JP2000034956A - 内燃機関用吸気装置 - Google Patents
内燃機関用吸気装置Info
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Abstract
の問題を引き起こすことなくヒータを配置する内燃機関
用吸気装置を提供する。 【解決手段】 多気筒式内燃エンジン用の吸気装置は、
複数のエンジンシリンダに共通のプレナムチャンバ20
と、該プレナムチャンバ20内に開口して周囲空気を該
プレナムチャンバ内に供給する取入れダクト22とを有
する吸気マニホールド18を備えてなる。上記取入れダ
クト22から上記プレナムチャンバに進入する空気の少
なくとも一部の経路内においてプレナムチャンバ20内
には電気ヒータ26が配置される。
Description
入システムとしての内燃機関用吸気装置に関するもので
ある。
にヒータを含めることは、特に寒冷周囲条件下での冷機
起動時間および作動間における白煙を減少する上で極め
て有用である。
入システム中へのヒータの位置決めは、収納上の問題を
呈する。と言うのも、それは他の構成要素と干渉し得る
と共に、吸気マニホールドの上方においてエンジンアセ
ンブリの高さを増加し易いからである。これに加え、空
気取入システム中のヒータの配置によっては、ヒータが
過熱個所を発生させてその信頼性を損なうこともある。
米国特許第5595164号の、特に図1には、取入口
102と直列な長寸加熱要素26の部分を、取入口10
2から離間された要素26の両端部よりも低温にする、
という空気の不均一配分の例を示している。結果とし
て、長寸加熱要素26の両端の過熱により該要素26の
使用寿命は短くなる。
とも緩和するという観点により、本発明は、複数のエン
ジンシリンダに対して連通可能なプレナムチャンバと、
該プレナムチャンバに開口して該プレナムチャンバに周
囲空気を供給する取入れダクトと、を画成する吸気マニ
ホールドと;上記取入れダクトから上記プレナムチャン
バに進入する空気の少なくとも相当の部分の経路内とな
るべく上記プレナムチャンバ内に位置せしめられた加熱
要素手段を有するヒータとを備えてなる多気筒式内燃エ
ンジン用の吸気システムを提供する。
ドのプレナムチャンバ内に配置されることから、ヒータ
は吸気ポートに近接せしめられると共に加熱された空気
は燃焼室に到達する前に冷却されない、という利点が得
られる。これに加え、その配置は取入れダクトの口部に
おけるものであることから、吸入空気の全てでは無くて
も殆どはヒータに露出され、ヒータ温度が低くても最大
限のエネルギ伝達が行われる。
されたヒータアセンブリを必要としないので収納条件も
改善する。すなわち、外部へ付加する代わりに上記ヒー
タは吸気マニホールドのプレナムチャンバ内に収納され
ることから付加的なスペースをほとんど又は全く取らな
い。
およびガスケットを必要としないことから、本発明の吸
気システムはコストを削減すると共に、不適切にシール
されたヒータブロックを介してエンジンの吸気マニホー
ルドに未計量かつ未濾過の空気が進入するリスクを排除
する。
素に対する電気接続をも提供するボルトにより上記吸気
マニホールドの壁部に取付けられる。
の定格を有する中央タップを有する抵抗要素である。こ
のようにして、同一のヒータが12Vまたは24Vの電
源を有する車両で使用され得る。上記両半体は特に、1
2V電源の場合には供給電圧に対して電気的に並列に接
続され、24V電源の場合には供給電圧に対して相互に
直列に接続される。12V/24Vが最も一般的ではあ
るが、この配置構成は任意の倍電圧用途と互換性を有す
る。
の吸気ポートに亙り延在する口部を有すると共に、ヒー
タもまた複数個のエンジンシリンダの吸気ポートに亙り
延在するのが望ましい。
部は3個のエンジンシリンダの吸気ポートに亙り延在す
ると共にヒータは2個のエンジンシリンダの吸気ポート
に亙り延在するのが好適である。一方、4気筒エンジン
の場合、取入れダクトの口部およびヒータは両者共に2
個のエンジンシリンダの吸気ポートに亙り延在するのが
好適である。この様にして、同一のヒータが4気筒エン
ジンおよび6気筒エンジンにおいて使用され得る。
てのシリンダの吸気ポートに重なり、該チャンバの深さ
はそのひとつの長辺から他方の長辺に傾斜し、取入れダ
クトの口部はプレナムチャンバの深底側内に開口すべく
配置されるのが好都合である。
気装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
図1に示すように、多気筒式レシプロディーゼルエンジ
ン10は、シリンダブロック12、シリンダヘッド14
及びロッカーカバー(バルブカバー)16を備えてい
る。この吸気マニホールド18は、シリンダヘッド14
上に直接にボルト締めされ、吸気ポート上に重なってい
る。計量された燃料をエンジン10に対して供給するイ
ンジェクタ9を備えた燃料ライン7は、シリンダヘッド
14に沿って延在する。エンジンの他側では、排気マニ
ホールド(図示省略)が排気ポートと連通している。上
記エンジンは従来の設計態様ともされ得ることから、そ
の説明は省略する。
りベルト駆動される付属装置11を含む。共通ベルト1
3は、エンジンクランク軸用プーリ15に接続されてい
る。別の付属装置17は、エンジンクランク軸(図示省
略)からの伝動装置(図示省略)により駆動される。付
属装置11、17は、その他のエンジン外部構成要素に
含められるものであり、シリンダブロック12、シリン
ダヘッド14およびロッカーカバー16の容積以上にエ
ンジン10全体の容積を相当に増大させてしまう。
技術に示されたごとく、吸気マニホールド18とエンジ
ンシリンダヘッドとの間にヒータを載置することにより
吸入空気を加熱することが知られている。しかしなが
ら、上述のように、かかるヒータは多くの短所を有して
いる。と言うのも、それは嵩高い付属装置の残余空間に
詰め込まれねばならないからである。本発明によれば、
図2乃至図4を参照して以下に記述されるごとく、吸気
マニホールド18のプレナムチャンバ内にコンパクトで
効率的なヒータが配備される。
ニホールド18は、外辺フランジ19と、外辺フランジ
19の一側(図2での手前側)で突出する一体的な長寸
の側壁21とを備えたアルミニウム鋳造体である。外辺
フランジ19の他側(図2での奥側)と側壁21との間
には、一体的な頂壁23が延在して両者を連結してい
る。一体的な三角形状の端壁25、27は、両端部を覆
うことにより長寸プレナムチャンバ20を画成する。吸
気マニホールド18のプレナムチャンバ20の長辺側の
長さは、実質的に全ての(例えば6個の)エンジンシリ
ンダの吸気ポートに重なるごときサイズとされる。特に
図1に示されるごとく、吸気マニホールド18は、シリ
ンダヘッド14上に配置されると共に押えネジ29によ
り該シリンダヘッド14に締着されていることから、頂
壁23は、エンジン10の中心に向けて下方(図1にお
ける下側)に傾斜している。これは、燃料ライン7およ
びインジェクタ9に対するクリアランスを許容するもの
である。同時に、突出する側壁21は適切な高さを提供
することにより、取入れダクト22から吸気マニホール
ド18への空気流の円滑な遷移を許容する。
の一体的部分として図示されているが、当業者であれ
ば、取入れダクト22が吸気マニホールド18に固定さ
れた別体の構成要素として提供され得ることは明らかで
ある。取入れダクト22は、上流の略筒状の取入れ部分
31を有するが、該取入れ部分31は、空気フィルタ、
過給器、または後部冷却器などの適宜なものに接続され
た適宜な導管(図示省略)に接続されている。取入れ部
分31は遷移部分33に至り、空気流を約90°回転さ
せると共に、流路断面を円形から矩形吐出口24(特に
図3参照)へと変化させるが、吐出口24の短辺の長さ
は、突出する側壁21の高さ寸法よりも僅かに短く、か
つ、吐出口24の長辺は吸気マニホールド18の約半分
の長さであることから、本実施形態においては3個のエ
ンジンシリンダの吸気ポート上に延在している。
空気の実質的な流路においてプレナムチャンバ20内に
固定されると共に、取入れダクト22の吐出口24の幅
の約3分の2にわたって延在している。すなわち、加熱
要素(ヒータ)26は、取入れダクト22の吐出口24
の幅全体にわたって延在するものではない。と言うの
も、それは4気筒エンジンおよび6気筒エンジンの両者
に使用可能なように設計されているからである。4気筒
エンジンに使用されるとき、上記加熱要素26は、取入
れダクト22の吐出口24全体にわたって延在する。図
3に示すように、6気筒エンジンに使用される吸気マニ
ホールド18の場合、加熱要素26は、取入れ用のプレ
ナムチャンバ20内を通過する空気の均一配分を行うべ
く、諸条件効果などに十分配慮して位置が決定される。
これは、取入れ部分31から吐出口24へと約90°の
角度の遷移を行う空気の慣性により、空気はむしろ吐出
口24の遠端に向けて流れるからである。また、従来技
術の長寸要素とは異なり、加熱要素26はコンパクト
で、プレナムチャンバ20に進入する空気の相当の部分
を受け持つことができる。
流がそれらの両側面上を円滑に通過すべく取付けられた
二つのリボン状抵抗要素40、42を有する電気ヒータ
である。抵抗要素40は、複数の平行流路を形成すべく
包旋形(convoluted shape)に形成されている。抵抗要
素42も同様に形成されている。抵抗要素40、42
は、外方に突出した取付フランジ61、63を夫々有す
る一対の成形ハウジング60、62内に保持される。ネ
ジ32、28は、これら取付フランジ61、63を貫通
して延在することによりハウジング60、62を共に保
持する。また、ハウジング60、62は、抵抗要素4
0、42を所定位置に保持する、略チャネル形状の断面
を持つ対の側壁64、66を有している。ハウジング6
0、62内には、適切な電気絶縁要素(図示省略)が配
備され、抵抗要素40、42がハウジング60、62に
接触しないように保持している。この電気絶縁要素は、
抵抗要素40、42の包旋を受止する一連の凹所を有す
る。ネジ32、28をハウジング60の取付フランジ6
1から電気絶縁すべく、取付フランジ61の両側のネジ
上には一対の絶縁ワッシャ68、70が配備されてい
る。2個の絶縁ワッシャ68、70とは別体的に、また
はその一方と一体的な絶縁スリーブ(図示省略)は、ネ
ジ32、28の外径と取付フランジ61の縁部との間を
軸方向に延在する。
て取付フランジ61を挟持する。ナット71は、抵抗要
素40、42の端部に接して該端部に電気接触する。ハ
ウジング62に対する電気絶縁も同様に、ネジ32、2
8上に延在する絶縁ワッシャ72および長寸の電気絶縁
用筒状要素74により行われる。筒状要素74は、取付
フランジ63を貫通延伸することにより、それらをネジ
32、28から絶縁する縮径部分(図示省略)を有して
いる。筒状要素74は、吸気マニホールド18の頂部の
厚さと等しい軸方向長さを有することから、図2および
図3に示されたごとく、ネジ28、32が取入れダクト
22の吐出口24近傍の適切な孔を貫通延伸するときに
ネジ28、32は取入れダクト22から電気絶縁され
る。ネジ32、28上には、吸気マニホールド18の外
側に対する絶縁ワッシャ73が位置せしめられる。ナッ
ト75は、ネジ32、28上に螺着されて加熱要素26
を所定位置に保持する。ネジ32上には導電性帯片78
が位置せしめられると共に、ナット75により所定位置
に保持される。帯片78は電源への接続を提供すると共
に、ネジ28は電源の他極への接続を提供する。
2は、ネジ30と電気的に結合されるが、ネジ30もま
た、吸気マニホールド18の頂部の厚さと等しい軸方向
長さを有する筒状要素80を含む絶縁要素によりハウジ
ング62から電気絶縁されることから、ネジ30は、ネ
ジ28、32に対する各孔の中間の適宜な孔を貫通延伸
するときに、吸気マニホールド18から電気絶縁され
る。ナット82と吸気マニホールド18との間には、電
気絶縁ワッシャ52が配備される。
熱要素26の配備により、12Vおよび24Vの電源に
より同一の加熱要素を使用することができる。24V電
源の場合には、供給電圧は単にネジ28、32にわたっ
て印加される一方、12V電源の場合には、ネジ30が
電源の一方の端子に接続されると共に、ネジ28、32
が他方の端子に接続される。
に対して電力が供給される。加熱要素26により生成さ
れた熱のほとんどは、吸入空気の加熱に使用され、熱伝
導による損失はほとんどない。更に、空気は加熱された
後でエンジンシリンダに対して直接的に進入し、その熱
の損失は無い。したがって、電気エネルギは効率的に使
用される。
タ)は吸気マニホールド18のプレナムチャンバ20内
に配置されることから、ヒータはエンジンの吸気ポート
に近接せしめられると共に、加熱された空気はエンジン
シリンダに到達する前にそれほど冷えない、という利点
が得られる。これに加え、その配置は取入れダクト22
の吐出口24におけるものであることから、吸入空気の
すべてではなくても、ほとんどはヒータにさらされ、ヒ
ータ温度が低くても最大限のエネルギー伝達が行われ
る。
付加されたヒータアセンブリを必要としないので収納条
件も改善する。すなわち、外部へ付加する代わりに、上
記ヒータは吸気マニホールド18のプレナムチャンバ2
0内に収納されることから、付加的なスペースをほとん
ど又は全く必要としない。更に、ヒータに対する別体的
なハウジングおよびガスケットを必要としないことか
ら、本実施形態の吸気装置はコストを削減すると共に、
不適切にシールされたヒータブロックを介してエンジン
の吸気マニホールドに未計量かつ未濾過の空気が進入す
るというリスクを排除する。
料ライン7およびインジェクタ9に対する適切なクリア
ランスを許容する一方、側壁21は、取入れダクト22
に対する適切な高さを許容する。
を備えたエンジンの概略図である。
外面側から見た斜視図である。
内面側から見た斜視図である。
視図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 複数のエンジンシリンダに対して連通可
能なプレナムチャンバ(20)と、該プレナムチャンバ(20)
に開口して該プレナムチャンバ(20)に周囲空気を供給す
る取入れダクト(22)とを画成する吸気マニホールド(18)
を備える多気筒式内燃エンジン(10)に用いられる内燃機
関用吸気装置であって、上記取入れダクト(22)から上記
プレナムチャンバ(20)に進入する空気が実質的に流れる
下流側の経路内で上記プレナムチャンバ(20)内に位置せ
しめられた加熱要素手段(40,42)を有するヒータ(26)を
備えてなることを特徴とする内燃機関用吸気装置。 - 【請求項2】 上記エンジン(10)は、複数のシリンダを
直列配置したものであり、上記吸気マニホールド(18)
は、上記シリンダのすべてに実質的に重なるように長寸
化され、該吸気マニホールド(18)の一端に上記取入れダ
クト(22)が位置することを特徴とする請求項1に記載の
内燃機関用吸気装置。 - 【請求項3】 上記吸気マニホールド(18)は、上記エン
ジン(10)への取付面から所定幅をもって延在する長寸の
側壁(21)と、該側壁(21)に接続する一側縁と上記取付面
に向けて延伸する他側縁とを有する長寸の頂壁(23)と、
上記側壁(21)及び上記頂壁(23)の間で上記取付面から延
在する略三角形状の一対の端壁(25,27)とを備えてなる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関用吸
気装置。 - 【請求項4】 上記取入れダクト(22)は、上記側壁(21)
の一端側に接続されることを特徴とする請求項3に記載
の内燃機関用吸気装置。 - 【請求項5】 上記吸気マニホールド(18)は、実質的に
上記取付面内に位置せしめられた外辺フランジ(19)を更
に備えてなることを特徴とする請求項3又は4に記載の
内燃機関用吸気装置。 - 【請求項6】 上記取入れダクト(22)は、上記吸気マニ
ホールド(18)の側壁(21)において上記プレナムチャンバ
(20)の取入れ口を形成する略矩形の開口部(24)を有し、
該開口部(24)の長さは、上記プレナムチャンバ(20)の長
さの約半分であり、かつ、上記ヒータ(26)は、上記開口
部(24)から吐出される空気の流路内に位置せしめられる
ことを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載
の内燃機関用吸気装置。 - 【請求項7】 上記エンジン(10)は6気筒であるととも
に、上記ヒータ(26)は、上記開口部(24)の長さの一部に
わたって延在し、これにより6気筒より少ないシリンダ
を有するエンジンにも使用可能であることを特徴とする
請求項6に記載の内燃機関用吸気装置。 - 【請求項8】 上記取入れダクト(22)は、上記吸気マニ
ホールド(18)の長辺方向に略平行な方向において空気流
を受入れる矩形の開口部(24)を有し、これにより上記空
気流は上記吸気マニホールド(18)内で約90度回転する
ものであり、上記取入れダクト(22)の取入れ部分(31)か
ら最遠位置側における上記開口部(24)の一部に上記加熱
要素手段(40,42)が取付けられ、実質的に全ての空気が
慣性により上記加熱要素手段(40,42)上に導かれること
を特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の内
燃機関用吸気装置。 - 【請求項9】 上記頂壁(23)に上記ヒータ(26)を取付け
る手段(28,32)を更に備えてなることを特徴とする請求
項3乃至8に記載の内燃機関用吸気装置。 - 【請求項10】 上記取付け手段は、上記ヒータ(26)に
接続されるとともに上記頂壁(23)を貫通延伸する少なく
とも2個の螺条付き要素(28,32)を備えることを特徴と
する請求項9に記載の内燃機関用吸気装置。 - 【請求項11】 上記螺条付き要素(28,32)は、上記ヒ
ータ(26)に対して電気接続されるとともに上記頂壁(23)
とは電気絶縁されることを特徴とする請求項10に記載
の内燃機関用吸気装置。 - 【請求項12】 上記ヒータ(26)は、略チャネル形状の
断面を形成する側壁(66,64)を有するとともに、対向す
る取付フランジ(61,63)を有し、かつ、略矩形の開口を
両者間に形成すべく位置せしめられた上下の成形ハウジ
ング(62,60)と、上記略矩形開口を通る空気流が当該リ
ボン状包旋形抵抗要素(40,42)の両側面上を円滑に通過
すべく、上記ハウジング(62,60)の間に位置せしめられ
た少なくとも一個のリボン状包旋形抵抗要素(40,42)
と、該抵抗要素(40,42)を上記成形ハウジング(62,60)か
ら電気絶縁する手段とを備えてなることを特徴とする請
求項1乃至11のいずれか1項に記載の内燃機関用吸気
装置。 - 【請求項13】 上記抵抗要素(40,42)を電源に電気接
続する手段を更に備え、該電気接続手段は、上記抵抗要
素(40,42)の両端と上記取付フランジ(61,63)とを貫通延
伸する螺条付き導電要素(28,32)と、該導電要素(28,32)
を上記取付フランジ(61,63)から電気絶縁する手段(68,7
0)とを備えてなることを特徴とする請求項12に記載の
内燃機関用吸気装置。 - 【請求項14】 上記導電要素(28,32)は、上記抵抗要
素(40,42)及び上記成形ハウジング(60,62)を取付けるた
めの上記吸気マニホールド(18)の開口を貫通延伸し、上
記吸気マニホールド(18)から上記導電要素(28,32)を電
気絶縁する手段(72,74)を更に備えてなる請求項13に
記載の内燃機関用吸気装置。 - 【請求項15】 上記ヒータ(26)は、ボルト、リベッ
ト、または、該ヒータ(26)の上記加熱要素手段(40,42)
に対する電気接続も提供する他の締着手段により上記吸
気マニホールド(18)に取付けられることを特徴とする請
求項1乃至14のいずれか1項に記載の内燃機関用吸気
装置。 - 【請求項16】 上記ヒータ(26)は、中央タップ(30)を
有するとともに、直列の2個の半体の各々が定格抵抗/
電圧の半分を有する抵抗要素であることを特徴とする請
求項1乃至15のいずれか1項に記載の内燃機関用吸気
装置。 - 【請求項17】 6気筒のエンジンに対し上記矩形の開
口部(24)は3個のエンジンシリンダの吸気ポート上に延
在するとともに、上記ヒータ(26)は2個のエンジンシリ
ンダの吸気ポート上に延在する一方、4気筒エンジンの
場合は、上記開口部(24)及び上記ヒータ(26)の両者は2
個のエンジンシリンダの吸気ポート上に延在することを
特徴とする請求項7乃至16のいずれか1項に記載の内
燃機関用吸気装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB9814083A GB2338987A (en) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | I.c. engine intake air system with electric heater inside manifold |
GB9814083:3 | 1998-06-30 |
Publications (2)
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