JP4265227B2 - Exhaust manifold mounting structure for rotary piston engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリピストンエンジンのエンジン本体への排気マニホールドの取付構造に関し、エンジンの排気構造の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
近年、車両用エンジンの排気系において、シリンダヘッドへ排気マニホールドを取り付ける場合、両者間に介設するガスケットにメタルガスケットを使用することがあり、その一例として、例えば、特許文献1に記載されたものがある。
【0003】
これによれば、シリンダヘッドの一側面と排気マニホールドに備えられたフランジとの間に、2枚の金属薄板を積層した構造のメタルガスケットが介設されており、シリンダヘッドの排気ポートに対応する開口部内周縁に沿って設けられたビード部によって、取付面における排気ガスの流通が良好にシールされるようになっている。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−28706号公報(図9)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば二気筒ロータリピストンエンジンでは、二気筒の場合の要部断面を抜粋して図7に示すように、エンジン本体Aは一対のロータハウジングB,BとサイドハウジングCとを重ね合わせた構造とされ、これらのハウジングB,B,Cの重ね合わせ方向に平行なエンジン本体Aの側面A′に吸気マニホールド(図示せず)及び排気マニホールドDが取り付けられる。そして、運転時に高温となる排気マニホールドD側については、この排気マニホールドDとエンジン本体Aの側面A′との間に、前述したような複数枚の金属薄板を積層した構造のメタルガスケットEが介設されるのであるが、長時間高負荷連続運転等によりエンジン本体Aの温度が上昇すると、上記ハウジングB,B,Cの熱膨張率の差により合わせ面に沿ってこれらのハウジングB,B,Cのずれが発生し、エンジン本体Aの側面A′に段差が生じることになる。そして、特にサイドハウジングCに排気ポートC′が設けられる場合に、この段差により、上記メタルガスケットEに関して次のような不具合が発生する。
【0006】
つまり、図8(a)に示すように、ロータハウジングBとサイドハウジングCとの合わせ面が露出するエンジン本体Aの側面A′に、メタルガスケットEを介して排気マニホールドDが取り付けられ、この排気マニホールドDを締め付けることにより、メタルガスケットEのビード部E′はサイドハウジングCと排気マニホールドDとに挟み付けられて弾性変形し、排気ポートC′の周囲をシールするビード部E′がサイドハウジングCの側面における排気ポートC′の周囲に圧着されるようになる。
【0007】
そして、所定の締め付け力による締め付けが完了した時点では、図8(b)に示すように、メタルガスケットEはサイドハウジングCと排気マニホールドDとに挟み付けられて、ビード部E′が排気ポートC′の周囲に一層圧着されるようになる。
【0008】
ところが、例えば長時間高負荷連続運転時、ロータハウジングBとサイドハウジングCとの熱膨張率の差により、図8(c)に示すように、ロータハウジングBが突出してサイドハウジングCの側面との間に段差が生じた場合、ビード部E′の外縁部E″がロータハウジングBに押され、一方、ビード部E′では該ビード部E′における圧着力が低下することになる。
【0009】
そのため、ビード部E′による排気ポートC′の周囲のシール性が低下し、或いは上記外縁部E″に対する押圧力の繰り返し作用によりメタルガスケットEのへたりが促進され、シール性や耐久性が低下するようになる。
【0010】
特に排気ポートC′がサイドハウジングCに設けられている場合、図8(c)に示すように、サイドハウジングCにおける排気ポートC′とロータハウジングBとの距離が短く、メタルガスケットEにおけるビード部E′とロータハウジングBから押圧力を受ける外縁部E″とが近接しているため、上記現象が顕著となる。
【0011】
この問題に対しては、ロータハウジングBの側面をサイドハウジングCの側面より当初から後退させておき、ロータハウジングBの側面が突出してもメタルガスケットEに押圧力が作用しないようにすることが考えられるが、これは、次のような理由によって実現困難とされている。
【0012】
つまり、図9に示すように、ロータリピストンエンジンにおける適正な燃焼行程を実現すべく、ロータハウジングBの一側面B1に上下一対の点火プラグを取り付けるための取付孔B1a,B1bを穿設するに際しては、加工方向に沿って孔形状が変化したり、或いは点火プラグの先端位置の厳格な設定が必要であることから、高い加工精度が要求される。そのため、この穿設加工においては、上記側面B1とは反対側の側面B′を加工の基準面とするのが通例であるから、この側面B′を極力面一に構成する必要がある。
【0013】
一方、上記側面B′の上部に吸気マニホールドFを配設する場合、吸気マニホールドFに備えられた取付用フランジは通常平板状であるから、ロータハウジングBとサイドハウジングCとを重ね合わせた場合の合わせ面は面一である必要がある。したがって、排気マニホールドDを取り付けることになる側面B′の下部においても、ロータハウジングBとサイドハウジングCとは合わせ面が面一とならざるを得ないのである。
【0014】
そこで、本発明は、以上の現状に鑑み、メタルガスケットのシール性や耐久性を長期に維持可能なロータリピストンエンジンへの排気マニホールドの取付構造を提供することを課題とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【0016】
まず、請求項1に記載の発明は、ロータハウジングとサイドハウジングとを重ね合わせた構造のエンジン本体の側面に開口する排気ポートにメタルガスケットを介して排気マニホールドが取り付けられるロータリピストンエンジンの排気マニホールド取付構造に関するもので、上記メタルガスケットは、複数枚の金属薄板を積層した構造で、少なくともエンジン本体に接する薄板には、排気ポートに対応する開口部内周縁に沿ってエンジン本体側へ弾性変形可能に膨出するビード部が設けられていると共に、この薄板の外縁部は排気ポートが設けられたハウジングに隣接する他のハウジングの側面にオーバーラップするように延設されており、かつ、該他のハウジングの上記薄板がオーバーラップする部位は、エンジン本体内方へ凹陥されていることを特徴とする。
【0017】
この発明によれば、メタルガスケットを複数枚の金属薄板を積層した構造としたから、エンジン本体と排気マニホールドとの間の隙間を調整可能であるだけでなく、薄板単体でなるメタルガスケットに比較して弾性及び塑性変形の自由度が増し、排気マニホールドの膨張・収縮変形、さらにはそのへたりに良好に追従可能となる。
【0018】
そして、エンジン本体の排気マニホールドを取り付ける側面に段差が生じ、例えば上記他のハウジングが排気マニホールド側へ突出したとしても、該ハウジングの所定部位に凹陥部を設けたから、メタルガスケットを挟み付けたときに該ハウジングがエンジン本体側の薄板の外縁部にいたずらに干渉することはない。すなわち、上記突出部によるこの薄板の外縁部への押圧が回避される結果、排気ポートの周囲をシールするビード部における圧着力の低下つまりシール性の低下が防止され、もってメタルガスケットのシール性や耐久性は良好に維持される。
【0019】
次に、請求項2に記載の発明は、上記請求項1に記載の取付構造において、ビード部の断面形状は、先端が膨出しているハーフビード形状であることを特徴とする。
【0020】
この発明によれば、上記請求項1に記載の発明がビード部の断面形状の点でさらに具体化される。すなわち、ハーフビード形状ゆえ、ビード部は排気ポートが設けられたハウジングや排気マニホールドの膨張・収縮変形に一層良好に追従する。
【0021】
また、請求項3に記載の発明は、上記請求項1または請求項2に記載の取付構造において、排気ポートが設けられたハウジングは鋳鉄製のサイドハウジングであり、該ハウジングに隣接する他のハウジングはアルミニウム合金製のロータハウジングであることを特徴とする。
【0022】
上記両材料間の熱膨張率の差が大きいため、長時間高負荷連続運転等の場合には、熱膨張係率の大きいロータハウジングの突出によるエンジン本体側の薄板の外縁部への押圧が顕著となり、シール性の低下が一層顕在化するおそれがある。このような構成のエンジン本体に対し、この発明は特に効果的となる。
【0023】
また、請求項4に記載の発明は、上記請求項1から請求項3のいずれかに記載の取付構造において、メタルガスケットは、各排気ポートの周囲をシールするシール部と、これらのシール部を連結する連結部とで構成されていることを特徴とする。
【0024】
この発明によれば、上記請求項1から請求項3のいずれかに記載の発明がメタルガスケットの構成の点でさらに具体化される。すなわち、軽量化を維持しつつメタルガスケットの一体化が図られ、エンジン本体へのメタルガスケットの組み付け作業性が向上する。
【0025】
そして、請求項5に記載の発明は、上記請求項4に記載の取付構造において、メタルガスケットの連結部は、該ガスケットを構成する複数枚の薄板のうち、エンジン本体側の薄板を除く薄板で構成されていることを特徴とする。
【0026】
この発明によれば、連結部を構成する薄板の枚数が削減されるから、請求項4に記載の発明に比較してメタルガスケットのさらなる軽量化が図られる。また、エンジン本体側の薄板の外縁部は隣接する他のハウジングの側面方向へ延設される部分が少ないから、該ハウジングに設けられる凹陥部領域が少なくて済み、該ハウジングの製作加工が容易となるメリットがある。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るロータリピストンエンジンの排気マニホールド取付構造について説明する。
【0028】
本発明は、二気筒(2ロータ式)ロータリピストンエンジンに適用されている。そして、図1及び図2に示すように、このエンジンの本体1の一側面に排気マニホールド2がメタルガスケット3を介して取り付けられており、エンジン本体1から吐出される排気ガスは、その流通がメタルガスケット3によってシールされつつ排気マニホールド2へ導かれ、さらに下流側の排気管を通過しつつ排気管に介設された触媒コンバータ等によって浄化された上で排出されることになる。
【0029】
エンジン本体1は、車両の前方側(図例では右側)から順にフロントサイドハウジング11、フロントロータハウジング12、インターメディエイトハウジング13、リアロータハウジング14、及びリアサイドハウジング15を重ね合わせた構造とされている。そして、フロントサイドハウジング11とフロントロータハウジング12とインターメディエイトハウジング13とにより第1気筒X1が、また、インターメディエイトハウジング13とリアロータハウジング14とリアサイドハウジング15とにより第2気筒X2がそれぞれ形成されている。その場合、フロントサイドハウジング11とインターメディエイトハウジング13とリアサイドハウジング15とは鋳鉄製であり、また、フロント及びリアロータハウジング12,14はアルミニウム合金製であり、これらのハウジング11〜15が一体にボルト締結されている。なお、フロント及びリアロータハウジング12,14には、図示しないロータがそれぞれ収容されている。
【0030】
フロントサイドハウジング11、インターメディエイトハウジング13、及びリアサイドハウジング15には、フロント及びリアロータハウジング12,14から吐出される排気ガスを排気マニホールド2へ導く第1〜第3排気ポートY1〜Y3がそれぞれ設けられている。この場合、排気ガスは、矢印a,bで示すように第1気筒X1からは第1及び第2排気ポートY1,Y2へ、また、矢印c,dで示すように第2気筒X2からは第2及び第3排気ポートY2,Y3へ導かれる構成とされている。
【0031】
そして、フロントサイドハウジング11、インターメディエイトハウジング13、及びリアサイドハウジング15には第1〜第3ポートインサート部材16〜18がそれぞれ内装されており、これらのハウジング11,13,15の内面とそれぞれ対応する第1〜第3ポートインサート部材16〜18の外面とにより、図示しないエア供給源から供給される二次エアが通過する二次エア通路P…Pが形成されている。この二次エアは、第1〜第3排気ポートY1〜Y3を矢印a〜dで示すように通過する排気ガスと共に排気マニホールド2へ吐出され、排気マニホールド2内で撹拌されて排気ガス中の未燃焼成分が再燃焼されることになる。
【0032】
さらに、エンジン本体1の比較的上部には、第1〜第6吸気ポートZ1〜Z6が設けられ、また、図示しない吸気マニホールドを該吸気マニホールドに備えられた平板状のエンジン取付用フランジ19を介して取り付けるためのボルト孔11a,11a,12a,13a,14a,15a,15aが設けられている。
【0033】
エンジン本体1の比較的下部に取り付けられた排気マニホールド2は、第1〜第3排気ポートY1〜Y3にそれぞれ連通する第1〜第3枝管21〜23と、該第1〜第3枝管21〜23を通過した排気ガスを集合する図示しない集合管とを有し、これらを外殻管24で覆う構成とされている。
【0034】
また、排気マニホールド2は、該排気マニホールド2をエンジン本体1にボルト締結するための平板状のエンジン取付用フランジ25を備えている。このエンジン取付用フランジ25には、前後方向に延びて、図示しないエア供給源から供給される二次エアを排気ポートY1〜Y3へ導入する二次エア供給通路25aが設けられている。
【0035】
そして、フロントサイドハウジング11、インターメディエイトハウジング13、及びリアサイドハウジング15には、上記二次エア供給通路25aと第1〜第3排気ポートY1〜Y3とを連通する二次エア分岐通路11b,13b,15bがそれぞれ設けられている。
【0036】
次に、エンジン本体1と排気マニホールド2のエンジン取付用フランジ25との間に介設された、本発明の特徴部分であるメタルガスケット3について説明する。
【0037】
図3及び図4に示すように、このメタルガスケット3は、各排気ポートY1〜Y3の周囲をシールする3箇所のシール部S…Sと、これらのシール部S…Sを連結する前後方向に細長い2箇所の連結部J,Jとで構成されている。そして、メタルガスケット3は、シール部S…Sに排気ポートY1〜Y3に対応する開口部3a…3aを有している。
【0038】
また、シール部S…Sには、エンジン本体1とエンジン取付用フランジ25とをボルト締結するためのボルト孔3b…3bや、上記二次エア分岐通路11b,13b,15bに対応する二次エア通路用孔3c…3cが設けられている(図2も参照)。
【0039】
そして、メタルガスケット3は、6枚のバネ弾性を有するステンレス鋼製薄板31〜36を積層したのち、適宜箇所をかしめ加工することにより一体化した構成とされている。これらの薄板31〜36のうち、エンジン本体1側の薄板31とエンジン取付用フランジ25側の薄板36とは互いに同じ形状であり、一方、これらの薄板31,36で挟まれた4枚の薄板32〜35も互いに同じ形状である。
【0040】
すなわち、各薄板31〜36には、上記開口部3a…3aの内周縁に沿って先端が膨出するハーフビード形状のビード部31a…31a,…,36a…36aが設けられている(図4では各薄板当り1つのビード部のみ示す)。その場合、薄板31,33,35では、ビード部31a,33a,35aがいずれもエンジン本体1側へ膨出するように、一方、薄板32,34,36では、ビード部32a,34a,36aがいずれもエンジン取付用フランジ25側へ膨出するように積層されている。
【0041】
そして、エンジン本体1側及びエンジン取付用フランジ25側の薄板31,36では、シール部Sの外縁部31b,36bは隣りのシール部S方向へ所定寸法だけ延設されており、一方、これらの薄板31,36で挟まれた4枚の薄板32〜35では、外縁部32b〜35bはさらに延長されてシール部S,S同士を連結している。すなわち、薄板32〜35は連結部J,Jを構成するのに対し、残る薄板31,36は連結部J,Jの構成には係らない。
【0042】
前述したように、エンジン本体1側及びエンジン取付用フランジ25側の薄板31,36では、シール部Sの外縁部31b,36bが隣りのシール部S方向、つまり図2で明らかなようにフロント或いはリアロータハウジング12,14方向へ所定寸法だけフロント或いはリアロータハウジング12,14の側面にオーバーラップするように延設されている(図2では外縁部31bのみ示す)。これらの延設部31b,36bは、当該薄板32,36ひいてはメタルガスケット3へ所定の剛性或いはシール性を付与するため、基本的に必要な構造として設けられているものである。
【0043】
また、二次エア通路用孔3c…3cの周囲で二次エアの流通を良好にシールする必要があるため、薄板31〜36には、該二次エア通路孔3c…3cに対応して図4に示すと略同様の断面形状のビード部31c…31cが設けられている(図3では薄板31のビード部のみ示す)。
【0044】
次に、本発明の特徴部分であるエンジン本体1の側面構造を説明するため、一例として、図1におけるフロントロータハウジング12とインターメディエイトハウジング13とが隣接する箇所を拡大して図5に示す。
【0045】
まず、図5(a)に、エンジン本体1と排気マニホールド2のエンジン取付用フランジ25との間に、薄板31〜36を積層してなるメタルガスケット3を、各ビード部31a〜36aがインターメディエイトハウジング13の側面に位置するように介設した状態を示す。エンジン本体1側の薄板31の外縁部31bはフロントロータハウジング12の側面に所定寸法だけオーバーラップするように延設されており、この延設部31bとオーバーラップするフロントロータハウジング12の所定部位に、エンジン本体1内方へ所定寸法だけ凹陥する凹陥部12bが設けられている。なお、図1及び図2に明示しているように、フロントロータハウジング12には、第1及び第2排気ポートY1,Y2方向から延設された延設部31b,31bとオーバーラップする2箇所に凹陥部12b,12bが、また、リアロータハウジング14にも第2及び第3排気ポートY2,Y3方向から延設された延設部31b,31bとオーバーラップする2箇所に凹陥部14b,14bがそれぞれ設けられている。この場合、凹陥部12bの寸法として、深さDは2mm、長さLは5mmが例示される。
【0046】
そして、図5(b)に示すように、エンジン取付用フランジ25がエンジン本体1に締め付けられたときに、凹陥部12bを設けたことによりフロントロータハウジング12はエンジン本体1側の薄板31の外縁部31bつまり延設部31bに干渉しない。しかも、フロントロータハウジング12が熱膨張により符号eで示す二点鎖線のように突出したとしても、薄板31の延設部31bに干渉つまり延設部31bを押圧しないからビード部31aにおける圧着力は低下せず、シール性は良好に維持される。この場合、薄板31の厚みTが約200ミクロン、熱膨張によるフロントロータハウジング12の予測される突出量ΔDが約170ミクロンとすると、フロントロータハウジング12は薄板31の厚みTを超えて突出することはないから、フロントロータハウジング12は薄板32を押圧することもない。
【0047】
ここで、本実施の形態の作用について説明すると、まず、エンジン本体1への排気マニホールド2の取り付けに際し、メタルガスケット3を複数枚(この場合は6枚)の薄板31〜36を積層した構造としたから、エンジン本体1と排気マニホールド2との間の隙間を調整可能であるだけでなく、薄板単体でなるメタルガスケットに比較して弾性及び塑性変形の自由度が増し、排気マニホールド2に備えられたエンジン取付用フランジ25の膨張・収縮変形、さらにはそのへたりに良好に追従可能となる。
【0048】
また、エンジン本体1と排気マニホールド2とがボルト締結されたときに薄板31〜36のビード部31a…31a,…,36a…36aが弾性変形する結果、これらのビード部31a…31a,…,36a…36aに適正な圧着力が発生することとなり、排気ガスの流通に対して良好なシール性が得られるようになる。特にこの場合のビード部31a…31a,…,36a…36aは断面形状がハーフビード形状ゆえ、これらのビード部31a…31a,…,36a…36aは排気ポートY1〜Y3が設けられたフロントサイドハウジング11、インターメディエイトハウジング13、及びリアサイドハウジング15や排気マニホールド2に備えられたエンジン取付用フランジ25の膨張・収縮変形に一層良好に追従するようになる。
【0049】
そして、エンジン本体1の排気マニホールド2を取り付ける側面に段差が生じ、例えばフロント或いはリアロータハウジング12,14が排気マニホールド2側へ突出したとしても、該ハウジング12,14の所定部位に所定寸法の凹陥部12b,12b,14b,14bを設けたから、メタルガスケット3を挟み付けたときに該ハウジング12,14がエンジン本体1側の薄板31の延設部31b…31bにいたずらに干渉することはない。すなわち、上記突出部によるこの薄板31の延設部31b…31bへの押圧が回避される結果、排気ポートY1〜Y3の周囲をシールするビード部31a…31aに発生する圧着力の低下つまりシール性の低下が防止され、もってメタルガスケット3のシール性や耐久性は良好に維持される。
【0050】
特に本実施の形態では、フロントサイドハウジング11とインターメディエイトハウジング13とリアサイドハウジング15とは鋳鉄製であり、フロント及びリアロータハウジング12,14はアルミニウム合金製であることから、上記両材料間の熱膨張率の差が大きいため、長時間高負荷連続運転等の場合には、熱膨張率の大きいフロント及びリアロータハウジング12,14の突出によるエンジン本体1側の薄板31の延設部31b…31bへの押圧が顕著となり、シール性の低下が一層顕在化するおそれがある。このような構成のエンジン本体1に対し、フロント及びリアロータハウジング12,14の所定部位に凹陥部12b,12b,14b,14bを設けた本発明は特に効果的となる。
【0051】
さらに、メタルガスケット3は、各排気ポートY1〜Y3の周囲をシールするシール部S…Sと、これらのシール部S…Sを連結する連結部J,Jとで構成されているから、軽量化を維持しつつメタルガスケット3の一体化が図られ、エンジン本体1へのメタルガスケット3の組み付け作業性が向上する。
【0052】
そして、メタルガスケット3の連結部J,Jは、メタルガスケット3を構成する6枚の薄板31〜36のうち、エンジン本体1側及び排気マニホールド2側の薄板31,36を除く4枚の薄板32〜35で構成されているから、さらなる軽量化が図られる。また、上記両薄板31,36の延設部31b,36bはフロント及びリアロータハウジング12,14の側面にオーバーラップする部位が少ないから、フロント及びリアロータハウジング12,14に設けられる凹陥部12b,12b,14b,14bの領域が少なくて済み、該ハウジング12,14の製作加工が容易となるメリットがある。
【0053】
なお、上記実施の形態では、メタルガスケット3のエンジン本体1側の薄板31は延設部31bを所定寸法に規定していたが、図5(a)に二点鎖線で示すようにこの延設部31bをさらに延長し、薄板32〜35と同様にシール部S,S同士を連結する延設部31b″としてもよい。その場合にフロントロータハウジング12に設ける凹陥部12b″は、例えば二点鎖線で示すように、フロントロータハウジング12の前後幅方向にわたって設ければよい。また、排気マニホールド2のエンジン取付用フランジ25側の薄板36についても同様に、これまでの延設部36bをさらに延長した延設部36b″としてもよい。
【0054】
また、ビード部の断面形状をハーフビード形状に代えて、図6に示すフルビード形状としたメタルガスケット4を使用してもよい。各薄板41〜46に設けられたフルビード形状のビード部41a〜46aはさらなるシール性や耐久性が要求される場合に好適である。なお、フルビード形状は図6に例示のものに限定されることはなく、山形或いは台形等の形状のものが用途に応じて適用可能である。
【0055】
そして、上記実施の形態では、熱膨張率の差によってフロント或いはリアロータハウジング12,14が突出する場合について説明したが、製作加工精度或いは組み付け精度等の理由により当初からフロント或いはリアロータハウジング12,14が突出している場合であっても、例えば、特徴的なメタルガスケット3の積層構造やフロントロータハウジング12の側面構造等を示す図5(b)の記載に基けば、本発明が効果的であることは容易に理解されるところであり、メタルガスケット3のシール性や耐久性の低下が従来に比較して軽減されるようになる。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、メタルガスケットのシール性や耐久性を長期に維持可能なロータリピストンエンジンへの排気マニホールドの取付構造を提供するもので、エンジン本体の構成部材であるロータハウジングが例えば長時間高負荷連続等によって排気マニホールド側へ突出したとしても、この突出部がメタルガスケットを構成する薄板にいたずらに干渉することのない構造としている。本発明は、エンジンの排気浄化の技術分野に広く好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係るエンジン本体への排気マニホールドの取付構造を示す要部断面図である。
【図2】 図1のII−II線による縮小矢視図である。
【図3】 メタルガスケットの平面図である。
【図4】 図3のIII−III線による拡大断面図である。
【図5】 メタルガスケットの介設状態を示す拡大断面図であって、(a)は締め付け前、(b)は締め付け後の状態を示す。
【図6】 別なる断面形状のビード部を有するメタルガスケットの図4に相当する断面図である。
【図7】 従来のエンジン本体への排気マニホールドの取付構造を示す要部断面図である。
【図8】 従来の取付構造における問題を説明するための幾分模式的な要部拡大断面図であって、(a)は締め付け途中、(b)は締め付け後、そして(c)は締め付け後、ロータハウジングが突出した場合の状態を示す。
【図9】 ロータハウジングの概略正面図である。
【符号の説明】
1 エンジン本体
2 排気マニホールド
3,4 メタルガスケット
3a 開口部
11 フロントサイドハウジング(サイドハウジング)
12 フロントロータハウジング(ロータハウジング)
12b,12b″,14b 凹陥部
13 インターメディエイトハウジング(サイドハウジング)
14 リアロータハウジング(ロータハウジング)
15 リアサイドハウジング(サイドハウジング)
31〜36,41〜46 薄板(金属薄板)
31a〜36a,41a〜46a ビード部
31b,31b″ 延設部(外縁部)
J 連結部
S シール部
Y1〜Y3 第1〜第3排気ポート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure for mounting an exhaust manifold to an engine body of a rotary piston engine, and belongs to the technical field of an engine exhaust structure.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in an exhaust system of a vehicle engine, when an exhaust manifold is attached to a cylinder head, a metal gasket may be used as a gasket interposed between the two, for example, as described in
[0003]
According to this, a metal gasket having a structure in which two metal thin plates are laminated is interposed between one side surface of the cylinder head and a flange provided in the exhaust manifold, and corresponds to the exhaust port of the cylinder head. By the bead portion provided along the inner periphery of the opening, the exhaust gas flow on the mounting surface is well sealed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-28706 (FIG. 9)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a two-cylinder rotary piston engine, for example, a cross section of a main part in the case of two cylinders is extracted and as shown in FIG. 7, the engine body A has a structure in which a pair of rotor housings B and B and side housings C are overlapped. An intake manifold (not shown) and an exhaust manifold D are attached to a side surface A ′ of the engine body A parallel to the overlapping direction of the housings B, B, C. On the side of the exhaust manifold D that becomes hot during operation, a metal gasket E having a structure in which a plurality of thin metal plates as described above is laminated between the exhaust manifold D and the side surface A ′ of the engine body A is interposed. However, when the temperature of the engine main body A rises due to continuous operation at a high load for a long time, these housings B, B, etc. are formed along the mating surfaces due to the difference in thermal expansion coefficients of the housings B, B, C. A shift of C occurs, and a step is generated on the side surface A ′ of the engine body A. In particular, when the exhaust port C ′ is provided in the side housing C, the following problem occurs with respect to the metal gasket E due to this step.
[0006]
That is, as shown in FIG. 8A, an exhaust manifold D is attached to the side surface A ′ of the engine body A through which the mating surface of the rotor housing B and the side housing C is exposed via the metal gasket E. By tightening the manifold D, the bead portion E ′ of the metal gasket E is sandwiched between the side housing C and the exhaust manifold D and elastically deformed, and the bead portion E ′ that seals the periphery of the exhaust port C ′ becomes the side housing C. It is crimped to the periphery of the exhaust port C ′ on the side surface.
[0007]
When the tightening with the predetermined tightening force is completed, the metal gasket E is sandwiched between the side housing C and the exhaust manifold D as shown in FIG. Further crimping occurs around '.
[0008]
However, during continuous operation at a high load for a long time, for example, due to the difference in coefficient of thermal expansion between the rotor housing B and the side housing C, the rotor housing B protrudes from the side surface of the side housing C as shown in FIG. In the case where a step is generated between them, the outer edge portion E ″ of the bead portion E ′ is pushed by the rotor housing B, while the crimping force at the bead portion E ′ is reduced at the bead portion E ′.
[0009]
Therefore, the sealing performance around the exhaust port C ′ by the bead portion E ′ is lowered, or the sag of the metal gasket E is promoted by the repeated action of the pressing force on the outer edge portion E ″, and the sealing performance and durability are lowered. To come.
[0010]
In particular, when the exhaust port C ′ is provided in the side housing C, as shown in FIG. 8C, the distance between the exhaust port C ′ and the rotor housing B in the side housing C is short, and the bead portion in the metal gasket E Since E ′ and the outer edge E ″ receiving the pressing force from the rotor housing B are close to each other, the above phenomenon becomes remarkable.
[0011]
To solve this problem, it is considered that the side surface of the rotor housing B is retracted from the side surface of the side housing C so that the pressing force does not act on the metal gasket E even if the side surface of the rotor housing B protrudes. However, this is difficult to achieve for the following reasons.
[0012]
In other words, as shown in FIG. 9, in order to achieve an appropriate combustion stroke in the rotary piston engine, when mounting the mounting holes B1a and B1b for mounting a pair of upper and lower spark plugs on one side surface B1 of the rotor housing B, Since the hole shape changes along the machining direction or a strict setting of the tip position of the spark plug is required, high machining accuracy is required. For this reason, in this drilling process, the side surface B ′ opposite to the side surface B1 is usually used as the reference surface for processing. Therefore, it is necessary to make the side surface B ′ as flush as possible.
[0013]
On the other hand, when the intake manifold F is disposed on the upper side of the side surface B ′, the mounting flange provided on the intake manifold F is usually a flat plate, so that the rotor housing B and the side housing C are overlapped. The mating surfaces must be flush. Therefore, even at the lower part of the side surface B ′ to which the exhaust manifold D is to be attached, the mating surfaces of the rotor housing B and the side housing C must be flush with each other.
[0014]
In view of the above, the present invention has an object to provide a structure for attaching an exhaust manifold to a rotary piston engine that can maintain the sealing performance and durability of a metal gasket for a long period of time.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
[0016]
First, according to the first aspect of the present invention, an exhaust manifold is attached to a rotary piston engine in which an exhaust manifold is attached via a metal gasket to an exhaust port opened on a side surface of an engine body having a structure in which a rotor housing and a side housing are overlapped. Regarding the structure, the metal gasket has a structure in which a plurality of thin metal plates are laminated, and at least a thin plate in contact with the engine main body is swelled so as to be elastically deformable toward the engine main body along the inner peripheral edge of the opening corresponding to the exhaust port. A bead portion is provided, and an outer edge portion of the thin plate extends so as to overlap a side surface of another housing adjacent to the housing provided with the exhaust port, and the other housing The part where the thin plate overlaps is recessed inside the engine body And wherein the Rukoto.
[0017]
According to this invention, since the metal gasket has a structure in which a plurality of thin metal plates are laminated, not only can the gap between the engine main body and the exhaust manifold be adjusted, but also a metal gasket made of a single thin plate. Therefore, the degree of freedom of elastic and plastic deformation is increased, and the exhaust manifold can be expanded and contracted, and the sag thereof can be satisfactorily followed.
[0018]
Then, a step is generated on the side of the engine body where the exhaust manifold is attached. For example, even if the other housing protrudes toward the exhaust manifold, a concave portion is provided at a predetermined portion of the housing. The housing does not interfere with the outer edge of the thin plate on the engine body side. That is, as a result of avoiding the pressing to the outer edge portion of the thin plate by the projecting portion, a decrease in the crimping force at the bead portion that seals the periphery of the exhaust port, that is, a decrease in the sealing performance, is prevented. Durability is maintained well.
[0019]
Next, the invention according to
[0020]
According to this invention, the invention described in
[0021]
According to a third aspect of the present invention, in the mounting structure according to the first or second aspect, the housing provided with the exhaust port is a side housing made of cast iron, and another housing adjacent to the housing. Is a rotor housing made of aluminum alloy.
[0022]
Since the difference in thermal expansion coefficient between the two materials is large, in the case of long-time high-load continuous operation, etc., the pressing of the outer edge of the thin plate on the engine body side due to the protrusion of the rotor housing having a large thermal expansion coefficient is remarkable. As a result, there is a possibility that the deterioration of the sealing performance will become more apparent. The present invention is particularly effective for the engine body having such a configuration.
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, in the mounting structure according to any one of the first to third aspects, the metal gasket includes a seal portion that seals the periphery of each exhaust port, and these seal portions. It is comprised by the connection part to connect.
[0024]
According to this invention, the invention according to any one of
[0025]
According to a fifth aspect of the present invention, in the mounting structure according to the fourth aspect, the connecting portion of the metal gasket is a thin plate excluding a thin plate on the engine body side among a plurality of thin plates constituting the gasket. It is configured.
[0026]
According to the present invention, since the number of thin plates constituting the connecting portion is reduced, the metal gasket can be further reduced in weight as compared with the invention according to claim 4. In addition, since the outer edge of the thin plate on the engine body side has few portions extending in the direction of the side surface of another adjacent housing, the recessed portion provided in the housing can be reduced, and the housing can be manufactured easily. There are benefits.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an exhaust manifold mounting structure for a rotary piston engine according to an embodiment of the present invention will be described.
[0028]
The present invention is applied to a two-cylinder (two-rotor type) rotary piston engine. As shown in FIGS. 1 and 2, an
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
Further, first to sixth intake ports Z1 to Z6 are provided in a relatively upper part of the
[0033]
An
[0034]
Further, the
[0035]
The
[0036]
Next, the
[0037]
As shown in FIGS. 3 and 4, the
[0038]
Further, in the seal portion S ... S, secondary air corresponding to the bolt holes 3b ... 3b for fastening the engine
[0039]
And the
[0040]
That is, each
[0041]
And in the
[0042]
As described above, in the
[0043]
Further, since it is necessary to satisfactorily seal the circulation of the secondary air around the secondary air passage holes 3c... 3c, the
[0044]
Next, in order to explain the side structure of the engine
[0045]
First, FIG. 5A shows a
[0046]
5B, when the
[0047]
Here, the operation of the present embodiment will be described. First, when attaching the
[0048]
Also, when the
[0049]
Then, a step is formed on the side surface of the
[0050]
In particular, in the present embodiment, the
[0051]
Further, the
[0052]
The connecting portions J and J of the
[0053]
In the above embodiment, the
[0054]
Further, the metal gasket 4 having a full bead shape shown in FIG. 6 may be used in place of the cross-sectional shape of the bead portion instead of the half bead shape. The full bead-shaped
[0055]
In the above embodiment, the case where the front or
[0056]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a structure for mounting an exhaust manifold to a rotary piston engine that can maintain the sealing performance and durability of a metal gasket for a long period of time. For example, even if it protrudes to the exhaust manifold side due to continuous high load or the like for a long time, the protruding portion does not interfere with the thin plate constituting the metal gasket. The present invention is widely suitable for the technical field of engine exhaust purification.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing a structure for mounting an exhaust manifold to an engine body according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a reduced arrow view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a plan view of a metal gasket.
4 is an enlarged cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIGS. 5A and 5B are enlarged cross-sectional views showing an interposed state of a metal gasket, where FIG. 5A shows a state before fastening, and FIG. 5B shows a state after fastening.
6 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4 of a metal gasket having a bead portion having another cross-sectional shape.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing a conventional structure for mounting an exhaust manifold to an engine body.
FIG. 8 is a somewhat schematic enlarged cross-sectional view for explaining a problem in a conventional mounting structure, in which (a) is during tightening, (b) is after tightening, and (c) is after tightening. The state when a rotor housing protrudes is shown.
FIG. 9 is a schematic front view of a rotor housing.
[Explanation of symbols]
1 Engine body
2 Exhaust manifold
3,4 metal gasket
3a opening
11 Front side housing (side housing)
12 Front rotor housing (rotor housing)
12b, 12b ″, 14b recessed portion
13 Intermediate housing (side housing)
14 Rear rotor housing (rotor housing)
15 Rear side housing (side housing)
31-36, 41-46 Thin plate (metal thin plate)
31a-36a, 41a-46a Bead part
31b, 31b ″ extended portion (outer edge portion)
J connecting part
S Seal part
Y1 to Y3 1st to 3rd exhaust port
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