JPH0515533Y2 - - Google Patents

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JPH0515533Y2
JPH0515533Y2 JP1986191740U JP19174086U JPH0515533Y2 JP H0515533 Y2 JPH0515533 Y2 JP H0515533Y2 JP 1986191740 U JP1986191740 U JP 1986191740U JP 19174086 U JP19174086 U JP 19174086U JP H0515533 Y2 JPH0515533 Y2 JP H0515533Y2
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exhaust manifold
cylinders
heat
turbocharger
peripheral portion
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、所謂ツインエントリ型のターボチ
ヤージヤ等のタービンハウジングのスクロールを
2分割したターボチヤージヤ用の排気マニホルド
の構造に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to the structure of an exhaust manifold for a turbocharger, such as a so-called twin entry type turbocharger, in which the scroll of a turbine housing is divided into two parts.

〔従来の技術〕 ツインエントリ型のターボチヤージヤでは、タ
ービンハウジングのスクロールが2分割され、
夫々の分割されたスクロールは、排気干渉が生じ
ないよう2つにグループ分けされた夫々の気筒グ
ループに接続される。この構造は、排気ガスの動
圧を有効に利用し、効率的な過給を行なうために
有効なものである。
[Prior art] In a twin-entry turbocharger, the scroll of the turbine housing is divided into two parts.
Each divided scroll is connected to each cylinder group divided into two groups so that exhaust interference does not occur. This structure is effective for effectively utilizing the dynamic pressure of exhaust gas and performing efficient supercharging.

ツインエントリ型ターボチヤージヤと排気マニ
ホルドとの連結のために、ターボチヤージヤのタ
ービンハウジングのフランジ面と、排気マニホル
ドの取付け面とを合せ、ボルト及びナツトによつ
て締結する構造をとるのが普通である。
In order to connect the twin entry type turbocharger and the exhaust manifold, it is common to use a structure in which the flange surface of the turbocharger's turbine housing and the mounting surface of the exhaust manifold are aligned and fastened with bolts and nuts.

ターボチヤージヤと、排気マニホルドとのフラ
ンジ取付け面には、排気ガスの高温による熱膨張
に基づく歪の発生の問題がある。特に、ターボチ
ヤージヤがツインエントリ式の場合は、この熱膨
張により排気マニホルドとタービンハウジングと
の接合フランジ部のシール悪化が発生し易い。こ
れは次の理由による。即ち、排気マニホルドの取
付け面において、二つの気筒グループを分けてい
る隔壁が具備されるが、排気ガスの高温によつて
持ち上がるように熱膨張し、その結果この隔壁に
より区画される二つの気筒グループの排気ガス通
路間で排気ガスの漏れが起こり、過給性能が悪化
する問題点がある。
The flange mounting surface of the turbocharger and the exhaust manifold has the problem of distortion due to thermal expansion caused by the high temperature of the exhaust gas. In particular, when the turbocharger is of the twin entry type, this thermal expansion tends to cause deterioration of the seal at the joint flange portion between the exhaust manifold and the turbine housing. This is due to the following reason. That is, the mounting surface of the exhaust manifold is provided with a partition wall that separates two groups of cylinders, but due to the high temperature of the exhaust gas, it thermally expands and lifts, resulting in the two cylinder groups separated by this partition wall. There is a problem in that exhaust gas leaks between the exhaust gas passages of the engine, deteriorating supercharging performance.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention attempts to solve]

実開昭61−74623号公報ではターボチヤージヤ
と排気マニホルドとの接合フランジ部に耐熱性材
料にて形成される十字状の補強部材を配置するも
のを提案している。このような配置によつて熱膨
張の抑制、損傷を防止することが意図したもので
ある。
Japanese Utility Model Application No. 61-74623 proposes a system in which a cross-shaped reinforcing member made of a heat-resistant material is disposed at the joint flange between the turbocharger and the exhaust manifold. This arrangement is intended to suppress thermal expansion and prevent damage.

ところが、このような耐熱性材料の十字配置は
熱膨張に対してはある程度の効果はある。しかし
ながら、排気マニホルドとターボチヤージヤとの
フランジ接続部には分岐管の並ぶ方向に圧縮力が
働き、この方向では拘束これと直交する方向に接
続部は伸びようとする傾向がある。十字配置の構
造ではこのような伸びには効かず、変形が大きく
なる問題があつた。
However, such a cross-shaped arrangement of heat-resistant materials has some effect on thermal expansion. However, a compressive force acts on the flange connection between the exhaust manifold and the turbocharger in the direction in which the branch pipes are lined up, and the connection tends to be restrained in this direction and to expand in a direction perpendicular to this direction. The cross-shaped structure is not effective against such elongation and has the problem of increasing deformation.

この考案は排気マニホルドの各気筒への分岐管
の並ぶ方向と直交する方向への熱変形を抑制する
構造を提供することを目的とする。
The purpose of this invention is to provide a structure that suppresses thermal deformation in a direction perpendicular to the direction in which branch pipes to each cylinder of an exhaust manifold are lined up.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この考案によれば、内燃機関の気筒を二つのグ
ループに分け、排気マニホルドは夫々のグループ
の気筒に接続される分岐管からの排気ガスを受け
る、中央隔壁により分離された二つの管部を有
し、ターボチヤージヤは、夫々の管部に別々に接
続するため二つの排気ガス入口部を有したものに
おいて、前記二つの管部が開口する排気マニホル
ドの端面は凹部が形成され、該凹部に耐熱部材が
嵌着され、該耐熱部材は管部の開口端を包囲する
周囲部分と、該周囲部分を一体に接続し、排気マ
ニホルドの中央隔壁上に位置する中央壁部分とか
ら成り、前記周囲部分における分岐管の並ぶ方向
に平行な辺の肉厚は、この方向と直交する方向の
辺の肉厚より大きいことを特徴とするターボチヤ
ージヤ付き内燃機関用排気マニホルドが提供され
る。
According to this invention, the cylinders of an internal combustion engine are divided into two groups, and the exhaust manifold has two pipe sections separated by a central partition that receive exhaust gas from branch pipes connected to the cylinders of each group. However, in a turbocharger having two exhaust gas inlets for connecting to each pipe separately, a recess is formed in the end face of the exhaust manifold where the two pipes open, and a heat-resistant member is inserted into the recess. is fitted, the heat-resistant member consists of a peripheral portion surrounding the open end of the tube section, and a central wall portion connecting the peripheral portions together and located on the central bulkhead of the exhaust manifold, the heat-resistant member comprising: There is provided an exhaust manifold for an internal combustion engine with a turbocharger, characterized in that the wall thickness of the side parallel to the direction in which the branch pipes are arranged is larger than the wall thickness of the side in the direction orthogonal to this direction.

〔実施例〕〔Example〕

第4図において、10は6気筒内燃機関の排気
マニホルドを示す。排気マニホルド10は、各気
筒の排気ポート(図示しない)に接続される分岐
管12と、第1番めの気筒(#1)から第3番目
(#3)の気筒の分岐管12を集める第1の管部
14aと、第4番めの気筒#4から第6番目#6
の気筒の分岐管12を集める第2の管部14bと
を備える。ここで、#1から#3までの気筒と、
#4から#6までの気筒とにグループ分けは、こ
の2つの気筒間で点火を交互に行わせるためであ
る。ここに点火順序は#1,#5,#3,#6,
#2,#4であるものとする。ターボチヤージヤ
15は、所謂ツインエントリ型であつて、タービ
ンハウジング16は、並列の二つのスクロール1
8a,18bを有する。タービンハウジング16
は、排気マニホルド10の取付け面17に連結さ
れるフランジ部20を備え、排気マニホルド10
の二つの管部14a,14bと接続される二つの
排気ガス入口部22a,22bを備える。尚、2
4はタービンホイール、26はコンプレツサホイ
ールである。
In FIG. 4, 10 indicates an exhaust manifold of a six-cylinder internal combustion engine. The exhaust manifold 10 includes a branch pipe 12 connected to an exhaust port (not shown) of each cylinder, and a branch pipe 12 that collects the branch pipes 12 of the first cylinder (#1) to the third cylinder (#3). 1 pipe portion 14a and the fourth cylinder #4 to the sixth cylinder #6
and a second pipe section 14b that collects the branch pipes 12 of the cylinders. Here, the cylinders from #1 to #3,
The reason for grouping the cylinders into cylinders #4 to #6 is to cause ignition to occur alternately between these two cylinders. Here the firing order is #1, #5, #3, #6,
Assume that #2 and #4 are used. The turbocharger 15 is of a so-called twin entry type, and the turbine housing 16 has two parallel scrolls 1.
It has 8a and 18b. Turbine housing 16
The exhaust manifold 10 includes a flange portion 20 connected to the mounting surface 17 of the exhaust manifold 10.
It has two exhaust gas inlet parts 22a, 22b connected to two pipe parts 14a, 14b. In addition, 2
4 is a turbine wheel, and 26 is a compressor wheel.

第1図において、27はボルト孔であり、ター
ビンハウジング16と排気マニホルド10を相互
に締結するボルト(図示しない)を挿通させるた
めのものである。排気マニホルド10は、タービ
ンハウジングのフランジ部20との取付け面17
において、補強部材30が鋳込まれる。補強部材
30は、セラミツク等(例えば、SiC,Si3N4
ZrO2,ZrSiO4)の耐熱性材料にて形成される。
補強部材30は矩形環状の周囲部分30−1と、
中央壁部分30−2とから構成される。周囲部分
30−1は排気マニホルドの分岐管の並ぶ方向x
に平行な辺が肉厚がt1のように厚く、同方向と直
交する方向yに平行な辺が肉厚がt2のように薄
い。中央壁部分30−2は、各気筒グループの管
部14a,14bを分離する隔壁28上方に位置
し、周囲部分は、排気マニホルド端面に形成され
る凹所32上に位置している。周囲部分30−2
は抜け止めのため内側が拡開したテーパ上外表面
30′を形成している。また周囲部分30−1は
応力集中を緩和するため四隅34が丸みを帯びて
形成される。中央壁部分30−2と周囲部分30
−1との接続箇所でR部分36があり、この半径
R1は周囲部分の四隅34の半径R2より相当大き
くなつている。補強部材30の中央壁部分30−
2と、排気マニホルドの隔壁部28との接合箇所
で、隔壁部28は棚部38を有している。これ
は、鋳込み時に中子によつて補強部材30を保持
させるため必然的にできるものである。即ち、補
強部材の鋳込み工程を説明すると、第3図におい
て40は中子であり、中子40に突起40aを有
し、補強部材30を中子40に対する所定位置に
保持するため、中子40は突起40aが必要とな
る。型空間44内に湯を流すとき、この突起40
aは、湯が耐熱部材30の周面に進入するのを防
止する。このような湯の進入があると、バリが発
生し、このバリは凝固時に偏荷重を加えるため、
割れの原因となる虞れがあるが、この考案では突
起40aによつてそのような湯の流れが阻止され
る効果があり、鋳造時のバリ発生がない。
In FIG. 1, 27 is a bolt hole through which a bolt (not shown) that connects the turbine housing 16 and the exhaust manifold 10 to each other is inserted. The exhaust manifold 10 has a mounting surface 17 with the flange portion 20 of the turbine housing.
At , the reinforcing member 30 is cast. The reinforcing member 30 is made of ceramic or the like (for example, SiC, Si 3 N 4 ,
Made of heat-resistant materials such as ZrO 2 , ZrSiO 4 ).
The reinforcing member 30 includes a rectangular annular surrounding portion 30-1;
It is composed of a central wall portion 30-2. The surrounding portion 30-1 is arranged in the direction x in which the branch pipes of the exhaust manifold are arranged.
The side parallel to y has a thick wall thickness t 1 , and the side parallel to the direction y perpendicular to the same direction has a thin wall thickness t 2 . The central wall portion 30-2 is located above the bulkhead 28 separating the pipe portions 14a, 14b of each cylinder group, and the peripheral portion is located above the recess 32 formed in the end face of the exhaust manifold. Surrounding part 30-2
Forms a tapered upper outer surface 30' which is widened on the inside to prevent it from coming off. Furthermore, the four corners 34 of the surrounding portion 30-1 are formed to be rounded in order to alleviate stress concentration. Central wall portion 30-2 and surrounding portion 30
There is an R section 36 at the connection point with -1, and this radius
R 1 is considerably larger than the radius R 2 of the four corners 34 of the peripheral portion. Central wall portion 30- of reinforcing member 30
2 and the bulkhead 28 of the exhaust manifold, the bulkhead 28 has a shelf 38 . This is inevitably possible because the reinforcing member 30 is held by the core during casting. That is, to explain the process of casting the reinforcing member, in FIG. requires the protrusion 40a. When pouring hot water into the mold space 44, this protrusion 40
a prevents hot water from entering the circumferential surface of the heat-resistant member 30; When such hot water enters, burrs are generated, and these burrs apply an uneven load during solidification, so
Although there is a risk of causing cracks, in this invention, the protrusions 40a have the effect of blocking such a flow of molten metal, and no burrs are generated during casting.

エンジンの作動時、排気ガスは高温になるた
め、排気マニホルド10は加熱される。補強部材
30は、耐熱性の良いセラミツク等で作られてい
るので、ターボチヤージヤへの取付け面17の熱
変形を押さえることができる。即ち、従来技術で
は取付け面17の全体が鋳物で作られていたた
め、排気ガスの高温によつて、取付け面17は著
しく熱膨張し、特に隔壁28の部分はフランジの
四隅がボルト孔27を通るボルト(図示せず)に
よつて押さえられているので上に凸となるように
変形する。そのため、隔壁28により分割される
排気ガス通路間で排気ガスの漏れが発生する虞れ
があつたのである。これに対し、この考案では取
付け面17において、補強部材30は耐熱性のよ
いセラミツク材料等で作られているため、隔壁2
8の上側に位置する中央壁部分30−1の熱膨張
は大きくなく無視することができ、ガスのシール
性は良好に維持される。また、排気マニホルド1
0の熱膨張の過程で、排気マニホルド10はその
分岐管12の配置されるxの方向に長いため、排
気マニホルドのフランジ取付け部17には矢印A
のような圧縮力が作用し、排気マニホルド10は
上からタービンハウジング20(第4図)によつ
て押さえ付けられているため、矢印Bの方向に伸
び引張り力が作用する。前記圧縮力(矢印A)に
対しては、周囲部分30−1の肉厚がt1のように
厚い部分が効く。また、引張りに対してはR1
部分が効く。そのため、圧縮にも、引張りにも強
くなり、補強部材30を保護することができる。
When the engine is operating, the exhaust gas becomes hot, so the exhaust manifold 10 is heated. Since the reinforcing member 30 is made of heat-resistant ceramic or the like, it is possible to suppress thermal deformation of the mounting surface 17 to the turbocharger. That is, in the prior art, since the entire mounting surface 17 was made of casting, the mounting surface 17 significantly thermally expanded due to the high temperature of the exhaust gas, and the four corners of the flange of the partition wall 28 in particular passed through the bolt holes 27. Since it is held down by a bolt (not shown), it deforms into an upwardly convex shape. Therefore, there was a risk that exhaust gas would leak between the exhaust gas passages divided by the partition wall 28. On the other hand, in this invention, since the reinforcing member 30 is made of heat-resistant ceramic material or the like on the mounting surface 17, the partition wall 2
Thermal expansion of the center wall portion 30-1 located above the center wall portion 8 is not large and can be ignored, and gas sealing performance is maintained well. Also, exhaust manifold 1
In the process of thermal expansion of
Since the exhaust manifold 10 is pressed down from above by the turbine housing 20 (FIG. 4), an elongated and tensile force acts in the direction of arrow B. The compressive force (arrow A) is affected by the thicker portion of the surrounding portion 30-1, such as t1 . Also, the R 1 part is effective against tension. Therefore, it becomes strong against compression and tension, and can protect the reinforcing member 30.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

この考案によれば、ツインエントリターボチヤ
ージヤを備えた内燃機関において、排気マニホル
ドの、タービンハウジングへの取付け面に周囲部
分と中央壁部分とから成るセラミツク等の断熱製
部材を鋳込むことにより、シール性能を良好に維
持することが可能となると共に、圧縮力に伴う気
筒が並ぶ方向と直交する方向への変形を防止する
ことができる。
According to this invention, in an internal combustion engine equipped with a twin-entry turbocharger, a heat insulating member made of ceramic or the like consisting of a peripheral portion and a central wall portion is cast on the mounting surface of the exhaust manifold to the turbine housing. It is possible to maintain good sealing performance, and it is also possible to prevent deformation in a direction perpendicular to the direction in which the cylinders are lined up due to compression force.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの考案の第1実施例の排気マニホル
ドのフランジ部分の上面図。第2図は第1図の
−線に沿う断面図。第3図は第1実施例の排気
マニホルドを作るための中子の形状を説明する
図。第4図はツインエントリ式ターボチヤージヤ
装置の概略構成図。 10……排気マニホルド、12……分岐管、1
4a,14a……管部、15……ターボチヤージ
ヤ、16……タービンハウジング、17……取付
け面、20……フランジ、28……隔壁、30…
…補強部材、38……棚部、40……中子、40
a……突起部。
FIG. 1 is a top view of the flange portion of the exhaust manifold of the first embodiment of this invention. FIG. 2 is a sectional view taken along the - line in FIG. 1. FIG. 3 is a diagram illustrating the shape of a core for making the exhaust manifold of the first embodiment. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a twin entry type turbocharger device. 10... Exhaust manifold, 12... Branch pipe, 1
4a, 14a...Pipe portion, 15...Turbocharger, 16...Turbine housing, 17...Mounting surface, 20...Flange, 28...Partition wall, 30...
... Reinforcement member, 38 ... Shelf section, 40 ... Core, 40
a... Protrusion.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 内燃機関の気筒を二つのグループに分け、排気
マニホルドは夫々のグループの気筒に接続される
分岐管からの排気ガスを受ける、中央隔壁により
分離された二つの管部を有し、ターボチヤージヤ
は、夫々の管部に別々に接続するため二つの排気
ガス入口部を有したものにおいて、前記二つの管
部14a,14bが開口する排気マニホルドの端
面は凹部32が形成され、該凹部に耐熱部材30
が嵌着され、該耐熱部材30は管部14a,14
bの開口端を包囲する周囲部分30−1と、該周
囲部分30−1を一体に接続し、排気マニホルド
10の中央隔壁28上に位置する中央壁部分30
−2とから成り、前記周囲部分30−1における
分岐管の並ぶ方向に平行な辺の肉厚t1は、この方
向と直交する方向の辺の肉厚t2より大きいことを
特徴とするターボチヤージヤ付き内燃機関用排気
マニホルド。
The cylinders of the internal combustion engine are divided into two groups, and the exhaust manifold has two pipe sections separated by a central partition that receive exhaust gas from branch pipes connected to the cylinders of each group. A recess 32 is formed in the end face of the exhaust manifold where the two pipe parts 14a and 14b open, and a heat-resistant member 30 is inserted into the recess.
is fitted, and the heat-resistant member 30 is connected to the tube portions 14a, 14
a peripheral portion 30-1 surrounding the open end of b; and a central wall portion 30 that integrally connects the peripheral portion 30-1 and is located on the central partition wall 28 of the exhaust manifold 10.
-2, and the wall thickness t 1 of the side parallel to the direction in which the branch pipes are lined up in the peripheral portion 30-1 is larger than the wall thickness t 2 of the side in the direction orthogonal to this direction. Exhaust manifold for internal combustion engines.
JP1986191740U 1986-12-15 1986-12-15 Expired - Lifetime JPH0515533Y2 (en)

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