００５９】
本実施例の二重構造エキゾーストマニホールドでは、内管３０２の肉厚を薄くしているので、内管３０２の熱容量が小さく、内管３０２の壁温が早期に上昇する。従って、排気ガスから内管３０２への伝熱量が低く抑えられ、排気ガスの温度低下が抑制され、その結果、本実施例の二重構造エキゾーストマニホールドの後方に設置してある触媒の入口ガス温度を早期に上昇させることができる。
【００６０】
この時、内管３０２と外筒３０１の隙間に排気ガスが漏れ出すと、図８に示すように、特に、エンジン始動直後において、排気管後方に設置してある触媒に流れ込む排気ガス温度を大きく低下させ、排気ガスの浄化効率を悪化させることになる。本実施例による二重管構造エキゾーストマニホールドでは、内管３０２の先端部は、フランジ３０３面と同一になっている。フランジ３０３に取り付けられるガスケット３１１の穴は内管３０２の先端部内径より小さいため、内管３０２の先端は、ガスケット３１１に接し、内管３０２と隙間３３１はガスケット３１１でシールされ、排気ガスが隙間３３１へ漏れ出すことを防止でき、触媒の浄化効率を向上させることになる。
【００６１】
次に、市街地走行等の排気ガスやエキゾーストマニホールドが十分に暖まった状態では、内管３０２と外筒３０１の管壁温の違い、及び管を構成する材料の違いのため、内管３０２と外筒３０１との間に熱膨張の差が生じる。
【００６２】
すなわち、外筒３０１は、直接排気ガスに曝されず、また、走行風により冷却されるため、表面温度が低くなり、内管３０２に比べて、熱膨張が少ない。一方、高温の排気ガスに直接曝され、内管３０２と外筒３０１の隙間３３１の空気層で断熱される内管３０２は高温となり、大きな熱膨張が発生する。
【００６３】
内管３０２全体の熱膨張は、その大部分を内管３０２の途中に適宜形成してある、外筒側に向かって凸状に形成された熱膨張吸収部３１０により吸収される。エンジン側フランジ３０３部では、内管３０２の熱膨張による伸びが、内管保持部材３０４近傍の熱膨張吸収部３１０で吸収されるため、内管保持部材３０４へ応力は緩和され、内管保持部材３０４の変形及び破損を防止できる。
【００６４】
内管保持部材３０４により、内管３０２の内管保持部材３０４が溶接固定されている位置は固定されるため、内管３０２の内管保持部材３０４よりエンジン側の熱膨張による伸びは僅かな量となる。この僅かな伸びは、内管３０２のエンジン側先端部３０５での外筒３０１への径の拡大と、内管保持部材３０４のＲ部で吸収される。このため、内管３０２の伸びが、ガスケット３１１とエンジンに抑えられ、内管３０２の先端部３０５が破損することを防止できる。
【００６５】
二重構造エキゾーストマニホールドのフロントチューブ側のフランジ部構造についても、エンジン側フランジ３０３部構造と同様の構造とすることで、砂抜きの穴を設けることなく、中子砂を効率よく抜き出すことができ、さらに、排気ガスが隙間３３１へ漏れることによるガス温低下を抑制し、さらに、熱膨張と収縮による内管３０２の破損を防止できる。
【００６６】
［実施例２］
図４は、本発明の実施例２のエンジン側フランジ部の断面図を示す。内管４０２には、内管保持部材４０４が溶接固定されており、内管保持部材４０４の下流には、外筒４０１側に向かって凸状に膨らむ熱膨張吸収部４１０が形成されている。内管４０２のエンジン側先端部４０６は、径の大きさを変えることなくエンジン側に伸びており、先端部４０６は、エンジン側フランジ４０３面より内側に位置する。エキゾーストマニホールドとエンジンをシールするガスケット４１１は、ステンレス等の金属で成形されており、内側は、エキゾーストマニホールド側に向かって折り曲げられ、円筒部４１２を形成している。円筒部４１２の内径は、内管４０２の外径より僅かに大きく形成されている。
【００６７】
エンジンとエキゾーストマニホールドのフランジ４０３の間にガスケット４１１が装着された状態で、エキゾーストマニホールドの内管４０２の外周は、ガスケットの円筒部４１２の中に挿入される。この時、内管４０２とガスケットの円筒部４１２の隙間は小さいため嵌合状態となる。なお、内管保持部材４０４と熱膨張吸収部４１０の構造及び作用は実施例１と同じである。
【００６８】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、内管４０２がガスケットの円筒部４１２に密着挿入されているため、内管４０２内を流れる排気ガスが、内管４０２と外筒４０１との隙間４３１へ流れ込むのを、大部分抑制できる。また、高温時では、内管４０２の内管保持部材４０４との溶接固定部よりエンジン側の熱膨張による伸びは、内管４０２とガスケットの円筒部４１２は固定されていないため、内管４０２がガスケットの円筒部４１２内を移動することで吸収される。
【００６９】
［実施例３］
図５は、本発明の実施例３のエンジン側フランジ部の断面図を示す。内管５０２には、内管保持部材５０４が溶接固定されており、内管保持部材５０４の下流には、外筒５０１側に向かって凸状に膨らむ熱膨張吸収部５１０が形成されている。内管のエンジン側先端部５０５は、外筒５０１側に向かって径を拡張されており、内管の先端部５０５の径は、先端部で、エンジンのエキゾーストポートの径より拡大している。内管５０２のエンジン側先端部５０５は、エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ５０３より内側に位置する。エキゾーストマニホールドとエンジンをシールするガスケット５１１は、耐酸化性や耐高温性のステンレス等の金属で成形されており、内側は、エキゾーストマニホールド側に向かって折り曲げられ、円筒部５１２を形成している。該円筒部５１２は、ガスケット５１１の円盤状の面より先端に向かって径を僅かに縮小しており、円筒部５１２の外径は、内管５０２の先端部５０５の内径より僅かに小さく形成されている。
【００７０】
エンジンとエキゾーストマニホールドのフランジ５０３の間にガスケット５１１が装着された状態で、ガスケット５１１の円筒部５１２は、エキゾーストマニホールドの内管５０２の中に挿入される。この時、内管５０２の先端部５０５は、径を先端に向かって拡大しており、一方、ガスケット５１１の円筒部５１２の先端は径を縮小しているため、嵌合状態となる。なお、内管保持部材５０４と熱膨張吸収部５１０の構造及び作用は実施例１と同じである
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、ガスケットの円筒部５１２が内管５０２に密着挿入されているため、内管５０２内を流れる排気ガスが、内管５０２と外筒５０１との隙間５３１へ流れ込むのを、前記実施例に比べて、さらに抑制できる。また、高温時では、内管５０２の内管保持部材５０４との溶接固定部よりエンジン側の熱膨張による伸びは、内管５０２とガスケット５１１の円筒部５１２は固定されていないため、内管５０２がガスケットの円筒部５１２の外周を移動することで吸収される。
【００７１】
［実施例４］
図６は、本発明の実施例４のエンジン側フランジ部の断面図を示す。内管６０２には、内管保持部材６０４が溶接固定されており、内管保持部材６０４の下流には、外筒６０１側に向かって凸状に膨らむ熱膨張吸収部６１０が形成されている。内管６０２のエンジン側先端部６０６は、径の大きさを変えることなくエンジン側に伸びており、先端部６０６は、エンジン側フランジ６０３面より外側に位置する。
【００７２】
エンジンとエキゾーストマニホールドの間には、排気ガスをシールする第１のガスケット６１１とサポート部材６１４と第２のガスケット６１３が装着されている。第１のガスケットは、穴の径を内管６０２の外径より僅かに大きく形成され、内管６０２を保持するように、エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ６０３に密着する。また、第１のガスケット６１１は、高温の排気ガスにその一部を曝されるため、耐高温性と耐酸化性の材質で形成されている。第２のガスケットは、内管６０２、及びエンジンのエキゾーストポートの内径より大きく、エンジン側に密着している。サポート部材６１４は、内管６０２の外径より大きな穴を持ち、第１のガスケット６１１と第２のガスケット６１３の間に挿入され、内管６０２の先端部６０６が、サポート部材６１４の中に位置する。なお、内管保持部材６０４と熱膨張吸収部６１０の構造及び作用は実施例１と同じである。
【００７３】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、内管６０２が第１のガスケット６１１に密着挿入されているため、内管６０２内を流れる排気ガスが、内管６０２と外筒６０１との隙間６３１へ流れ込むのを抑制できる。また、第１のガスケット６１１で内管６０２を保持するための内管６０２のフランジ６０３面より突き出している部分と、高温時での、内管６０２の内管保持部材６０４との溶接固定部よりエンジン側の熱膨張による伸びは、内管６０２の外径より大きな穴径を持つサポート部材６１４内で吸収される。この時、内管６０２全体の伸びは、実施例１と同様に、内管６０２の途中に形成されている熱膨張吸収部６１０で吸収されるため、サポート部材６１４内での内管６０２の伸びは僅かであるため、内管６０２の先端６０６が、エンジンに突き当たり破損することはない。
【００７４】
［実施例５］
図７は、本発明の実施例５のエンジン側フランジ部の断面図を示す。第１のガスケット７１１と第２のガスケット７１３の間に挿入されているサポート７１４と、内管７０２以外の構造は実施例４と同じである。内管７０２は、熱膨張吸収部７１０よりエンジン側において、内径をエンジンのエキゾーストポートの内径より大きくしてある。それ以外の構造は実施例４と同じである。サポート部材７１４は、穴の内径をエンジンのエキゾーストポートと同等で、エキゾーストマニホールドの内管７０２の先端部７０６の内径より小さく成形してある。サポート部材７１４のエキゾーストマニホールド側には、Ｕ字型の溝７１５を全周にわたって形成されている。エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、サポート部材７１４のＵ字型の溝７１５に内管７０２の先端部７０６が挿入される。
【００７５】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、第１のガスケット７１１に排気ガスが直接当たるのを防ぎ、第１のガスケット７１１の劣化を防止できるため、第１のガスケット７１１を耐酸化性や耐高温性の材料にする必要がない。その他の効果、実施例４と同じである。
【００７６】
なお、内管７０２の内径を大きくする部位は、熱膨張吸収部７１０以外でも効果に変わりはなく、また、内管７０２の先端部７０６が、外筒７０１に向かって径を拡張しても効果は同じである。
【００７７】
［実施例６］
実施例１において、排気ガスをシールするガスケット３１１を材料を耐酸化性や耐高温性のステンレス等の金属としたものである。
【００７８】
本実施例では、内管３０２の先端３０５の伸びを金属製のガスケット３１１で抑えることになり、内管３０２によるエンジン側への傷の発生を抑制できる。
【００７９】
［実施例７］
実施例１において、内管３０２の熱膨張吸収部３１０を、内管保持部材３０４が溶接されている部位より下流側に複数個設置するものである。
【００８０】
本実施例では、内管保持部材３０４にかかる応力を低減することができ、内管保持部材３０４を対応力性の低いものとする事ができる。
【００８１】
［実施例８］
実施例１において、内管保持部材３０４の内管３０２への溶接を、スポット溶接としたものである。
【００８２】
本実施例では、内管保持部材３０４の内管３０２への溶接が容易となり、また、内管３０２との接触部が少なくなるため、内管３０２から外筒３０１へ逃げる熱量が低減され、内管３０２の壁温低下を抑制し、引いては、排気ガス温度の早期上昇に繋がる。
【００８３】
［実施例９］
図１２は、本発明の実施例９のエンジン側フランジ部の断面図であって、エンジンに取り付ける前の状態を、図１３は、エンジンに装着した状態を示す。
【００８４】
内管１２０２には、内管保持部材１２０４が溶接固定されており、内管保持部材１２０４の下流には、外筒１２０１側に向かって凸状に膨らむ熱膨張吸収部１２１０が形成されている。内管１２０２のエンジン側先端部は、径の大きさを変えることなくエンジン側に伸びており、内管１２０２の先端部は、エンジン側フランジ１２０３面より内側に位置する。エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ部１２０３には、ステンレス等の金属材で形成されたリングサポート１２３２が鋳込まれている。リングサポート１２３２のエキゾーストマニホールドのフランジ１２０３側は、フランジ１２０３と同一面に加工されているか、フランジ１２０３内に位置し、内管１２０２のエンジン側先端部がリングサポート１２３２の長さ方向で中心部近傍に位置するような長さを持つ。また、リングサポート１２３２の内面は、エキゾーストマニホールドのフランジ面１２０３から内部に向かって径を絞るように、平滑に加工されている。リングガスケット１２３３の芯の外径は、内管１２０２のエンジン側先端の円筒形部外径と、リングサポート１２３２の最も径の小さい内径との隙間より大きくなっている。
【００８５】
エンジンに、エキゾーストマニホールド１２０１が取り付けられた状態で、リングガスケット１２３３は、内管１２０２のエンジン側先端の円筒部外周と、リングサポート１２３２の平滑に加工された内面と、エンジンのフランジ面に密に接触するため、内管１２０２と外筒１２０１の隙間１２３１と、内管１２０２内とは、エキゾーストマニホールドのエンジン側でシールされる。なお、内管保持部材１２０４と熱膨張吸収部１２１０の構造及び作用は実施例１と同じである。
【００８６】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、リングサポート１２３２と内管１２０２との間は大きく隙間が形成されているため、鋳造後の中子砂が抜きやすく、隙間に中子砂が残ることはない。
【００８７】
エキゾーストマニホールドのエンジン側では、内管１２０２の先端部と外筒１２０１は、リングサポート１２３２を介して、リングガスケット１２３３でシールされているため、内管１２０２内を流れる排気ガスが、隙間１２３１へ漏れ出すことを防止でき、触媒の浄化効率を向上させることになる。さらに、エキゾーストマニホールドのフランジ１２０３とエンジンのフランジ部は、同様に、リングサポート１２３２を介して、リングガスケット１２３３でシールされているため、排気ガスが外気へ漏れることはない。また、高温時では、内管１２０２の内管保持部材１２０４との溶接固定部よりエンジン側の熱膨張による伸びは、内管１２０２とリングガスケット１２３３は固定されていないため、内管１２０２がリングガスケット１２３３内を移動することで吸収される。
【００８８】
なお、エキゾーストマニホールドのフランジ１２０３とエンジンのフランジ面に、板状のガスケットを装着しても同じ作用である。
【００８９】
［実施例１０］
図１４は、本発明の実施例１０のエンジン側フランジ部の断面図を示す。内管１４０２のエンジン側先端部は、径の大きさを変えることなくエンジン側に伸びており、内管１４０２の先端部には、外筒１４０１側に向かって凸状に膨らむ熱膨張吸収部１４１０が形成され、その先端はエンジン側フランジ１４０３面より内側に位置する。
【００９０】
エキゾーストマニホールドのフランジ１４０３部の内管１４０２側には、エンジン側平滑面からエキゾーストマニホールド内部に向かって、内径が小さくなるようにフランジ平滑カット部１４３４が平面加工されている。リングガスケット１４３３の芯の外径は、内管１４０２のエンジン側先端の円筒形部外径と、フランジ平滑カット部１４３４の最も径の小さい内径との隙間より大きくなっている。
【００９１】
エンジンに、エキゾーストマニホールド１４０１が取り付けられた状態で、リングガスケット１４３３は、内管１４０２のエンジン側先端の円筒部外周及び、内管１４０２のエンジン側先端部に形成した熱膨張吸収部１４１０のＲ形状の凸部と、エキゾーストマニホールドのフランジ平滑カット部１４３４の平面と、エンジンのフランジ面に密に接触するため、内管１４０２と外筒１４０１の隙間１４３１と、内管１４０２内とは、エキゾーストマニホールドのエンジン側でシールされる。
【００９２】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、外筒１４０１と内管１４０２との間は狭くなるが、隙間は形成されているため、鋳造後の中子砂が抜き難くなることはなく、また、隙間に中子砂が残ることはない。
【００９３】
エキゾーストマニホールドのエンジン側では、内管１４０２の先端部、及び、先端部近傍の熱膨張吸収部１４１０と外筒１４０１は、リングガスケット１４３３でシールされているため、内管１４０２内を流れる排気ガスが、隙間１４３１へ漏れ出すことが防止でき、触媒の浄化効率を向上させることになる。エキゾーストマニホールド１４０１とエンジンのフランジ面からの排気ガス漏れ防止は、実施例９と同じである。また、高温時の内管１４０２の熱膨張は、内管１４０２のエンジン側先端部に形成された熱膨張吸収部１４１０で吸収される。
【００９４】
［実施例１１］
図１５は、本発明の実施例１１のエンジン側フランジ部の断面図を示す。内管１５０２のエンジン側先端部は、径の大きさを変えることなくエンジン側に伸びており、その先端はエンジン側フランジ１５０３面より内側に位置する。エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、エキゾーストマニホールドのフランジ１５０３面と、エンジンのフランジ面の間には、板状のガスケット１５１１が装着されている。内管１５０２の先端部と板状のガスケット以外の構造は、実施例１０と同じである。
【００９５】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、リングガスケット１５３３の芯の外径が大きくなるため、高温時に、排気ガスの圧力が高くなり、排気ガスがリングガスケット１５３３から外気へ逃げる恐れがあるが、板状ガスケット１５１１により防止できる。なお、高温時に、排気ガスが内管１５０２と外筒１５０１の隙間１５３１へ漏れても問題はない。
【００９６】
［実施例１２］
図１６は、本発明の実施例１２のエンジン側フランジ部の断面図を示す。内管１６０２の先端部は、エンジン側に向かって径を縮小する径縮小部１６３５からなる。内管１６０２の径縮小部１６３５以外の構造は、実施例９と同じである。
【００９７】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、内管１６０２のエンジン側先端部に径縮小部１６３５を形成しているため、リングガスケット１６３３の取付が容易になる。
【００９８】
［実施例１３］図１７、図１８は、本発明の実施例１３のエンジン側フランジ部の断面図、及びフロントチューブ側断面図を示す。本実施例は、エキゾーストマニホールドのエンジン側で、実施例１０において、内管１７０２を外筒１７０１に固定するための内管保持部材を廃止した構造である。エキゾーストマニホールドのフロントチューブ１８４３側では、内管１８０２のフロントチューブ１８４３側先端部が、径を変更することなく、エキゾーストマニホールドのフロントチュープ側フランジ１８４４面より、フロントチューブ１８４３側に位置している。エキゾーストマニホールド１８０１のフロントチューブ側フランジ１８４４部においては、フランジ１８４４のフロントチューブ側平滑面からエキゾーストマニホールド内部に向かって、内径が小さくなるようにフランジ平滑カット部１８３４が平面加工されている。フロントチューブ１８４３は、エキゾーストマニホールドの内管１８０２の外径より大きな内径を持つ。フロントチューブ側ガスケットとしての金属製のリングガスケット１８３３は、フランジ平滑カット部１８３４の最も小さい内径と、エキゾーストマニホールドの内管１８０２の外径との隙間より大きな芯の外径を持つ。エキゾーストマニホールド１８０１にフロントチューブ１８４３を取り付けた状態で、リングガスケット１８３３が、エキゾーストマニホールドの内管１８０２の外周と、フランジ平滑カット部１８３４と、フロントチューブ１８４３のフランジ１８４２面に密に装着される。
【００９９】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、エキゾーストマニホールドの内管１７０２，１８０２が、エンジン側ガスケットとしてのリングガスケット１７３３と、リングガスケット１８３３によって位置決め、及び保持されるため、内管１７０２，１８０２の位置決めと保持のための内管保持部材を必要としない。
【０１００】
［実施例１４］
図１９は、本発明の実施例１４のエンジン側フランジ部の断面図を示す。内管１９０２のエンジン側先端部１９０６は、径の大きさを変えることなくエンジン側に伸びており、先端部１９０６は、エンジン側フランジ１９０３面より外側に位置する。
【０１０１】
エンジンとエキゾーストマニホールドの間には、サポート部材１９１４と板状ガスケット１９１３が装着されている。サポート部材１９１４は、内管１９０２の外径より大きな穴を持ち、エキゾーストマニホールドのフランジ１９０３と板状ガスケット１９１３の間に挿入され、内管１９０２の先端部１９０６が、サポート部材１９１４の中に位置する。エキゾーストマニホールドのフランジ部１９０３の内管１９０２側には、エンジン側平滑面からエキゾーストマニホールド内部に向かって、内径が小さくなるようにフランジ平滑カット部１９３４が平面加工されている。リングガスケット１９３３の芯の外径は、内管１９０２のエンジン側先端の円筒形部外径と、フランジ平滑カット部１９３４の最も径の小さい内径との隙間より大きくなっている。
【０１０２】
エンジンに、エキゾーストマニホールド１９０１が取り付けられた状態で、エキゾーストマニホールドの内管の先端部１９０６とサポート部材１９１４とは密着はしないが、リングガスケット１９３３は、内管１９０２のエンジン側先端の円筒部外周と、エキゾーストマニホールドのフランジ平滑カット部１９３４の平面と、サポート部材のエキゾーストマニホールド側平面に密に接触するため、内管１９０２と外筒１９０１の隙間１９３１と、内管１９０２内とは、エキゾーストマニホールドのエンジン側でシールされる。
【０１０３】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、高温時における内管１９０２の内管保持部材１９０４との溶接固定部よりエンジン側の熱膨張による伸びは、内管１９０２の外径より大きな穴径を持つサポート部材１９１４内で吸収される。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、内管と内管保持部材を鋳ぐるむ時に使用する内管と外筒の間の隙間を形成するための中子を、内管と外筒の間の隙間との連通部から抜き出すことができるため、中子砂を抜きための砂抜き穴を設ける必要はなく、作業性が向上すると共に、中子が内管と外筒の間に残留することを防止できる。
【０１０５】
さらに、内管の肉厚を薄くすることができるので、内管の熱容量が小さく内管の壁温が早期に上昇する。従って、排気ガスから内管への伝熱量が低く抑えられ、排気ガスの温度低下が抑制され、その結果、エキゾーストマニホールド後方に設置してある触媒の入口ガス温度を上昇させることができる。
【０１０６】
また、内管と外筒との隙間をガスケットで塞ぐことになり、排気ガスが内管と外筒の隙間に流れ込むことを防止でき、排気ガス温度が低下する事を抑制できる。
【０１０７】
また、高温時は、内管保持部材で内管のエンジン側位置は固定され、さらに、外筒側に径を拡張しているため、内管の伸びを小さく押さえ、かつ、僅かな伸びを径方向に吸収することで、先端の破損を防止でき、さらに、内管保持部材の下流側に設けた熱膨張吸収構造により、内管保持部材より下流の内管の熱膨張による伸びを吸収し、内管の破損を防止する。
【０１０８】
請求項２の発明によれば、金属製のガスケットの円筒部を、内管の外周に装着するため、排気ガスの内管と外筒の隙間への流れ込みを防止でき、排気ガスの温度低下を抑制できる。
【０１０９】
また、高温時における、内管に溶接固定されている内管保持部材よりエンジン側の内管の熱膨張による伸びは、金属ガスケットの円筒部で吸収するため、内管の破損を防止できる。
【０１１０】
請求項３の発明によれば、金属製のガスケットの円筒部を、内管の内側に装着するため、排気ガスの内管と外筒の隙間への流れ込みを防止でき、排気ガスの温度低下を抑制できる。
【０１１１】
また、高温時における、内管に溶接固定されている内管保持部材よりエンジン側の内管の熱膨張による伸びは、内管の径拡張部と、金属ガスケットの円筒部で吸収するため、内管の破損を防止できる。
【０１１２】
請求項４の発明によれば、内管のエンジン側先端の拡張や、ガスケットの曲げ加工を行うことなく、第１のガスケットで排気ガスの内管と外筒の隙間への漏れを防止し、排気ガス温度の低下を抑制する。また、サポート部材により、高温時の内管の伸びを吸収し、内管破損を防止できる。
【０１１３】
請求項５の発明によれば、内管と外筒との隙間への排気ガス漏れを防止する第１ガスケットに、長時間にわたり排気ガスが接することによるガスケットの劣化を抑制できる。
【０１１４】
請求項６の発明によれば、内管の先端の伸びを金属製のガスケットで抑えることになり、内管によるエンジン側への傷の発生を抑制できる。
【０１１５】
請求項７の発明によれば、高温時に、内管の熱膨張の伸びによる内管保持部材の劣化を防止できる。
【０１１６】
請求項８の発明によれば、内管保持部材の溶接固定が容易となり、また、内管に直接接している部材の熱容量を低減することになり、排気ガス温度の上昇を早めることができる。
【０１１７】
請求項９の発明によれば、エキゾーストマニホールドの外筒と内管の隙間と、外筒のフランジ面とエンジンとの間をリングガスケットでシールするため、排気ガスのエキゾーストマニホールド外部への散逸と、内管と外筒の隙間への流れ込みを防止することができ、さらに、エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付ける時に、内管の位置決めが容易になる。
【０１１８】
また、エキゾーストマニホールド本体とは別体のリングサポートを用いることで、リングガスケットの径を小さくすることができる。また、リングサポートの内径は、内管の外径より十分に大きいため、鋳造後の砂抜きは容易である。
【０１１９】
請求項１０の発明によれば、内管の熱膨張吸収構造のＲ部と、エキゾーストマニホールドのフランジの平滑カット部をリングガスケットでシールするため、別体のリングサポートを必要としない。
【０１２０】
請求項１１の発明によれば、円筒形の内管の先端部とエキゾーストマニホールドのフランジの平滑カット部を径の大きなリングガスケットでシールするため、別体のリングサポートや、内管の先端部での熱膨張吸収構造を必要としない。
【０１２１】
請求項１２の発明によれば、内管の先端部をエンジン側に向かって径を縮小しており、さらに、エキゾーストマニホールドとは別体のリングサポートが、内径をエキマニ内部に向かって径を縮小するため、リングガスケットの装着が容易となる。
【０１２２】
請求項１３の発明によれば、エキゾーストマニホールドのフロントチューブ側で、内管と外筒との隙間と、外筒とフロントチューブの間をフロントチューブ側ガスケットでシールするため、内管の位置決めと保持が容易となり、エンジン側フランジ部で内管の保持部材を必要としない。また、内管のエンジン側先端の拡張や縮小の加工を行うことなく、エンジン側ガスケットで排気ガスの内管と外筒の隙間への漏れを防止し、排気ガス温度の低下を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した自動車のエキゾーストマニホールドの概略構造図である。
【図２】本発明の実施例を示すエキゾーストマニホールドのフランジ面加工前を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図４】本発明の実施例２を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図５】本発明の実施例３を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図６】本発明の実施例４を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図７】本発明の実施例５を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図８】本発明による触媒に流入する排気ガス温度の変化を示す図である。
【図９】従来例の縦断面図である。
【図１０】従来例の縦断面図である。
【図１１】従来例の縦断面図である。
【図１２】本発明の実施例９を示すエンジンに装着する前の状態を示す図である。
【図１３】本発明の実施例９を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図１４】本発明の実施例１０を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図１５】本発明の実施例１１を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図１６】本発明の実施例１２を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図１７】本発明の実施例１３を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図１８】本発明の実施例１３を示すフロントチューブに装着した状態を示す図である。
【図１９】本発明の実施例１４を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【符号の説明】
３０１，４０１，５０１，６０１，７０１，１２０１ 外筒
３０２，４０２，５０２，６０２，７０２，１２０２ 内管
３０３，４０３，５０３，６０３，７０３，１２０３ フランジ
３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，１２０４ 内管保持部材
３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，１２１０ 熱膨張吸収構造
３１１，４１１，５１１ ガスケット
６１３，７１３ 第２ガスケット
６１４，７１４，１９１４ サポート
３３１，４３１，５３１，６３１，７３１，１２３１ 内管と外筒の隙間
１２３２ リングサポート
１２３３，１８３３ リングガスケット
１４３４，１８３４ フランジ平滑カット部
１６３５ 内管径縮小部
１８４３ フロントチューブ
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンおよび該エンジンの排気ガスを浄化する触媒に連なり、内管を鋳込み、二重管構造に形成されているエキゾーストマニホールドのエンジン側隙間のシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車において、排気管の下流部に触媒を配置し、排気ガスの浄化を図ることが行われている。この場合、浄化効率の面では、エンジン始動時が問題となる。エンジン始動時には、触媒および排気ガスが共に低温である。よって、触媒温度が活性温度に至らないために、化学変化が起こらず、排気ガス内の未燃成分が十分に反応しきれない状況が発生する。
【０００３】
これに対処するため、排気ガスの保温を図った二重管化されたエキゾーストマニホールドが提案されている。二重管エキゾーストマニホールドは、外管の内部に隙間を持たせて内管を同心に配置し、外管と内管との間に中空の断熱層を確保したものである。
【０００４】
二重管エキゾーストマニホールドは、外管で構造上の強度を確保し、排気ガス通路を構成する内管の肉厚を極力薄くすることにより、排気ガスの接触する部分の熱容量を小さくすることができる。また、内管と外管との間に中空の断熱層を設けていることにより、外管を通しての熱の逃げを減らすことができる。従って、エンジン始動時に、エキゾーストマニホールドの内壁の温度を速やかに上昇させることができ、排気ガスの保温効果を高めることができる。
【０００５】
しかし、ステンレス材等の板材をプレス加工した外管で、薄肉に形成された内管を覆う構造では、外管の板材を塩害等で腐食しないように高価な材料とする必要がある。さらに、溶接している２枚の板材の合わせ面から排気ガスが外気に漏れる恐れがあるため、圧縮空気による漏れ試験や、手直しが発生し、製品として高価なものとなる。このため、内管を鋳鉄で鋳ぐるむ二重管構造の先行技術が特開昭６３−２１５８０３号公報に開示されている。
【０００６】
また、二重構造エキゾーストマニホールドでは、内管と外筒の隙間に排気ガスが漏れると、排気ガスの温度が低下するため、内管と外筒に隙間をシールする必要があり、さらに、内管と外筒との間に大きな温度差が生じるため、両者の熱膨張を吸収しながら外筒で内管を保持する構造を取り入れなければならない。
【０００７】
従来、そのような構造の例としては図９〜１１に示すものが知られている。
【０００８】
図９は内管９０２の先端部９２１を外筒９０１側に折り曲げ、内管９０２を鋳鉄等により鋳込むことで、二重管エキゾーストマニホールドを形成している。
【０００９】
図１０は内管１００２をサポート１０２２で保持し、サポート１０２２を鋳鉄等で鋳込む構造となっている。
【００１０】
図１１は外筒側に折り曲げていない内管１１０２を鋳鉄等で鋳込む構造となっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図９に示した内管鋳込み二重構造エキゾーストマニホールドでは、高温の排気ガスに曝されても高温劣化が起き難いステンレス材を、外筒９０１側におり曲げ径を拡張するため、内管９０２の肉厚を厚くする必要がある。さらに、内管９０２を鋳込む時の砂型の砂抜きの穴９２０を設け、砂抜き加工が終了した後、内管９０２と外筒９０１の隙間９３１から排気ガスが外気に漏れないように砂抜きの穴９２０をシールする必要がある。また、内管９２０の折り曲げ部と外筒９０１の部位では、砂型の砂が抜け難いため、エアーブロー等の砂抜きの行程を追加する必要がある。
【００１２】
図１０に示した内管鋳込み二重構造エキゾーストマニホールドでは、内管１００２をサポート１０２２で保持するため、内管１００２の径を拡張する必要が無く、内管１００２を薄くすることができる。しかしながら、内管１００２の鋳込み時の砂型の砂抜きの穴１０２０を設け、砂抜き加工が終了した後、内管１００２と外筒１００１の隙間１０３１から排気ガスが外気に漏れないように砂抜きの穴１０２０をシールする必要がある。サポート１０２２と外筒１００１との間の砂型の砂が抜けにくいのは図９と同様である。
【００１３】
図１１に示した内管鋳込み二重構造エキゾーストマニホールドでは、内管１１０２を円筒形の状態で、内管１１０２の先端を鋳込むため、サポート部品が不必要となり、また、図１０と同様に内管１１０２の径を拡張する必要がないため、内管１１０２を薄くすることができる。しかしながら、砂型の砂抜きの穴１１２０を設け、砂抜き加工が終了した後、内管１１０２と外筒１１０１の隙間１１３１から排気ガスが外気に漏れないように砂抜きの穴１１２０をシールする必要がある。内管１１０２が鋳込まれている部位で、内管１１０２と外筒１１０１との隙間の砂型の砂が抜けにくいのは図９と同様である。
【００１４】
本発明は、上記事情を考慮し、内管を鋳鉄で鋳ぐるむことで安価に製造する二重構造エキゾーストマニホールドにおいて、エンジン始動時の排気ガスの昇温特性の向上を図ることができ、しかも、外管と内管の熱膨張差の吸収を確実に行い得るエンジンの二重構造エキゾーストマニホールドを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ステンレス材で薄肉に形成された内管を鋳鉄で鋳ぐるみ、前記内管内を排気ガスの通路とするエンジンの二重構造エキゾーストマニホールドにおいて、前記内管のエンジン側フランジ部で、帯状の板材の一端を内管の外筒側に溶接固定し、他端は内管よりＲ形状で外筒に向かって伸び、先端は外筒に鋳込み固定されている複数個の内管保持部材と、前記内管のエンジン側先端は、外筒側に径を拡張しており、該内管の拡張部は、フランジ部端面でエンジンのエキゾーストポートの内径より径を拡大し、前記内管の先端と、エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジとは、同一面に加工されている該内管のエンジン側径拡張の先端部と、前記内管の、該内管に溶接固定された前記内管保持部材より下流側において、前記外筒側に向かって該内管の一部をＲ形状の凸状に膨む内管の熱膨張吸収構造と、エンジンのヘッドと前記エキゾーストマニホールドとの間で排気ガスをシールするガスケットであって、前記内管の径拡張部の内径より小さい穴のガスケットを持つことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側先端部において、内径を拡張することなくエキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ面より内側に位置する内管と、前記ガスケットをステンレス等の金属で形成し、該ガスケットの内側にエキゾーストマニホールド側に折り曲げた円筒部を持ち、該円筒部は、前記エキゾーストマニホールドとエンジンの間に装着された状態で、前記内管の外周に装着されるガスケットを持つことを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側先端部において、エンジン側に向かって径を拡張し、該内管の先端は、エンジン側フランジ面より内側に位置する内管と、前記ガスケットをステンレス等の金属で形成し、該ガスケットの内側をエキゾーストマニホールド側に折り曲げた円筒部を持ち、該円筒部はエキゾーストマニホールドの内部に向かって径を縮小し、前記エキゾーストマニホールドとエンジンの間に装着された状態で、前記内管の径拡張部の内側に装着されるガスケットを持つことを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側先端部において、内径を拡張することなくエキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ面よりエンジン側に位置する内管と、エキゾーストマニホールドのフランジとエンジンとの間に、前記内管の外周とエキゾーストマニホールドのフランジに密着する排気ガスをシールする第１のガスケットと、エンジンのエキゾーストポートの内径より大きな穴を持ちエンジンに密着する第２のガスケットと、前記第１のガスケットと前記第２のガスケットの間で、前記内管の外径より大きな穴を持ち、前記内管の先端部が、該サポートの穴の中に位置する厚みを持つサポートを持つことを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記サポート部材は、前記内管より小さい穴を持ち、前記エキゾーストマニホールド側にＵ字型の溝を全周にわたり形成し、該Ｕ字型の溝の中に前記内管のエンジン側先端部が挿入されることを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記ガスケットをステンレス等の金属で形成することを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管の、該内管に溶接固定された前記内管保持部材より下流側に、前記外筒側に向かって該内管の一部をＲ形状の凸状に膨む内管の熱膨張吸収構造を複数個持つことを特徴とする。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管保持部材は、前記内管の外周にスポット溶接で固定されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項９の発明は、請求項２記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ部には、ステンレス等の金属材で円筒形に形成され、外周をエキゾーストマニホールドの鋳造時に鋳込み、内面は、前記フランジ面よりエキゾーストマニホールド内部に向かって内径を絞り、径の最も小さいところで、前記二重構造エキゾーストマニホールドの内管より大きく、かつ、前記内管のエンジン側先端部より内側までの長さを持ち、該内面は平滑に加工され、エンジン側の面は、前記エキゾーストマニホールドのフランジ面と同一面に加工されているか、若しくは、エキゾーストマニホールドの内部に鋳込まれているリングサポートと、前記リングサポートの最も小さい内径と、前記内管の外径との隙間より大きな芯の外径を持つ金属製のリングガスケットからなり、前記エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、前記リングガスケットが、前記内管の外周と前記リングサポートの内面と、エンジンのフランジ面との間に密に装着されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項２記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側先端部に形成されている、前記外筒側に向かって該内管の一部をＲ形状の凸状に膨らむ内管の熱膨張吸収構造と、前記エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ部において、該フランジのエンジン側平滑面からエキゾーストマニホールド内部に向かって、内径が小さくなるように平面加工されたランジ平滑カット部と、前記フランジ平滑カット部の最も小さい内径と前記内管の外径との隙間より大きな芯の外径を持つ金属製のリングガスケットからなり、前記エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、前記リングガスケットが、前記内管のエンジン側先端部の外周、若しくは、前記内管の熱膨張吸収構造の凸部の外周と、前記フランジ平滑カット部と、エンジンのフランジ面との間に密に装着されることを特徴とする。
【００２５】
請求項１１の発明では、請求項１０記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管に溶接固定されている内管保持部材よりエンジン側の内管において、熱膨張吸収構造を設けることなくエキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ面よりエキゾーストマニホールド内部に位置する内管と、前記エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、前記リングガスケットが、前記内管のエンジン側先端部の外周と、前記フランジ平滑カット部と、エンジンのフランジ面との間に密に装着されたことを特徴とする。
【００２６】
請求項１２の発明では、請求項９記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側の先端部で、内管の径をエンジン側に向かって縮小する内管のエンジン側径縮小の先端部と、内面が前記フランジ面よりエキゾーストマニホールド内部に向かって内径を絞ってあるリングサポートからなり、前記エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、前記リングガスケットが、前記内管の径縮小先端部の外周と、前記リングサポートの内面と、エンジンのフランジ面との間に密に装着されることを特徴とする。
【００２７】
請求項１３の発明は、ステンレス材で薄肉に形成された内管とこの内管の外周を包囲する鋳鉄とからなる外筒とを有し、前記内管内を排気ガスの通路とするエンジンの二重構造エキゾーストマニホールドにおいて、前記内管のエンジン側先端の一部をＲ形状の凸状に前記外筒側に拡大して該内管の熱膨張吸収構造を形成するとともに、前記エンジンのヘッドと前記エキゾーストマニホールドとの間で排気ガスをシールするエンジン側ガスケットと、該エキゾーストマニホールドとフロントチューブとの間で排気ガスをシールするフロントチューブ側ガスケットとをステンレスなどの金属で形成し、かつ、これらエンジン側ガスケットとフロントチューブ側ガスケットの内径を該熱膨張吸収構造の内径より小さく形成して前記内管の外周に装着されるように構成し、前記外筒のエンジン側の外径を該エンジンの排気口より大きく形成し、該外筒のフロントチューブ側の外径をフロントチューブの径よりも大きく形成し、該外筒のエンジン側フランジとエキゾーストマニホールド側フランジとに内径が徐々に小さくなるように平面加工されたフランジ平滑カット部を設け、前記エキゾーストマニホールドにエンジン、および前記フロントチューブを取付けた状態で、これらエンジン側ガスケットとフロントチューブ側ガスケットが、前記内管の外周と前記フランジ平滑カット部と、エンジンのフランジ面またはフロントチューブのフランジ面にそれぞれ密着するように構成したことを特徴とする。
【００２９】
【作用】
請求項１の発明では、内管と内管保持部材を鋳ぐるむ時に使用する内管と外筒の間の隙間を形成するための中子を、内管と外筒の間の隙間との連通部から抜き出すことができるため、中子砂を抜くための砂抜き穴を設ける必要はなく、作業性が向上すると共に、中子が内管と外筒の間に残留することを防止できる。
【００３０】
さらに、内管の肉厚を薄くすることができるので、内管の熱容量が小さく内管の壁温が早期に上昇する。従って、排気ガスから内管への伝熱量が低く抑えられ、排気ガスの温度低下が抑制され、その結果、エキゾーストマニホールド後方に設置してある触媒の入口ガス温度を上昇させることができる。
【００３１】
また、内管と外筒との隙間をガスケットで塞ぐことになり、排気ガスが内管と外筒の隙間に流れ込むことを防止でき、排気ガス温度が低下する事を抑制できる。
【００３２】
また、高温時は、内管保持部材で内管のエンジン側位置は固定され、さらに、外筒側に径を拡張しているため、内管の伸びを小さく押さえ、かつ、僅かな伸びを径方向に吸収することで、先端の破損を防止でき、さらに、内管保持部材の下流側に設けた熱膨張吸収構造により、内管保持部材より下流の内管の熱膨張による伸びを吸収し、内管の破損を防止する。
【００３３】
請求項２の発明では、金属製のガスケットの円筒部を、内管の外周に装着するため、排気ガスの内管と外筒の隙間への流れ込みを防止でき、排気ガスの温度低下を抑制できる。
【００３４】
また、高温時における、内管に溶接固定されている内管保持部材よりエンジン側の内管の熱膨張による伸びは、金属ガスケットの円筒部で吸収するため、内管の破損を防止できる。
【００３５】
請求項３の発明では、金属製のガスケットの円筒部を、内管の内側に装着するため、排気ガスの内管と外筒の隙間への流れ込みを防止でき、排気ガスの温度低下を抑制できる。
【００３６】
また、高温時における、内管に溶接固定されている内管保持部材よりエンジン側の内管の熱膨張による伸びは、内管の径拡張部と、金属ガスケットの円筒部で吸収するため、内管の破損を防止できる。
【００３７】
請求項４の発明では、内管のエンジン側先端の拡張や、ガスケットの曲げ加工を行うことなく、第１のガスケットで排気ガスの内管と外筒の隙間への漏れを防止し、排気ガス温度の低下を抑制する。また、サポート部材により、高温時の内管の伸びを吸収し、内管破損を防止できる。
【００３８】
請求項５の発明では、内管と外筒との隙間への排気ガス漏れを防止する第１ガスケットに、長時間にわたり排気ガスが接することによるガスケットの劣化を抑制でき、耐高温性や耐酸化性の材料にする必要はない。
【００３９】
請求項６の発明では、内管の先端の伸びを金属製のガスケットで抑えることになり、内管によるエンジン側への傷の発生を抑制できる。
【００４０】
請求項７の発明では、高温時に、内管の熱膨張の伸びによる内管保持部材の劣化を防止できる。
【００４１】
請求項８の発明では、内管保持部材の溶接固定が容易となり、また、内管に直接接している部材の熱容量を低減することになり、排気ガス温度の上昇を早めることができる。
【００４２】
請求項９の発明では、エキゾーストマニホールドの外筒と内管の隙間と、外筒のフランジ面とエンジンとの間をリングガスケットでシールするため、排気ガスのエキゾーストマニホールド外部への散逸と、内管と外筒の隙間への流れ込みを防止することができ、さらに、エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付ける時に、内管の位置決めが容易になる。
【００４３】
また、エキゾーストマニホールド本体とは別体のリングサポートを用いることで、リングガスケットの径を小さくすることができる。また、リングサポートの内径は、内管の外径より十分に大きいため、鋳造後の砂抜きは容易である。
【００４４】
請求項１０の発明では、内管の熱膨張吸収構造のＲ部と、エキゾーストマニホールドのフランジの平滑カット部をリングガスケットでシールするため、別体のリングサポートを必要としない。
【００４５】
請求項１１の発明では、円筒形の内管の先端部とエキゾーストマニホールドのフランジの平滑カット部を径の大きなリングガスケットでシールするため、別体のリングサポートや、内管の先端部での熱膨張吸収構造を必要としない。
【００４６】
請求項１２の発明では、内管の先端部をエンジン側に向かって径を縮小しており、さらに、エキゾーストマニホールドとは別体のリングサポートが、内径をエキマニ内部に向かって径を縮小するため、リングガスケットの装着が容易となる。
【００４７】
請求項１３の発明では、エキゾーストマニホールドのフロントチューブ側で、内管と外筒との隙間と、外筒とフロントチューブの間をフロントチューブ側ガスケットでシールするため、内管の位置決めと保持が容易となり、エンジン側フランジ部で内管の保持部材を必要としない。また、内管のエンジン側先端の拡張や縮小の加工を行うことなく、エンジン側ガスケットで排気ガスの内管と外筒の隙間への漏れを防止し、排気ガス温度の低下を抑制する。
【００４９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。
【００５０】
図１は、本発明によるエキゾーストマニホールドの外観図である。図２は、本発明によるエキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ部のフランジ面加工前で、図２の右側の断面図はＩ−Ｉ断面であり、図３は、図２のフランジ面加工後を示す断面図である。
【００５１】
［実施例１］
内管３０２は、高速走行時等で、高温の排気ガスに曝されるため、酸化や腐食による劣化を防止するため、ステンレス材を用いて薄肉（例えば０．５ｍｍ）に成形されている。また、内管３０２は、プレス加工、もしくは、パイプの曲げ加工により、エキゾーストマニホールドの形状に成形される。内管のエンジン側先端部３０５は、外筒３０１側に向かって径を拡張されており、内管の先端部３０５の径は、フランジ３０３の面で、エンジンのエキゾーストポートの径より拡大している。内管３０２のフランジ３０３部近傍で、内管３０２の外周部には、帯状の板材で形成された複数個の内管保持部材３０４が溶接固定されている。内管保持部材３０４は、内管３０２から外筒３０１に向かってＲ形状に形成されており、その先端は、外筒３０１に鋳ぐるまれている。
【００５２】
内管３０２の内管保持部材３０４が溶接されている部位より下流側には、外筒３０１側に向かって凸状に膨らむ熱膨張吸収部３１０が形成されている。エキゾーストマニホールドとエンジンとの間で、排気ガスが外部に漏れないようにシールするガスケット３１１の穴の大きさは、内管３０２のエンジン側先端部３０５の内径より大きくなっている。内管３０２の下流部には、外筒側に向かって凸状に膨らむ熱膨張吸収部３１０が適宜形成されている。
【００５３】
排気管全体の剛性や強度、及び有害な成分を含む排気ガスが外気へ漏れることを防止する構造は、内管３０２を鋳ぐるむ外筒３０１で形成される。従って、外筒３０１自体は、従来より自動車用エンジンに装着されているエキゾーストマニホールドの機能を持つ。さらに、内管３０２と外筒３０１は適宜な隙間（例えば、３ｍｍから５ｍｍ程度）を持ち、内管３０２は外筒３０１とは直接には固定されない。外筒３０１は、エンジン側フランジ３０３、及び図示していないフロントチューブ側フランジと一体に成形されている。
【００５４】
内管３０２と内管３０２に溶接固定された内管保持部材３０４の先端を二重管形状に鋳ぐるむ場合、内管３０２と外筒３０１の隙間に中子を挿入し、鋳ぐるむことになる。鋳造が終了した後、中子砂を取り除くが、中子砂が内管３０２と外筒３０１の隙間に取り残されると、中子砂が、図示していない排気管の後方に設置してある触媒に流れ込む恐れがあり、この結果、触媒の性能を低下させ、排気ガスの浄化効率が悪化し、有害な排気ガスを外気に放出する恐れがある。本実施例による二重管構造エキゾーストマニホールドでは、外筒３０１と内管３０２との隙間３３１より、隙間３３１を形成するための中子砂を抜き取ることができるため、新たなる砂抜き穴を設ける必要が無く、さらに、砂抜きが中子の端部で行われるため、隙間３３１の中子砂を抜きやすくなり、隙間に中子砂が残ることは無い。また、内管保持部材３０４は、横幅を小さくしてあるため、図２に示すように隙間３３１を塞ぐことはなく、中子砂が隙間３３１に残ることはない。
【００５５】
内管３０２の先端部３０５は、エンジン側フランジ３０３面より外側に突き出しており、内管３０２と内管保持部材３０４を一体に鋳ぐるみ後、エンジン側フランジ３０３面を平らに加工する時に、内管３０２の先端とフランジ３０３面が同一になるように加工を行う。この結果、内管３０２の先端がガスケット３１１に接するため、内管３０２内の排気ガスが隙間３３１へ流れ込むことを抑制できる。
【００５６】
次に、上記実施例の二重構造エキゾーストマニホールドの作用を説明する。
【００５７】
まず、エンジン始動時における排気ガス温度の昇温について説明する。
【００５８】
エンジンの停止直後を除き、エンジン始動時の二重構造エキゾーストマニホールドの外筒３０１及び内管３０２の温度は、外気温と同じである。エンジン始動後、二重構造エキゾーストマニホールド内では、内管３０２内を流れる排気ガスによって、まず内管３０２が暖められる。この結果、内管３０２の壁温は上昇するが、内管３０２に与えた熱量だけ排気ガスの温度は低下する。
【００５９】
本実施例の二重構造エキゾーストマニホールドでは、内管３０２の肉厚を薄くしているので、内管３０２の熱容量が小さく、内管３０２の壁温が早期に上昇する。従って、排気ガスから内管３０２への伝熱量が低く抑えられ、排気ガスの温度低下が抑制され、その結果、本実施例の二重構造エキゾーストマニホールドの後方に設置してある触媒の入口ガス温度を早期に上昇させることができる。
【００６０】
この時、内管３０２と外筒３０１の隙間に排気ガスが漏れ出すと、図８に示すように、特に、エンジン始動直後において、排気管後方に設置してある触媒に流れ込む排気ガス温度を大きく低下させ、排気ガスの浄化効率を悪化させることになる。本実施例による二重管構造エキゾーストマニホールドでは、内管３０２の先端部は、フランジ３０３面と同一になっている。フランジ３０３に取り付けられるガスケット３１１の穴は内管３０２の先端部内径より小さいため、内管３０２の先端は、ガスケット３１１に接し、内管３０２と隙間３３１はガスケット３１１でシールされ、排気ガスが隙間３３１へ漏れ出すことを防止でき、触媒の浄化効率を向上させることになる。
【００６１】
次に、市街地走行等の排気ガスやエキゾーストマニホールドが十分に暖まった状態では、内管３０２と外筒３０１の管壁温の違い、及び管を構成する材料の違いのため、内管３０２と外筒３０１との間に熱膨張の差が生じる。
【００６２】
すなわち、外筒３０１は、直接排気ガスに曝されず、また、走行風により冷却されるため、表面温度が低くなり、内管３０２に比べて、熱膨張が少ない。一方、高温の排気ガスに直接曝され、内管３０２と外筒３０１の隙間３３１の空気層で断熱される内管３０２は高温となり、大きな熱膨張が発生する。
【００６３】
内管３０２全体の熱膨張は、その大部分を内管３０２の途中に適宜形成してある、外筒側に向かって凸状に形成された熱膨張吸収部３１０により吸収される。エンジン側フランジ３０３部では、内管３０２の熱膨張による伸びが、内管保持部材３０４近傍の熱膨張吸収部３１０で吸収されるため、内管保持部材３０４へ応力は緩和され、内管保持部材３０４の変形及び破損を防止できる。
【００６４】
内管保持部材３０４により、内管３０２の内管保持部材３０４が溶接固定されている位置は固定されるため、内管３０２の内管保持部材３０４よりエンジン側の熱膨張による伸びは僅かな量となる。この僅かな伸びは、内管３０２のエンジン側先端部３０５での外筒３０１への径の拡大と、内管保持部材３０４のＲ部で吸収される。このため、内管３０２の伸びが、ガスケット３１１とエンジンに抑えられ、内管３０２の先端部３０５が破損することを防止できる。
【００６５】
二重構造エキゾーストマニホールドのフロントチューブ側のフランジ部構造についても、エンジン側フランジ３０３部構造と同様の構造とすることで、砂抜きの穴を設けることなく、中子砂を効率よく抜き出すことができ、さらに、排気ガスが隙間３３１へ漏れることによるガス温低下を抑制し、さらに、熱膨張と収縮による内管３０２の破損を防止できる。
【００６６】
［実施例２］
図４は、本発明の実施例２のエンジン側フランジ部の断面図を示す。内管４０２には、内管保持部材４０４が溶接固定されており、内管保持部材４０４の下流には、外筒４０１側に向かって凸状に膨らむ熱膨張吸収部４１０が形成されている。内管４０２のエンジン側先端部４０６は、径の大きさを変えることなくエンジン側に伸びており、先端部４０６は、エンジン側フランジ４０３面より内側に位置する。エキゾーストマニホールドとエンジンをシールするガスケット４１１は、ステンレス等の金属で成形されており、内側は、エキゾーストマニホールド側に向かって折り曲げられ、円筒部４１２を形成している。円筒部４１２の内径は、内管４０２の外径より僅かに大きく形成されている。
【００６７】
エンジンとエキゾーストマニホールドのフランジ４０３の間にガスケット４１１が装着された状態で、エキゾーストマニホールドの内管４０２の外周は、ガスケットの円筒部４１２の中に挿入される。この時、内管４０２とガスケットの円筒部４１２の隙間は小さいため嵌合状態となる。なお、内管保持部材４０４と熱膨張吸収部４１０の構造及び作用は実施例１と同じである。
【００６８】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、内管４０２がガスケットの円筒部４１２に密着挿入されているため、内管４０２内を流れる排気ガスが、内管４０２と外筒４０１との隙間４３１へ流れ込むのを、大部分抑制できる。また、高温時では、内管４０２の内管保持部材４０４との溶接固定部よりエンジン側の熱膨張による伸びは、内管４０２とガスケットの円筒部４１２は固定されていないため、内管４０２がガスケットの円筒部４１２内を移動することで吸収される。
【００６９】
［実施例３］
図５は、本発明の実施例３のエンジン側フランジ部の断面図を示す。内管５０２には、内管保持部材５０４が溶接固定されており、内管保持部材５０４の下流には、外筒５０１側に向かって凸状に膨らむ熱膨張吸収部５１０が形成されている。内管のエンジン側先端部５０５は、外筒５０１側に向かって径を拡張されており、内管の先端部５０５の径は、先端部で、エンジンのエキゾーストポートの径より拡大している。内管５０２のエンジン側先端部５０５は、エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ５０３より内側に位置する。エキゾーストマニホールドとエンジンをシールするガスケット５１１は、耐酸化性や耐高温性のステンレス等の金属で成形されており、内側は、エキゾーストマニホールド側に向かって折り曲げられ、円筒部５１２を形成している。該円筒部５１２は、ガスケット５１１の円盤状の面より先端に向かって径を僅かに縮小しており、円筒部５１２の外径は、内管５０２の先端部５０５の内径より僅かに小さく形成されている。
【００７０】
エンジンとエキゾーストマニホールドのフランジ５０３の間にガスケット５１１が装着された状態で、ガスケット５１１の円筒部５１２は、エキゾーストマニホールドの内管５０２の中に挿入される。この時、内管５０２の先端部５０５は、径を先端に向かって拡大しており、一方、ガスケット５１１の円筒部５１２の先端は径を縮小しているため、嵌合状態となる。なお、内管保持部材５０４と熱膨張吸収部５１０の構造及び作用は実施例１と同じである
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、ガスケットの円筒部５１２が内管５０２に密着挿入されているため、内管５０２内を流れる排気ガスが、内管５０２と外筒５０１との隙間５３１へ流れ込むのを、前記実施例に比べて、さらに抑制できる。また、高温時では、内管５０２の内管保持部材５０４との溶接固定部よりエンジン側の熱膨張による伸びは、内管５０２とガスケット５１１の円筒部５１２は固定されていないため、内管５０２がガスケットの円筒部５１２の外周を移動することで吸収される。
【００７１】
［実施例４］
図６は、本発明の実施例４のエンジン側フランジ部の断面図を示す。内管６０２には、内管保持部材６０４が溶接固定されており、内管保持部材６０４の下流には、外筒６０１側に向かって凸状に膨らむ熱膨張吸収部６１０が形成されている。内管６０２のエンジン側先端部６０６は、径の大きさを変えることなくエンジン側に伸びており、先端部６０６は、エンジン側フランジ６０３面より外側に位置する。
【００７２】
エンジンとエキゾーストマニホールドの間には、排気ガスをシールする第１のガスケット６１１とサポート部材６１４と第２のガスケット６１３が装着されている。第１のガスケットは、穴の径を内管６０２の外径より僅かに大きく形成され、内管６０２を保持するように、エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ６０３に密着する。また、第１のガスケット６１１は、高温の排気ガスにその一部を曝されるため、耐高温性と耐酸化性の材質で形成されている。第２のガスケットは、内管６０２、及びエンジンのエキゾーストポートの内径より大きく、エンジン側に密着している。サポート部材６１４は、内管６０２の外径より大きな穴を持ち、第１のガスケット６１１と第２のガスケット６１３の間に挿入され、内管６０２の先端部６０６が、サポート部材６１４の中に位置する。なお、内管保持部材６０４と熱膨張吸収部６１０の構造及び作用は実施例１と同じである。
【００７３】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、内管６０２が第１のガスケット６１１に密着挿入されているため、内管６０２内を流れる排気ガスが、内管６０２と外筒６０１との隙間６３１へ流れ込むのを抑制できる。また、第１のガスケット６１１で内管６０２を保持するための内管６０２のフランジ６０３面より突き出している部分と、高温時での、内管６０２の内管保持部材６０４との溶接固定部よりエンジン側の熱膨張による伸びは、内管６０２の外径より大きな穴径を持つサポート部材６１４内で吸収される。この時、内管６０２全体の伸びは、実施例１と同様に、内管６０２の途中に形成されている熱膨張吸収部６１０で吸収されるため、サポート部材６１４内での内管６０２の伸びは僅かであるため、内管６０２の先端６０６が、エンジンに突き当たり破損することはない。
【００７４】
［実施例５］
図７は、本発明の実施例５のエンジン側フランジ部の断面図を示す。第１のガスケット７１１と第２のガスケット７１３の間に挿入されているサポート７１４と、内管７０２以外の構造は実施例４と同じである。内管７０２は、熱膨張吸収部７１０よりエンジン側において、内径をエンジンのエキゾーストポートの内径より大きくしてある。それ以外の構造は実施例４と同じである。サポート部材７１４は、穴の内径をエンジンのエキゾーストポートと同等で、エキゾーストマニホールドの内管７０２の先端部７０６の内径より小さく成形してある。サポート部材７１４のエキゾーストマニホールド側には、Ｕ字型の溝７１５を全周にわたって形成されている。エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、サポート部材７１４のＵ字型の溝７１５に内管７０２の先端部７０６が挿入される。
【００７５】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、第１のガスケット７１１に排気ガスが直接当たるのを防ぎ、第１のガスケット７１１の劣化を防止できるため、第１のガスケット７１１を耐酸化性や耐高温性の材料にする必要がない。その他の効果、実施例４と同じである。
【００７６】
なお、内管７０２の内径を大きくする部位は、熱膨張吸収部７１０以外でも効果に変わりはなく、また、内管７０２の先端部７０６が、外筒７０１に向かって径を拡張しても効果は同じである。
【００７７】
［実施例６］
実施例１において、排気ガスをシールするガスケット３１１を材料を耐酸化性や耐高温性のステンレス等の金属としたものである。
【００７８】
本実施例では、内管３０２の先端３０５の伸びを金属製のガスケット３１１で抑えることになり、内管３０２によるエンジン側への傷の発生を抑制できる。
【００７９】
［実施例７］
実施例１において、内管３０２の熱膨張吸収部３１０を、内管保持部材３０４が溶接されている部位より下流側に複数個設置するものである。
【００８０】
本実施例では、内管保持部材３０４にかかる応力を低減することができ、内管保持部材３０４を対応力性の低いものとする事ができる。
【００８１】
［実施例８］
実施例１において、内管保持部材３０４の内管３０２への溶接を、スポット溶接としたものである。
【００８２】
本実施例では、内管保持部材３０４の内管３０２への溶接が容易となり、また、内管３０２との接触部が少なくなるため、内管３０２から外筒３０１へ逃げる熱量が低減され、内管３０２の壁温低下を抑制し、引いては、排気ガス温度の早期上昇に繋がる。
【００８３】
［実施例９］
図１２は、本発明の実施例９のエンジン側フランジ部の断面図であって、エンジンに取り付ける前の状態を、図１３は、エンジンに装着した状態を示す。
【００８４】
内管１２０２には、内管保持部材１２０４が溶接固定されており、内管保持部材１２０４の下流には、外筒１２０１側に向かって凸状に膨らむ熱膨張吸収部１２１０が形成されている。内管１２０２のエンジン側先端部は、径の大きさを変えることなくエンジン側に伸びており、内管１２０２の先端部は、エンジン側フランジ１２０３面より内側に位置する。エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ部１２０３には、ステンレス等の金属材で形成されたリングサポート１２３２が鋳込まれている。リングサポート１２３２のエキゾーストマニホールドのフランジ１２０３側は、フランジ１２０３と同一面に加工されているか、フランジ１２０３内に位置し、内管１２０２のエンジン側先端部がリングサポート１２３２の長さ方向で中心部近傍に位置するような長さを持つ。また、リングサポート１２３２の内面は、エキゾーストマニホールドのフランジ面１２０３から内部に向かって径を絞るように、平滑に加工されている。リングガスケット１２３３の芯の外径は、内管１２０２のエンジン側先端の円筒形部外径と、リングサポート１２３２の最も径の小さい内径との隙間より大きくなっている。
【００８５】
エンジンに、エキゾーストマニホールド１２０１が取り付けられた状態で、リングガスケット１２３３は、内管１２０２のエンジン側先端の円筒部外周と、リングサポート１２３２の平滑に加工された内面と、エンジンのフランジ面に密に接触するため、内管１２０２と外筒１２０１の隙間１２３１と、内管１２０２内とは、エキゾーストマニホールドのエンジン側でシールされる。なお、内管保持部材１２０４と熱膨張吸収部１２１０の構造及び作用は実施例１と同じである。
【００８６】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、リングサポート１２３２と内管１２０２との間は大きく隙間が形成されているため、鋳造後の中子砂が抜きやすく、隙間に中子砂が残ることはない。
【００８７】
エキゾーストマニホールドのエンジン側では、内管１２０２の先端部と外筒１２０１は、リングサポート１２３２を介して、リングガスケット１２３３でシールされているため、内管１２０２内を流れる排気ガスが、隙間１２３１へ漏れ出すことを防止でき、触媒の浄化効率を向上させることになる。さらに、エキゾーストマニホールドのフランジ１２０３とエンジンのフランジ部は、同様に、リングサポート１２３２を介して、リングガスケット１２３３でシールされているため、排気ガスが外気へ漏れることはない。また、高温時では、内管１２０２の内管保持部材１２０４との溶接固定部よりエンジン側の熱膨張による伸びは、内管１２０２とリングガスケット１２３３は固定されていないため、内管１２０２がリングガスケット１２３３内を移動することで吸収される。
【００８８】
なお、エキゾーストマニホールドのフランジ１２０３とエンジンのフランジ面に、板状のガスケットを装着しても同じ作用である。
【００８９】
［実施例１０］
図１４は、本発明の実施例１０のエンジン側フランジ部の断面図を示す。内管１４０２のエンジン側先端部は、径の大きさを変えることなくエンジン側に伸びており、内管１４０２の先端部には、外筒１４０１側に向かって凸状に膨らむ熱膨張吸収部１４１０が形成され、その先端はエンジン側フランジ１４０３面より内側に位置する。
【００９０】
エキゾーストマニホールドのフランジ１４０３部の内管１４０２側には、エンジン側平滑面からエキゾーストマニホールド内部に向かって、内径が小さくなるようにフランジ平滑カット部１４３４が平面加工されている。リングガスケット１４３３の芯の外径は、内管１４０２のエンジン側先端の円筒形部外径と、フランジ平滑カット部１４３４の最も径の小さい内径との隙間より大きくなっている。
【００９１】
エンジンに、エキゾーストマニホールド１４０１が取り付けられた状態で、リングガスケット１４３３は、内管１４０２のエンジン側先端の円筒部外周及び、内管１４０２のエンジン側先端部に形成した熱膨張吸収部１４１０のＲ形状の凸部と、エキゾーストマニホールドのフランジ平滑カット部１４３４の平面と、エンジンのフランジ面に密に接触するため、内管１４０２と外筒１４０１の隙間１４３１と、内管１４０２内とは、エキゾーストマニホールドのエンジン側でシールされる。
【００９２】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、外筒１４０１と内管１４０２との間は狭くなるが、隙間は形成されているため、鋳造後の中子砂が抜き難くなることはなく、また、隙間に中子砂が残ることはない。
【００９３】
エキゾーストマニホールドのエンジン側では、内管１４０２の先端部、及び、先端部近傍の熱膨張吸収部１４１０と外筒１４０１は、リングガスケット１４３３でシールされているため、内管１４０２内を流れる排気ガスが、隙間１４３１へ漏れ出すことが防止でき、触媒の浄化効率を向上させることになる。エキゾーストマニホールド１４０１とエンジンのフランジ面からの排気ガス漏れ防止は、実施例９と同じである。また、高温時の内管１４０２の熱膨張は、内管１４０２のエンジン側先端部に形成された熱膨張吸収部１４１０で吸収される。
【００９４】
［実施例１１］
図１５は、本発明の実施例１１のエンジン側フランジ部の断面図を示す。内管１５０２のエンジン側先端部は、径の大きさを変えることなくエンジン側に伸びており、その先端はエンジン側フランジ１５０３面より内側に位置する。エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、エキゾーストマニホールドのフランジ１５０３面と、エンジンのフランジ面の間には、板状のガスケット１５１１が装着されている。内管１５０２の先端部と板状のガスケット以外の構造は、実施例１０と同じである。
【００９５】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、リングガスケット１５３３の芯の外径が大きくなるため、高温時に、排気ガスの圧力が高くなり、排気ガスがリングガスケット１５３３から外気へ逃げる恐れがあるが、板状ガスケット１５１１により防止できる。なお、高温時に、排気ガスが内管１５０２と外筒１５０１の隙間１５３１へ漏れても問題はない。
【００９６】
［実施例１２］
図１６は、本発明の実施例１２のエンジン側フランジ部の断面図を示す。内管１６０２の先端部は、エンジン側に向かって径を縮小する径縮小部１６３５からなる。内管１６０２の径縮小部１６３５以外の構造は、実施例９と同じである。
【００９７】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、内管１６０２のエンジン側先端部に径縮小部１６３５を形成しているため、リングガスケット１６３３の取付が容易になる。
【００９８】
［実施例１３］図１７、図１８は、本発明の実施例１３のエンジン側フランジ部の断面図、及びフロントチューブ側断面図を示す。本実施例は、エキゾーストマニホールドのエンジン側で、実施例１０において、内管１７０２を外筒１７０１に固定するための内管保持部材を廃止した構造である。エキゾーストマニホールドのフロントチューブ１８４３側では、内管１８０２のフロントチューブ１８４３側先端部が、径を変更することなく、エキゾーストマニホールドのフロントチュープ側フランジ１８４４面より、フロントチューブ１８４３側に位置している。エキゾーストマニホールド１８０１のフロントチューブ側フランジ１８４４部においては、フランジ１８４４のフロントチューブ側平滑面からエキゾーストマニホールド内部に向かって、内径が小さくなるようにフランジ平滑カット部１８３４が平面加工されている。フロントチューブ１８４３は、エキゾーストマニホールドの内管１８０２の外径より大きな内径を持つ。フロントチューブ側ガスケットとしての金属製のリングガスケット１８３３は、フランジ平滑カット部１８３４の最も小さい内径と、エキゾーストマニホールドの内管１８０２の外径との隙間より大きな芯の外径を持つ。エキゾーストマニホールド１８０１にフロントチューブ１８４３を取り付けた状態で、リングガスケット１８３３が、エキゾーストマニホールドの内管１８０２の外周と、フランジ平滑カット部１８３４と、フロントチューブ１８４３のフランジ１８４２面に密に装着される。
【００９９】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、エキゾーストマニホールドの内管１７０２，１８０２が、エンジン側ガスケットとしてのリングガスケット１７３３と、リングガスケット１８３３によって位置決め、及び保持されるため、内管１７０２，１８０２の位置決めと保持のための内管保持部材を必要としない。
【０１００】
［実施例１４］
図１９は、本発明の実施例１４のエンジン側フランジ部の断面図を示す。内管１９０２のエンジン側先端部１９０６は、径の大きさを変えることなくエンジン側に伸びており、先端部１９０６は、エンジン側フランジ１９０３面より外側に位置する。
【０１０１】
エンジンとエキゾーストマニホールドの間には、サポート部材１９１４と板状ガスケット１９１３が装着されている。サポート部材１９１４は、内管１９０２の外径より大きな穴を持ち、エキゾーストマニホールドのフランジ１９０３と板状ガスケット１９１３の間に挿入され、内管１９０２の先端部１９０６が、サポート部材１９１４の中に位置する。エキゾーストマニホールドのフランジ部１９０３の内管１９０２側には、エンジン側平滑面からエキゾーストマニホールド内部に向かって、内径が小さくなるようにフランジ平滑カット部１９３４が平面加工されている。リングガスケット１９３３の芯の外径は、内管１９０２のエンジン側先端の円筒形部外径と、フランジ平滑カット部１９３４の最も径の小さい内径との隙間より大きくなっている。
【０１０２】
エンジンに、エキゾーストマニホールド１９０１が取り付けられた状態で、エキゾーストマニホールドの内管の先端部１９０６とサポート部材１９１４とは密着はしないが、リングガスケット１９３３は、内管１９０２のエンジン側先端の円筒部外周と、エキゾーストマニホールドのフランジ平滑カット部１９３４の平面と、サポート部材のエキゾーストマニホールド側平面に密に接触するため、内管１９０２と外筒１９０１の隙間１９３１と、内管１９０２内とは、エキゾーストマニホールドのエンジン側でシールされる。
【０１０３】
本実施例による二重構造エキゾーストマニホールドでは、高温時における内管１９０２の内管保持部材１９０４との溶接固定部よりエンジン側の熱膨張による伸びは、内管１９０２の外径より大きな穴径を持つサポート部材１９１４内で吸収される。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、内管と内管保持部材を鋳ぐるむ時に使用する内管と外筒の間の隙間を形成するための中子を、内管と外筒の間の隙間との連通部から抜き出すことができるため、中子砂を抜きための砂抜き穴を設ける必要はなく、作業性が向上すると共に、中子が内管と外筒の間に残留することを防止できる。
【０１０５】
さらに、内管の肉厚を薄くすることができるので、内管の熱容量が小さく内管の壁温が早期に上昇する。従って、排気ガスから内管への伝熱量が低く抑えられ、排気ガスの温度低下が抑制され、その結果、エキゾーストマニホールド後方に設置してある触媒の入口ガス温度を上昇させることができる。
【０１０６】
また、内管と外筒との隙間をガスケットで塞ぐことになり、排気ガスが内管と外筒の隙間に流れ込むことを防止でき、排気ガス温度が低下する事を抑制できる。
【０１０７】
また、高温時は、内管保持部材で内管のエンジン側位置は固定され、さらに、外筒側に径を拡張しているため、内管の伸びを小さく押さえ、かつ、僅かな伸びを径方向に吸収することで、先端の破損を防止でき、さらに、内管保持部材の下流側に設けた熱膨張吸収構造により、内管保持部材より下流の内管の熱膨張による伸びを吸収し、内管の破損を防止する。
【０１０８】
請求項２の発明によれば、金属製のガスケットの円筒部を、内管の外周に装着するため、排気ガスの内管と外筒の隙間への流れ込みを防止でき、排気ガスの温度低下を抑制できる。
【０１０９】
また、高温時における、内管に溶接固定されている内管保持部材よりエンジン側の内管の熱膨張による伸びは、金属ガスケットの円筒部で吸収するため、内管の破損を防止できる。
【０１１０】
請求項３の発明によれば、金属製のガスケットの円筒部を、内管の内側に装着するため、排気ガスの内管と外筒の隙間への流れ込みを防止でき、排気ガスの温度低下を抑制できる。
【０１１１】
また、高温時における、内管に溶接固定されている内管保持部材よりエンジン側の内管の熱膨張による伸びは、内管の径拡張部と、金属ガスケットの円筒部で吸収するため、内管の破損を防止できる。
【０１１２】
請求項４の発明によれば、内管のエンジン側先端の拡張や、ガスケットの曲げ加工を行うことなく、第１のガスケットで排気ガスの内管と外筒の隙間への漏れを防止し、排気ガス温度の低下を抑制する。また、サポート部材により、高温時の内管の伸びを吸収し、内管破損を防止できる。
【０１１３】
請求項５の発明によれば、内管と外筒との隙間への排気ガス漏れを防止する第１ガスケットに、長時間にわたり排気ガスが接することによるガスケットの劣化を抑制できる。
【０１１４】
請求項６の発明によれば、内管の先端の伸びを金属製のガスケットで抑えることになり、内管によるエンジン側への傷の発生を抑制できる。
【０１１５】
請求項７の発明によれば、高温時に、内管の熱膨張の伸びによる内管保持部材の劣化を防止できる。
【０１１６】
請求項８の発明によれば、内管保持部材の溶接固定が容易となり、また、内管に直接接している部材の熱容量を低減することになり、排気ガス温度の上昇を早めることができる。
【０１１７】
請求項９の発明によれば、エキゾーストマニホールドの外筒と内管の隙間と、外筒のフランジ面とエンジンとの間をリングガスケットでシールするため、排気ガスのエキゾーストマニホールド外部への散逸と、内管と外筒の隙間への流れ込みを防止することができ、さらに、エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付ける時に、内管の位置決めが容易になる。
【０１１８】
また、エキゾーストマニホールド本体とは別体のリングサポートを用いることで、リングガスケットの径を小さくすることができる。また、リングサポートの内径は、内管の外径より十分に大きいため、鋳造後の砂抜きは容易である。
【０１１９】
請求項１０の発明によれば、内管の熱膨張吸収構造のＲ部と、エキゾーストマニホールドのフランジの平滑カット部をリングガスケットでシールするため、別体のリングサポートを必要としない。
【０１２０】
請求項１１の発明によれば、円筒形の内管の先端部とエキゾーストマニホールドのフランジの平滑カット部を径の大きなリングガスケットでシールするため、別体のリングサポートや、内管の先端部での熱膨張吸収構造を必要としない。
【０１２１】
請求項１２の発明によれば、内管の先端部をエンジン側に向かって径を縮小しており、さらに、エキゾーストマニホールドとは別体のリングサポートが、内径をエキマニ内部に向かって径を縮小するため、リングガスケットの装着が容易となる。
【０１２２】
請求項１３の発明によれば、エキゾーストマニホールドのフロントチューブ側で、内管と外筒との隙間と、外筒とフロントチューブの間をフロントチューブ側ガスケットでシールするため、内管の位置決めと保持が容易となり、エンジン側フランジ部で内管の保持部材を必要としない。また、内管のエンジン側先端の拡張や縮小の加工を行うことなく、エンジン側ガスケットで排気ガスの内管と外筒の隙間への漏れを防止し、排気ガス温度の低下を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した自動車のエキゾーストマニホールドの概略構造図である。
【図２】本発明の実施例を示すエキゾーストマニホールドのフランジ面加工前を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図４】本発明の実施例２を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図５】本発明の実施例３を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図６】本発明の実施例４を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図７】本発明の実施例５を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図８】本発明による触媒に流入する排気ガス温度の変化を示す図である。
【図９】従来例の縦断面図である。
【図１０】従来例の縦断面図である。
【図１１】従来例の縦断面図である。
【図１２】本発明の実施例９を示すエンジンに装着する前の状態を示す図である。
【図１３】本発明の実施例９を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図１４】本発明の実施例１０を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図１５】本発明の実施例１１を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図１６】本発明の実施例１２を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図１７】本発明の実施例１３を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【図１８】本発明の実施例１３を示すフロントチューブに装着した状態を示す図である。
【図１９】本発明の実施例１４を示すエンジンに装着した状態を示す図である。
【符号の説明】
３０１，４０１，５０１，６０１，７０１，１２０１ 外筒
３０２，４０２，５０２，６０２，７０２，１２０２ 内管
３０３，４０３，５０３，６０３，７０３，１２０３ フランジ
３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，１２０４ 内管保持部材
３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，１２１０ 熱膨張吸収構造
３１１，４１１，５１１ ガスケット
６１３，７１３ 第２ガスケット
６１４，７１４，１９１４ サポート
３３１，４３１，５３１，６３１，７３１，１２３１ 内管と外筒の隙間
１２３２ リングサポート
１２３３，１８３３ リングガスケット
１４３４，１８３４ フランジ平滑カット部
１６３５ 内管径縮小部
１８４３ フロントチューブ
Claims (13)
- ステンレス材で薄肉に形成された内管を鋳鉄で鋳ぐるみ、前記内管内を排気ガスの通路とするエンジンの二重構造エキゾーストマニホールドにおいて、前記内管のエンジン側フランジ部で、帯状の板材の一端を内管の外筒側に溶接固定し、該板材の他端は内管よりＲ形状で外筒に向かって伸び、該板材の先端は外筒に鋳込み固定されている複数個の内管保持部材と、前記内管のエンジン側先端は、外筒側に径を拡張しており、該内管の拡張部は、フランジ部端面でエンジンのエキゾーストポートの内径より径を拡大し、前記内管の先端と、エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジとは、同一面に加工されている該内管のエンジン側径拡張の先端部と、前記内管の、該内管に溶接固定された前記内管保持部材より下流側において、前記外筒側に向かって該内管の一部をＲ形状の凸状に膨む内管の熱膨張吸収構造と、エンジンのヘッドと前記エキゾーストマニホールドとの間で排気ガスをシールするガスケットであって、前記内管の径拡張部の内径より小さい穴のガスケットを持つことを特徴とする二重構造エキゾーストマニホールド。
- 請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側先端部において、
内径を拡張することなくエキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ面より内側に位置する内管と、前記ガスケットをステンレス等の金属で形成し、該ガスケットの内側にエキゾーストマニホールド側に折り曲げた円筒部を持ち、該円筒部は、前記エキゾーストマニホールドとエンジンの間に装着された状態で、前記内管の外周に装着されるガスケットを持つことを特徴とする二重構造エキゾーストマニホールド。 - 請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側先端部において、
エンジン側に向かって径を拡張し、該内管の先端は、エンジン側フランジ面より内側に位置する内管と、前記ガスケットをステンレス等の金属で形成し、該ガスケットの内側をエキゾーストマニホールド側に折り曲げた円筒部を持ち、該円筒部はエキゾーストマニホールドの内部に向かって径を縮小し、前記エキゾーストマニホールドとエンジンの間に装着された状態で、前記内管の径拡張部の内側に装着されるガスケットを持つことを特徴とする二重構造エキゾーストマニホールド。 - 請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側先端部において、
内径を拡張することなくエキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ面よりエンジン側に位置する内管と、エキゾーストマニホールドのフランジとエンジンとの間に、前記内管の外周とエキゾーストマニホールドのフランジに密着する排気ガスをシールする第１のガスケットと、エンジンのエキゾーストポートの内径より大きな穴を持ちエンジンに密着する第２のガスケットと、前記第１のガスケットと前記第２のガスケットの間で、前記内管の外径より大きな穴を持ち、前記内管の先端部が、該サポートの穴の中に位置する厚みを持つサポートを持つことを特徴とする二重構造エキゾーストマニホールド。 - 請求項４記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記サポート部材は、前記内管より小さい穴を持ち、前記エキゾーストマニホールド側にＵ字型の溝を全周にわたり形成し、該Ｕ字型の溝の中に前記内管のエンジン側先端部が挿入されることを特徴とする二重構造エキゾーストマニホールド。
- 請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記ガスケットをステンレス等の金属で形成することを特徴とする二重構造エキゾーストマニホールド。
- 請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管の、該内管に溶接固定された前記内管保持部材より下流側に、前記外筒側に向かって該内管の一部をＲ形状の凸状に膨む内管の熱膨張吸収構造を複数個持つことを特徴とする二重構造エキゾーストマニホールド。
- 請求項１記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管保持部材は、前記内管の外周にスポット溶接で固定されていることを特徴とする二重構造エキゾーストマニホールド。
- 請求項２記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ部には、ステンレス等の金属材で円筒形に形成され、外周をエキゾーストマニホールドの鋳造時に鋳込み、内面は、前記フランジ面よりエキゾーストマニホールド内部に向かって内径を絞り、径の最も小さいところで、前記二重構造エキゾーストマニホールドの内管より大きく、かつ、前記内管のエンジン側先端部より内側までの長さを持ち、該内面は平滑に加工され、エンジン側の面は、前記エキゾーストマニホールドのフランジ面と同一面に加工されているか、若しくは、エキゾーストマニホールドの内部に鋳込まれているリングサポートと、前記リングサポートの最も小さい内径と、前記内管の外径との隙間より大きな芯の外径を持つ金属製のリングガスケットからなり、前記エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、前記リングガスケットが、前記内管の外周と前記リングサポートの内面と、エンジンのフランジ面との間に密に装着されたことを特徴とする二重構造エキゾーストマニホールド。
- 請求項２記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側先端部に形成されている、前記外筒側に向かって該内管の一部をＲ形状の凸状に膨らむ内管の熱膨張吸収構造と、前記エキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ部において、
該フランジのエンジン側平滑面からエキゾーストマニホールド内部に向かって、内径が小さくなるように平面加工されたフランジ平滑カット部と、前記フランジ平滑カット部の最も小さい内径と前記内管の外径との隙間より大きな芯の外径を持つ金属製のリングガスケットからなり、前記エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、前記リングガスケットが、前記内管のエンジン側先端部の外周、若しくは、前記内管の熱膨張吸収構造の凸部の外周と、前記フランジ平滑カット部と、エンジンのフランジ面との間に密に装着されたことを特徴とする二重構造エキゾーストマニホールド。 - 請求項１０記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管に溶接固定されている内管保持部材よりエンジン側の内管において、
熱膨張吸収構造を設けることなくエキゾーストマニホールドのエンジン側フランジ面よりエキゾーストマニホールド内部に位置する内管と、前記エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、前記リングガスケットが、前記内管のエンジン側先端部の外周と、前記フランジ平滑カット部と、エンジンのフランジ面との間に密に装着されたことを特徴とする二重構造エキゾーストマニホールド。 - 請求項９記載の二重構造エキゾーストマニホールドであって、前記内管のエンジン側の先端部で、内管の径をエンジン側に向かって縮小する内管のエンジン側径縮小の先端部と、内面が前記フランジ面よりエキゾーストマニホールド内部に向かって内径を絞ってあるリングサポートからなり、前記エキゾーストマニホールドをエンジンに取り付けた状態で、前記リングガスケットが、前記内管の径縮小先端部の外周と、前記リングサポートの内面と、エンジンのフランジ面との間に密に装着されたことを特徴とする二重構造エキゾーストマニホールド。
- ステンレス材で薄肉に形成された内管とこの内管の外周を包囲する鋳鉄とからなる外筒とを有し、前記内管内を排気ガスの通路とするエンジンの二重構造エキゾーストマニホールドにおいて、
前記内管のエンジン側先端の一部をＲ形状の凸状に前記外筒側に拡大して該内管の熱膨張吸収構造を形成するとともに、
前記エンジンのヘッドと前記エキゾーストマニホールドとの間で排気ガスをシールするエンジン側ガスケットと、該エキゾーストマニホールドとフロントチューブとの間で排気ガスをシールするフロントチューブ側ガスケットとをステンレスなどの金属で形成し、
かつ、これらエンジン側ガスケットとフロントチューブ側ガスケットの内径を該熱膨張吸収構造の内径より小さく形成して前記内管の外周に装着されるように構成し、
前記外筒のエンジン側の外径を該エンジンの排気口より大きく形成し、該外筒のフロント チューブ側の外径をフロントチューブの径よりも大きく形成し、
該外筒のエンジン側フランジとエキゾーストマニホールド側フランジとに内径が徐々に小さくなるように平面加工されたフランジ平滑カット部を設け、
前記エキゾーストマニホールドにエンジン、および前記フロントチューブを取付けた状態で、これらエンジン側ガスケットとフロントチューブ側ガスケットが、前記内管の外周と前記フランジ平滑カット部と、エンジンのフランジ面またはフロントチューブのフランジ面にそれぞれ密着するように構成したことを特徴とする二重構造エキゾーストマニホールド。
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