JPH06346728A

JPH06346728A - 内燃機関の排気マニホールド及び排気管

Info

Publication number: JPH06346728A
Application number: JP13843793A
Authority: JP
Inventors: Satoru Imabetsupu; 悟今別府
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1993-06-10
Publication date: 1994-12-20

Abstract

(57)【要約】【目的】排気ガスの保温効果を高め、特に始動時の昇
温特性の向上を図ることができ、しかも内管と外管の熱
膨張差の吸収を確実に行い得る内燃機関の排気マニホー
ルドを提供する。【構成】エンジンのシリンダヘッド（１０）に連結さ
れた内燃機関の排気マニホールド（３０）において、外
管（３２）内にそれより薄肉の内管（３４）が同心に配
置された二重管構造をなし、前記外管（３２）は、その
端部に設けられたフランジ（３６）により前記シリンダ
ヘッド（１０）の排気口（１４）に固定され、前記フラ
ンジ（３６）の内周部とシリンダヘッド（１０）の端面
との間にはリング状の凹所（４０）が確保され、前記内
管（３４）は、外管（３２）との間に介在された断熱部
材（３３）により保持され、前記内管（３４）の端部に
は、前記凹所（４０）に収容され非昇温時にシリンダヘ
ッド（１０）と非接触となりかつ昇温時にシリンダヘッ
ド（１０）と当接する鍔部（４６）が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内管と外管からなる二
重管で構成された内燃機関の排気マニホールド及び排気
管に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車においては、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、触媒及び排気ガスが共に
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、現在では、比較的低
温でも活性状態になる高価な触媒を装着したり、あるい
は排気マニホールド直下に触媒を装着したりしている。
しかし、排気マニホールド直下に触媒を装着すると、高
速走行時に高温となる触媒からの伝熱が周囲の部品に悪
影響を与えるおそれがあるため、遮熱板の性能をアップ
させたり、冷却ファンの容量を増大させたりする等の別
の問題を引き起こす。そこで、これらの問題を回避し、
エンジン始動時の触媒の活性を向上させるために、二重
管構造の排気管が使用されている（実開昭６２−６７９
２２号、実開昭５６−６５１２３号参照）。

【０００４】図１２は、実開昭６２−６７９２２号公報
に記載された従来の二重管構造の排気管を示す。この排
気管１は、外管３の内部に内管５を同心に配置し、外管
３と内管５との間に中空の断熱層７を確保したものであ
る。この排気管１においては、内管５と外管３の接続を
一端では溶接とし、他端では圧入嵌合とすることで、内
管５と外管３の熱膨張の差を吸収するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、排気ガスの
保温効果を高めるためには、排気管の内壁の温度を速や
かに上昇させる事がポイントとなる。これを支配するの
は、排気管における熱容量である。二重管を用いた場合
の、内管の肉厚をパラメータとした始動時の排気ガスの
温度変化を図１３に示す。この図から分かるように、内
管の肉厚を薄くするほど、温度の立ち上がりは早くな
る。

【０００６】しかしながら、十分な効果を得るために
は、内管の肉厚を０．５ｍｍ以下にする必要がある。一
方、排気管全体の強度を保持するためには、外管の肉厚
を少なくとも１．５ｍｍ以上にする必要がある。このた
め、内管と外管の肉厚と温度の差により、内管と外管の
熱膨張が大きく異なり、内管が湾曲するおそれが生じ
る。

【０００７】また、内管と外管を特にシリンダヘッド部
側で連結した場合には、内管から外管を経由して、シリ
ンダヘッド内ウォータージャケットの冷却水へ熱が伝わ
り、排気ガスの保温効果が低下してしまうという問題も
ある。

【０００８】以上の点から図１２の従来例を見てみる
と、従来の排気管は内管と外管の一端が溶接で接合さ
れ、他端が嵌合された構造であるため、内管から外管へ
の伝熱を十分抑制することができず、始動時の昇温特性
を向上することができない。また、一端を圧入嵌合する
ことで熱膨張差を吸収するようにしているが、内管と外
管の温度差がかなり大きくなった場合には、熱膨張差を
十分吸収できないおそれもある。

【０００９】本発明は、上記事情を考慮し、排気ガスの
保温効果を高め、特に始動時の昇温特性の向上を図るこ
とができ、しかも内管と外管の熱膨張差の吸収を確実に
行い得る内燃機関の排気マニホールド及び排気管を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による排
気マニホールドは、外管内にそれより小径で薄肉の内管
が挿入された二重管構造をなし、前記外管は、その端部
に設けられたフランジにより前記シリンダヘッドの排気
口に固定され、前記フランジの内周部とシリンダヘッド
の端面との間にリング状の凹所が形成され、前記内管
は、外管との間に介在された断熱部材により保持され、
前記内管の端部には、前記凹所に収容され非昇温時にシ
リンダヘッドと非接触となりかつ昇温時に内管の熱膨張
によりシリンダヘッド側へ移動する鍔部が形成されてい
ることを特徴としている。

【００１１】請求項２の発明による排気管は、外管内に
それより小径で薄肉の内管が挿入された二重管構造をな
し、前記内管は外管との間に介在された内管保持部材に
より保持され、前記外管の端部にはフランジが設けら
れ、このフランジには、鍔部と該鍔部の内周に一体化さ
れ内管側へ延びる筒部とからなるキャップの前記鍔部が
固定され、このキャップの前記筒部の先端と前記内管の
端部とが排気ガスの流れ方向に重なっていることを特徴
としている。

【００１２】請求項３の発明による排気管は、請求項２
記載の排気管であって、前記キャップの円筒部と前記内
管の端部との間に、非昇温時に径方向の隙間が確保され
ていることを特徴としている。

【００１３】請求項４の発明による排気管は、請求項２
記載の排気管であって、前記キャップの円筒部が前記内
管の内周側に挿入され、内管の長さが、熱膨脹時にも内
管の端部が前記キャップと非接触となる寸法に設定され
ていることを特徴としている。

【００１４】請求項５の発明による排気管は、請求項４
記載の排気管であって、前記キャップが、前記内管と同
材料または内管より熱膨脹の小さい材料から構成されて
いることを特徴としている。

【００１５】請求項６の発明による排気管は、請求項２
記載の排気管であって、前記内管保持部材が、断熱性を
有するとともに振動を吸収可能な弾性材料で構成されて
いることを特徴としている。

【００１６】

【作用】請求項１の発明の排気マニホールドにおいて
は、エンジン始動時のまだ管壁が十分に昇温していない
間は、内管の端部の鍔部がシリンダヘッドと非接触状態
にあるので、内管の熱がシリンダヘッド側に逃げない。
また、内管は断熱部材を介して外管に保持されているの
で、内管の熱が他へ逃げにくい。よって、薄肉ゆえに熱
容量の小さい内管は速やかに昇温する。また、鍔部は外
管とシリンダヘッドとの間の凹所に収容されているの
で、この鍔部により内管と外管の隙間へ排気ガスが流入
するのが抑制される。従って、以上のことからエンジン
始動時の排気ガス温度の散逸が抑制され、保温効果が高
まる。一方、通常走行時や高負荷走行時には、排気ガス
の温度及び排気マニホールドの温度が高くなることで、
内管が熱膨脹する。この熱膨脹は、鍔部とシリンダヘッ
ドとの間に予め確保されている間隙により吸収され、十
分熱膨脹した状態で鍔部がシリンダヘッドに近接あるい
は当接する。そして、これにより内管と外管の隙間が略
閉じた状態に保たれ、同隙間への排気ガスの流入がほぼ
遮断されるようになり、外管への伝熱が極力抑えられ、
排気ガスの保温効果が高まる。

【００１７】請求項２の発明の排気管においては、内管
と外管の隙間の端部をキャップで塞いでいるので、同隙
間への排気ガスの流入を防ぐことができ、外管への伝熱
量を減らすことができる。また、キャップと内管は、排
気ガスの流れ方向に重なっているだけであるから、内管
の熱膨脹を十分吸収することができる。

【００１８】請求項３の発明の排気管においては、キャ
ップと内管の端部との間に径方向の隙間が確保されてい
るので、内管とキャップとを非接触に保つことができ、
内管の熱がキャップを通して逃げるのを確実に防止する
ことができる。また、径方向の隙間が確保されているこ
とにより、内管の径方向の熱膨脹を十分吸収することが
できる。

【００１９】請求項４の発明の排気管においては、キャ
ップの円筒部が内管の内周側に挿入されているので、内
管が径方向に大きく熱膨張した場合でも、内管とキャッ
プの干渉を避け、熱膨脹を吸収することができる。ま
た、排気ガスの流れ方向の膨脹については、内管が熱膨
脹してもキャップと接触しないように内管の長さが設定
されているので、全く干渉のおそれはない。

【００２０】請求項５の発明の排気管においては、キャ
ップが内管と同等かそれ以下の程度しか熱膨脹しないの
で、昇温時に両者の干渉が確実に回避される。

【００２１】請求項６の発明の排気管においては、内管
保持部材が断熱性と振動吸収性を有する弾性材料で構成
されているので、内管から外管への伝熱量を減らすこと
ができる上、遮音効果を高めることもできる。また、内
管が大きく熱膨脹しても安定して保持することができ
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２３】まず、請求項１の発明の排気マニホールド
の第１実施例について説明する。図１は、第１実施例の
排気マニホールドの取付状態を示す半断面図である。図
において、１０はシリンダヘッド、２０はフロントチュ
ーブ、３０は排気マニホールドである。シリンダヘッド
１０内にはウォータージャケット１２が設けられてい
る。１４は排気口である。

【００２４】排気マニホールド３０は、外管３２の内部
に、それより薄肉の内管３４を適当な間隔を存した状態
で同心に配設した二重管構造をなしており、全体が約９
０度に湾曲している。内管３４の内径は、シリンダヘッ
ド１０の排気口１４の内径及びフロントチューブ２０の
内径と略等しく設定され、外管３２の径は、内管３４を
基準にして、両者の間に適当な間隔を確保できる程度に
大きめに設定されている。外管３２の肉厚は、強度部材
としての機能を発揮し得る程度に設定され、内管３４の
肉厚は、熱容量を小さくできるよう外管３２よりもかな
り薄く、例えば約０．５ｍｍ以下に設定されている。

【００２５】内管３４と外管３２との間の隙間３５に
は、弾性を有するグラスウール等の断熱部材３３が充填
され、この断熱部材３３によって、内管３４は外管３２
に保持されている。

【００２６】外管３２の両端部にはフランジ３６、３８
が設けられている。外管３２は、これらフランジ３６、
３８によって、シリンダヘッド１０の端面及びフロント
チューブ２０のフランジ２２に、それぞれ図示しないボ
ルトで接続されている。

【００２７】フランジ３６、３８の内周側には切欠３６
ａ、３８ａが形成されている。シリンダヘッド１０の端
面とフランジ３６との間には、前記切欠３６ａによって
リング状の凹所４０が確保されている。また、フロント
チューブ２０のフランジ２２と外管３２のフランジ３８
との間には、前記切欠３８ａによってリング状の凹所４
２が確保されている。

【００２８】内管３４の両端部には外管３２の内径より
も大きな外径の鍔部４６、４８が形成され、これら鍔部
４６、４８は前記凹所４０、４２内に収容されている。
常温時における鍔部４６、４８を含めた内管３４の長さ
は、フランジ３６、３８を含めた外管３２の長さよりも
短く設定されており、排気マニホールド３０が冷えてい
るとき（非昇温時）、つまり熱膨張していないとき、内
管３４の両端の鍔部４６、４８が、シリンダヘッド１０
の端面、及びフロントチューブ２０のフランジ２２に対
して適当な間隔をおいて非接触となる。

【００２９】また、通常走行時に排気マニホールド３０
が昇温して十分熱膨脹したとき、内管３４と外管３２の
熱膨脹差により内管３４の両端の鍔部４６、４８が、シ
リンダヘッド１０の端面、及びフロントチューブ２０の
フランジ２２と当接するように、内管３４の長さが設定
されている。

【００３０】なお、この二重管構造の排気マニホールド
３０を作る方法としては、例えば図４に示すように、湾
曲した内管３４の外周に半割りした外管３２ａ、３２ｂ
を被せて溶接する方法が考えられるが、この方法では溶
接が外側からのみとなり、また溶接部が長くなるため、
ガス漏れの恐れが生じる。

【００３１】そこで、この実施例では、ガス漏れ防止と
加工工数低減のため、図３に示すように、外管３２の内
部に内管３４を挿入すると共に、内管３４と外管３２の
隙間に断熱部材３３（図１参照）を充填し、その上で曲
げ加工することにより、屈曲二重管を製作している。こ
うすることにより、曲げ加工された内管３４と外管３２
は、充填された断熱部材３３によって固定され、内管３
４と外管３２が直接接触することによる排気ガス保温効
果の低下が回避される。

【００３２】この場合、内管３４と外管３２の直接接触
を回避することができれば、必ずしも内管３４と外管３
２の隙間３５の全域に亘って断熱部材３３を充填する必
要はない。しかし、断熱部材３３は内管３４と外管３２
の隙間３５に排気ガスが流入するのを防ぐ目的で設けて
もいるから、少なくとも隙間の両端に断熱部材３３を充
填する必要はある。

【００３３】次に作用を説明する。

【００３４】エンジン停止直後を除き、エンジン始動前
においては、排気マニホールド３０の外管３２と内管３
４の温度は共に外気温と同じである。この状態から、エ
ンジンを始動すると、内管３４の中を流れる排気ガスに
よって、まず内管３４が暖められる。そして、内管３４
の壁温が上昇し、内管３４に与えた熱量だけ排気ガスの
温度が低下する。内管３４は肉厚を薄くすることで熱容
量を少なくしてあるから、排気ガスから内管３４への伝
熱量は少なく、排気ガスの温度低下は小さく抑えられ
る。

【００３５】また、内管３４は断熱部材３３により保持
されているだけであり、他の部分と非接触とされている
から、内管３４から、外管３２やその他の部分への伝熱
が抑えられる。さらに、鍔部４６、４８の存在と断熱部
材３３の存在により、内管３４と外管３２の隙間３５へ
の排気ガス流入が抑制されるため、隙間３５に排気ガス
が流通することによる排気ガス温度の低下が極力抑えら
れる。

【００３６】従って、内管３４が速やかに昇温し、これ
によりフロントチューブ２０の後ろに設置してある触媒
の入口排気ガス温度が上昇し、始動時に速やかに触媒が
活性状態に移行する。

【００３７】エンジン始動から時間が経つと、排気ガス
や排気マニホールド３０、フロントチューブ２０が十分
に暖まる。この状態では、内管３４と外管３２が、その
温度及び熱容量の違いにより別々に熱膨張する。外管３
２に比べて内管３４は高温になるため、排気ガスの流れ
る方向に大きく膨張する。この実施例では内管３４が完
全に熱膨張した場合には、図２に示すように、内管３４
の鍔部４６がシリンダヘッド１０の端面に当接する。ま
た、もう一方の鍔部４８がフロントチューブ２０のフラ
ンジ２２に当接する。

【００３８】そして、これにより内管３４は、シリンダ
ヘッド１０と外管２３によって確実に保持される。ま
た、隙間３５が完全に塞がれた状態になり、内管３４と
外管３２の間に、排気ガスの流入しない断熱層が形成さ
れることになる。このため、排気ガスが隙間３５に流入
する場合に比べて、排気ガスから外管３２への伝熱量が
減少し、外管３２の表面温度が下がって、その結果、対
流や輻射によるエンジンルーム内への熱散逸が防止され
る。

【００３９】また、内管３４が熱膨張してシリンダヘッ
ド１０に接触している状態では、排気ガスからの熱量は
内管３４から鍔部４６を経由してシリンダヘッド１０へ
伝わるが、内管３４の熱容量が少ないため、伝わる熱量
は少ない。一方、熱容量が大きい外管３２と内管３４の
間の隙間３５は閉じた空間となっており、ここが断熱層
として機能するので、外管３２の温度はあまり上昇せ
ず、シリンダヘッド１０への伝熱が低下する。この結
果、ウォータージャケット１２内の冷却水への放熱量が
低下することになり、ラジエータのファン風量を低減す
ることができると共に、エンジンルーム内への空気温度
を低下することができる。

【００４０】なお、上記実施例のリング状の凹所４０の
形状を、図５に示す第２実施例のように変更することも
できる。この第２実施例では、シリンダヘッド１０の端
面側に、外周に行くほど深くなるテーパ状の切欠１６を
形成し、この切欠１６とフランジ３６側の切欠３６ａと
で、リング状の凹所５０を確保している。従って、この
凹所５０は、排気ガスの流れに垂直な方向を基準とした
場合、それよりもシリンダヘッド１０側に切り込む形状
になっている。そして、この凹所５０内に、切欠１６の
テーパ壁面と平行に対向する姿勢で鍔部５２が収容され
ている。この第２実施例の場合、凹所５０を形成するテ
ーパ壁面と鍔部５２とが、排気ガスの流れ方向に逆行す
る方向を向いているので、低温時における隙間３５への
排気ガス流入をより効果的に防止することができる。従
って、排気ガスの温度低下をさらに一層抑制する効果が
ある。また、熱膨張して鍔部５２がシリンダヘッド１０
に当接する場合は、切欠１６のテーパ壁面に当接するこ
とになるので、内管６の保持をさらに強化することがで
きる。

【００４１】次に、請求項２〜６の発明の排気管の実施
例について説明する。

【００４２】図６、図７は、排気管の第１実施例の取付
状態を示す。この排気管１００は、外管１０２の内部
に、所定の間隔を存して同心に内管１０４を配設した二
重管構造をなしている。外管１０２は、排気管全体の強
度部材となるように肉厚が厚く形成されており、フラン
ジ１０６に直接溶接にて固着されている。このフランジ
１０６は、その背面の内周部に外管１０２の端面が当接
された状態で、外管１０２と一体化されている。内管１
０４は、肉厚が外管１０２に比べて薄く、例えば０．５
ｍｍの肉厚で形成されている。また、１１０はキャッ
プ、１００Ａは排気管１００の内部を示す。

【００４３】キャップ１１０は、鍔部１１２とその内周
にアール部１１３を介して連続形成された円筒部１１４
とからなる断面Ｌ字形をなしており、鍔部１１２がガス
ケット１１６を介してフランジ１０６に合わせられ、図
示していないガスケットを介してエンジンもしくは他の
排気管にボルトで共締めされるようになっている。円筒
部１１４の先端は、排気管１００の内部に向かって延び
ており、内管１０４の内周側に挿入されている。この円
筒部１１４の先端部と内管１０４の端部は、排気ガスの
流れ方向に重なっている。

【００４４】内管１０４の長さは、外管１０２の長さと
フランジ１０６の厚さを加えた寸法よりも短くなってお
り、外管１０２、内管１０４、フランジ１０６で排気管
１００を構成した状態で、フランジ１０６の端面と内管
１０４の端部との間に、隙間部１０８が形成されてい
る。この隙間部１０８の排気ガスの流れ方向の寸法は、
内管１０４が常温から高速走行時の内管温度、例えば最
高で１０００度になった状態で熱膨脹する以上の長さに
設定されている。つまり十分に熱膨張しても内管１０４
の端部がキャップ１１０に接触しないだけの長さに設定
されている。

【００４５】外管１０２と内管１０４の隙間１０５に
は、内管保持部材１０３が介在されており、内管１０４
はこの内管保持部材１０３により保持され、外管１０
２、フランジ１０６、キャップ１１０とは直接には固着
していない。この内管保持材１０３は断熱効果があり、
音や振動を吸収するグラスウール等の弾性材料で構成さ
れている。

【００４６】キャップ１１０の円筒部１１４は、排気管
１００全体が常温状態に長く置かれている状況で、内管
１０４との間に径方向の隙間を持っている。この隙間に
は円筒状ガスケット１１８が挿入され、この隙間を通し
て内管１０４と外管１０２の隙間１０３内に排気ガスが
流入するのをできるだけ遮断するようになっている。キ
ャップ１１０は、内管１０４と同じ材料か、もしくは内
管１０４より熱膨張率が同じか低い材料で形成されてい
る。例えばセラミックで形成してもよい。また肉厚は、
内管１０４よりも厚くなっている。

【００４７】次に作用を説明する。

【００４８】エンジン停止直後を除き、エンジン始動前
においては、排気管１００の外管１０２と内管１０４の
温度は共に外気温と同じである。この状態から、エンジ
ンを始動すると、内管６の中を流れる排気ガスによっ
て、まず内管６が暖められる。そして、内管１０４の壁
温が上昇し、内管１０４に与えた熱量だけ排気ガスの温
度が低下する。内管１０４は肉厚を薄くすることで熱容
量を少なくしてあるから、排気ガスから内管３への伝熱
量は少なく、排気ガスの温度低下は小さく抑制される。

【００４９】また、内管１０４を保持している内管保持
部材１０３の断熱効果により、内管１０４から外管１０
２への伝熱が抑えられる。また、内管１０４と外管１０
２の隙間の端部がキャップ１１０で塞がれ、キャップ１
１０の円筒部１１４が内管１０４と重なっており、しか
もその隙間に円筒状ガスケット１１８が挿入されている
ため、排気ガスの流れ込みが抑制され、排気ガスの持つ
熱量が外管１０２やフランジ１０６へ伝わりにくくな
り、排気ガスの温度低下が抑制される。なお、キャップ
１１０をセラミック製とした場合には、キャップ１１０
からフランジ１０６への伝熱量が減少するため、排気ガ
ス昇温効果が一層顕著になる。従って、排気管１００の
後部に設置してある触媒の入口排気ガス温が上昇し、始
動時に速やかに触媒が活性状態に移行する。

【００５０】エンジン始動から時間が経って、排気ガス
や排気管１００が十分に暖まった状態では、内管１０４
と外管１０２の温度、及び肉厚の差による熱容量が異な
るため、熱膨張に差が生じる。外管１０２は直接排気ガ
スにさらされず、また肉厚が厚いため熱容量が大きく、
熱膨脹は内管１０４に比べて少ない。一方、内管１０４
は高温の排気ガスに直接さらされ、また肉厚が薄く熱容
量が小さいため高温となり、排気ガスの流れ方向及び径
方向に大きく熱膨脹する。

【００５１】排気ガスと排気管１００が高温となった時
の状態を図２に示す。実線は高温時の状態、点線は低温
時の状態を示している。高温となった内管１０４は、径
方向への熱膨張により、熱膨脹の少ない外管１０２側に
近付き、外管１０２と内管１０４の隙間が縮まるが、グ
ラスウール等の弾性を有する内管保持材１０３により内
管１０４の片寄りは回避される。また、内管保持材１０
３としてグラスウール等の弾性材料を用いた場合は、振
動吸収効果もあるため、遮音性能の向上にも寄与する。

【００５２】内管１０４の排気ガス流れ方向の熱膨脹に
より、内管１０４は、隙間部１０８をキャップ１１０の
鍔部１１２に向かって延びる。しかし、隙間部１０８の
寸法は、内管１０４が十分に熱膨脹してもキャップ１１
０に接触しないだけ確保されているため、内管１０４と
キャップ１１０が接触して、内管１０４もしくはキャッ
プ１１０が破損するおそれはない。

【００５３】また、高温時のキャップ１１０の熱膨脹
は、径方向では広がる方向に、排気ガス流れ方向では排
気管１００の内部へ向かう方向に生じるが、キャップ１
１０は内管１０４に比べて熱膨脹が少ないので、内管１
０４と接触して、破損するようなこともない。また、高
温時、排気ガスに直接さらされていない外管１０２及び
フランジ１０６は、その表面温度が低くなっている。従
って、対流や輻射によるエンジンルーム内への熱放散が
防止される。

【００５４】また、内管１０４が高温になって熱膨張し
た状態でも、内管１０４はフランジ１０６やキャップ１
１０へ直接接触しないため、内管１０４からエンジンへ
伝わる熱量は極めて少ない。また、熱容量が大きい外管
１０２は、内管保持部材１０３や隙間部１０８を介して
内管１０４と隔たっているから、外管１０２を介してシ
リンダヘッドへ伝わる熱量も少ない。この結果、冷却水
放熱量が低下し、ラジエータへの風量を確保するための
ファンの駆動力を削減できると共に、エンジンルーム内
への空気温度を低下することできる。

【００５５】なお、上記実施例の排気管１００は、外管
１０２の端部に設けたフランジ１０６とキャップ１１０
の鍔部１１２とを、間にガスケット１１６を挟んでエン
ジンもしくは他の排気管にボルトで共締めするため、ガ
ス漏れを確実に回避することができる。

【００５６】次に、その他の各実施例について説明す
る。なお、以下の説明においては、上記実施例と同一構
成要素については、図６と同一符号を付してその説明を
省略する。

【００５７】図８の第２実施例の排気管２００では、内
管１０４の端部１２４が、フランジ１０６方向に向かっ
て若干延ばされると共に、外側にわずかに拡開してい
る。この形状によれば、製作誤差や取付誤差により、も
し内管１０４が膨脹してキャップ１１０と接触した場合
にも、内管１０４の先端がキャップ１１０のアール部１
１３に沿って外側へ広がる。よって、内管１０４の破損
防止を果たすことができる。また、内管１０４をキャッ
プ１１０側に延ばしているので、内管１０４と円筒部１
１４との隙間から排気ガスが漏れた場合にも、外管１０
２側への流れ込みを抑制することができる。

【００５８】図９の第３実施例の排気管３００では、キ
ャップ１１０の円筒部１１４を、内管１０４の外周側に
挿入して、排気ガスの流れ方向に重ねている。そして、
内管１０４と円筒部１１４との間に径方向の間隙を確保
し、その隙間に円筒状ガスケット１１８を挿入してい
る。この実施例は、排気ガスの流れ方向が、図中矢印方
向の場合に有効である。この場合、内管１０４と円筒部
１１４の隙間が排気ガスの流れ方向の下流側を向いてい
るので、排気ガスが隙間から侵入しにくくなる効果があ
る。

【００５９】図１０の第４実施例の排気管４００では、
フランジ１０６と外管１０２の接合の仕方が、図６に示
した第１実施例の排気管１００と異なるだけで、他は同
じである。この実施例の場合、フランジ１０６が外管１
０２の端部外周に嵌合され、その状態で溶接にて接合さ
れている。そして、外管１０２の端面を覆うようにガス
ケット１１６が内周側に延長されている。この実施例に
よれば、外管１０２とフランジ１０６の接合部がガスケ
ット１１６で覆われているので、当該接合部分に万一不
良箇所があっても、そこから外部へ排気ガスが漏れ出な
いという効果がある。

【００６０】図１１の第５実施例の排気管５００では、
図６の第１実施例の排気管１００におけるキャップ１１
０の円筒部１１４の先端の内周エッジ部分を斜めにカッ
トしている。この実施例によれば、円筒部の先端の内周
エッジ部分がなくなるので、流路抵抗が小さくなり、同
部分付近での渦流の発生が抑制される。従って、渦流の
発生による異音等を防ぐことができる。

【００６１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
の発明による排気マニホールドでは、エンジン始動時等
の非昇温時に、内管が断熱部材により外管に保持されて
いるだけで、他の部分へ接触しないようになっているの
で、内管からの熱の逃げが極めて少ない。また、その際
に鍔部と断熱部材により、排気ガスが外管側へできるだ
け回らないようになっているので、外管への伝熱も少な
い。従って、エンジン始動時の排気ガスの保温効果を向
上することができ、触媒を速やかに活性状態に移行させ
ることができる。

【００６２】また、昇温時に内管が熱膨脹するが、鍔部
とシリンダヘッドとの間には、予め両者を非接触の状態
に保つだけの間隔が確保されているので、熱膨張を十分
に吸収することができる。よって、内管の湾曲や破損の
おそれもない。また、十分に熱膨脹した状態で鍔部がシ
リンダヘッドに当接するようになっているので、昇温時
に外管と内管の隙間が閉じられ、この隙間が排気ガスの
流入しない断熱層として機能し、外管への伝熱を抑制す
る。従って、排気ガスの保温効果を高めることができる
と共に、シリンダヘッド側への伝熱量を抑制し、エンジ
ンの冷却水温度を低下させることができる。

【００６３】請求項２の発明による排気管によれば、内
管と外管の隙間がキャップで塞がれているので、外管側
への伝熱量を減らすことができ、排気ガスの保温効果を
高めることができる。また、キャップと内管は重なって
いるだけであるから、内管の熱膨脹を十分吸収すること
ができ、内管の変形や破損のおそれを少なくすることが
できる。

【００６４】請求項３の発明による排気管によれば、キ
ャップと内管の端部との間に径方向の隙間を確保したの
で、内管とキャップとを非接触に保ち、内管からキャッ
プへの伝熱量を減らして排気ガスの保温効果を高めるこ
とができる。また、内管の径方向の熱膨脹をも十分吸収
することができ、変形や破損をより確実に防止すること
ができる。

【００６５】請求項４の発明による排気管によれば、内
管が径方向に大きく熱膨張した場合でも、それを吸収す
ることができる。また、内管が排気ガスの流れ方向に大
きく膨脹した場合でも、内管とキャップは全く干渉する
おそれがない。

【００６６】請求項５の発明による排気管によれば、昇
温時にも両者の干渉を確実に回避することができ、内管
の破損の問題を解消することができる。

【００６７】請求項６の発明による排気管によれば、内
管から外管への伝熱量を減らすことができ、排気ガスの
保温効果を向上させることができる上、遮音効果も高め
ることができる。また、内管が大きく熱膨脹しても安定
して保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の排気マニホールドの第１実施
例の要部断面図である。

【図２】同実施例の熱膨張時の要部断面図である。

【図３】同実施例の二重管の製造方法の説明図である。

【図４】同実施例の二重管の製造方法の比較例を示す断
面図である。

【図５】請求項１の発明の排気マニホールドの第２実施
例の要部断面図である。

【図６】請求項２の発明の排気管の第１実施例の要部断
面図である。

【図７】同実施例の熱膨脹時の要部断面図である。

【図８】請求項２の発明の排気管の第２実施例の要部断
面図である。

【図９】請求項２の発明の排気管の第３実施例の要部断
面図である。

【図１０】請求項２の発明の排気管の第４実施例の要部
断面図である。

【図１１】請求項２の発明の排気管の第５実施例の要部
断面図である。

【図１２】従来の排気管の断面図である。

【図１３】二重管の内筒（内管）の薄肉化による保温効
果の特性図である。

【符号の説明】

１０シリンダヘッド１４排気口３０排気マニホールド３２外管３３断熱部材３４内管３５隙間１０シリンダヘッド１４排気口３０排気マニホールド３２外管３３断熱部材３４内管３５隙間３６，３８フランジ４０，４２リング状の凹所４６，４８鍔部１００，２００，３００，４００，５００排気管１０２外管１０３内管保持部材１０４内管１０５隙間１０６フランジ１１０キャップ１１２鍔部１１４円筒部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンのシリンダヘッドに連結された
内燃機関の排気マニホールドにおいて、外管内にそれよ
り小径で薄肉の内管が挿入された二重管構造をなし、前
記外管は、その端部に設けられたフランジにより前記シ
リンダヘッドの排気口に固定され、前記フランジの内周
部とシリンダヘッドの端面との間にリング状の凹所が形
成され、前記内管は、外管との間に介在された断熱部材
により保持され、前記内管の端部には、前記凹所に収容
され非昇温時にシリンダヘッドと非接触となりかつ昇温
時に内管の熱膨張によりシリンダヘッド側へ移動する鍔
部が形成されていることを特徴とする内燃機関の排気マ
ニホールド。
【請求項２】外管内にそれより小径で薄肉の内管が挿
入された二重管構造をなし、前記内管は外管との間に介
在された内管保持部材により保持され、前記外管の端部
にはフランジが設けられ、このフランジには、鍔部と該
鍔部の内周に一体化され内管側へ延びる筒部とからなる
キャップの前記鍔部が固定され、このキャップの前記筒
部の先端と前記内管の端部とが排気ガスの流れ方向に重
なっていることを特徴とする内燃機関の排気管。
【請求項３】請求項２記載の内燃機関の排気管であっ
て、前記キャップの円筒部と前記内管の端部との間に
は、非昇温時に径方向の隙間が確保されていることを特
徴とする内燃機関の排気管。
【請求項４】請求項２記載の内燃機関の排気管であっ
て、前記キャップの円筒部は前記内管の内周側に挿入さ
れ、内管の長さは熱膨脹時にも内管の端部が前記キャッ
プと非接触となる寸法に設定されていることを特徴とす
る内燃機関の排気管。
【請求項５】請求項４記載の内燃機関の排気管であっ
て、前記キャップは、前記内管と同材料または内管より
熱膨脹の小さい材料から構成されていることを特徴とす
る内燃機関の排気管。
【請求項６】請求項２記載の内燃機関の排気管であっ
て、前記内管保持部材は、断熱性を有するとともに振動
を吸収可能な弾性材料で構成されていることを特徴とす
る内燃機関の排気管。