JP2000104545A

JP2000104545A - 複数の気筒を備えたエンジンの排気マニホールド

Info

Publication number: JP2000104545A
Application number: JP10270653A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Hataura; 潔畑浦; Jun Furuyama; 純古山; Hiroshi Mikumo; 博三雲; Manabu Miyazaki; 学宮▲崎▼
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】排気マニホールドをかさ張らせることなく、
排気干渉が低減できるようにする。【解決手段】排気マニホールド(７)は、１本の集合管
(16)に４本の支管(15)を接続してあり、各支管(15)をエ
ンジンの各気筒にそれぞれ接続してある。上記各気筒か
ら排出された排気ガスは、各支管(15)と集合管(16)とを
介して集合管(16)の出口部(８)から排出される。上記排
気マニホールド(７)は、支管(15)と集合管(16)との接続
部分(17)に排気案内部(20)を設けてあり、その排気案内
部(20)によって気筒から支管(15)へ流れ込んだ排気ガス
を集合管(16)の出口(８)側へ方向づけるようにしてあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの各気筒
に接続され、それらの気筒の燃焼室からの排気ガスを過
給機やマフラなどに導く排気マニホールドに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】上述の排気マニホールドは、各気筒にそ
れぞれ接続された支管と、それらの支管を接続した集合
管とから構成されている。そして、上記排気マニホール
ドでは、上記各気筒の燃焼室から排出された排気ガス
を、各支管を介して集合管に集合させたのち、その集合
管の出口に接続された過給機やマフラなどへ送り出して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記各気筒
は、所定の順番で排気行程が行われており、これによっ
て上記集合管には、所定の順番で各支管からの排気ガス
が流れ込むようになっている。ところが、多気筒エンジ
ンの場合には、１本の気筒から排気マニホールドへの排
気ガスの排出が終了する前に、他の気筒からの排気ガス
の排出が開始する。このため、上記１本の気筒から排出
された排気ガスが、未だ集合管に残留している間に他の
気筒からの排気ガスの排出が開始し、上記残留している
排気ガスの圧力によって上記他の気筒からの排気ガスの
排出が阻害される、いわゆる排気干渉を生じさせる。

【０００４】その対策としては、上記集合管を太くし、
さらに上記支管を長くすることで集合管内での排気ガス
の圧力があまり大きくならないようにして、上記排気干
渉を低減することが考えられる。ところが、その場合、
上記集合管が太くなり、さらに上記支管が長くなるた
め、排気マニホールドがかさ張ってしまい、エンジン全
体の小型化の妨げになってしまう。

【０００５】本発明は、排気マニホールドをかさ張らせ
ることなく、排気干渉が低減できるようにすることを目
的とする。また、本発明は、各気筒から支管と集合管と
を介して排気マニホールド外へ流れ出る排気ガスの流速
の均一化を図ることを目的とする。さらに、本発明は、
排気マニホールド外へ流れ出る排気ガスの流速の高速化
を図ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】[請求項１の発明]請求項
１の発明は、上記の目的を達成するために、例えば図１
から図５に示すように、次のように構成したものであ
る。１本の集合管(16)に接続した各支管(15)をエンジン
(１)の各気筒にそれぞれ接続し、各気筒から排出された
排気ガスを各支管(15)と集合管(16)とを介して排気マニ
ホールド(７)外へ排出するように構成した、複数の気筒
を備えたエンジンにおいて、支管(15)と集合管(16)との
接続部分(17)に排気案内部(20)を設け、排気案内部(20)
によって気筒から支管(15)へ流れ込んだ排気ガスを排気
マニホールド(７)の出口(８)側へ方向づけるように構成
したものである。

【０００７】[請求項２の発明]また、請求項２の発明
は、上記請求項１の発明の構成において、さらに次のよ
うに構成したものである。支管(15)と集合管(16)との接
続部分(17)は、支管側部分(22)の通路断面積と、集合管
側部分(21)の通路断面積とが等しくなるように構成して
ある。

【０００８】[請求項３の発明]さらに、請求項３の発明
は、上記請求項１又は２の発明の構成において、さらに
次のように構成したものである。支管側部分(22)の通路
断面積は、支管(15)の入口(23)の開口面積よりも小さく
なるように構成してある。

【０００９】

【作用】［請求項１］上記請求項１の発明は、例えば図
１から図５に示すように、次のように作用する。即ち、
排気行程の際には、気筒から排出された排気ガスが、そ
の気筒に接続された支管(15)を介して、その支管(15)と
集合管(16)との接続部分(17)へ向かう。そして、上記排
気ガスは、排気案内部(20)によって排気マニホールド
(７)の出口(８)側へ方向づけられる。これにより、上記
排気ガスは、排気マニホールド(７)の出口(８)側へ向け
て集合管(16)を乱れることなく迅速に流れる。

【００１０】［請求項２］上記請求項２の発明は、上記
請求項１の発明の作用に加えて、さらに次のように作用
する。１本の気筒から排出された排気ガスは、その気筒
に接続された支管(15)から、支管(15)と集合管(16)との
接続部分(17)へ向かい、その接続部分(17)での支管側部
分(22)を通ることで所定の流速になって集合管(16)へ流
れ込む。

【００１１】一方、他の気筒から排出されて集合管(16)
を流れている排気ガスは、上記接続部分(17)での集合管
側部分(21)を通り抜けるが、その集合管側部分(21)の通
路断面積が上記支管側部分(22)の通路断面積に等しいこ
とにより、上記１本の気筒から排出されて上記支管側部
分(22)を通り抜けた排気ガスと流速が等しくなる。これ
により、各気筒からそれぞれ排出された排気ガスは、排
気マニホールド(７)の出口(８)側から流れ出る際には流
速が均一になっている。

【００１２】［請求項３］上記請求項３の発明は、上記
請求項１又は２の発明の作用に加えて、さらに次のよう
に作用する。支管(15)と集合管(16)との接続部分(17)で
の支管側部分(22)の通路断面積を、支管(15)の入口(23)
の開口面積よりも小さくしてあることにより、気筒から
排出されて支管(15)の入口(23)へ流れ込んだ排気ガス
は、支管側部分(22)を通り抜けることで流速が高まる。

【００１３】

【発明の効果】［請求項１］上記請求項１の発明は、上
記のように構成され作用することから次の効果を奏す
る。気筒から排出された排気ガスが、排気案内部によっ
て排気マニホールドの出口側へ方向づけられるので、上
記排気ガスは、排気マニホールドの出口側へ向けて集合
管を迅速に流れる。つまり、上記排気ガスが、排気マニ
ホールドの出口側へ確実に向かう分だけ、排気ガスの流
速を排気マニホールドの出口まで高く維持でき、これに
よって排気ガスが集合管に残留する期間が短くなり、排
気干渉が生じにくくなる。しかも、排気案内部を設ける
だけで排気マニホールドの集合管を太くしたり、支管を
長くしなくても上記排気干渉の防止を得ることができる
ので、排気マニホールドの大型化を招くことなく、上記
排気干渉を防止できる。また、排気ガスの流速を排気マ
ニホールドの出口まで高く維持できるので、気筒からの
排気ガスの排出を迅速に行えて体積効率の向上を図れ
る。

【００１４】［請求項２］上記請求項２の発明は、上記
のように構成され作用することから次の効果を奏する。
各気筒からそれぞれ排出された排気ガスは、排気マニホ
ールドの出口側から流れ出る際には流速が均一になって
いるので、その排気マニホールドの出口側に過給機のタ
ービン部を接続した場合には、その過給機のタービンの
回転をほぼ一定にでき、これによって燃焼室へ安定した
給気を行えて、エンジン出力の安定化が図れる。

【００１５】［請求項３］上記請求項３の発明は、上記
のように構成され作用することから次の効果を奏する。
支管と集合管との接続部分での支管側部分の通路断面積
が、支管の入口の開口面積よりも小さいので、気筒から
排出されて支管の入口へ流れ込んだ排気ガスは、上記支
管側部分を通り抜けることで流速が高まる。従って、上
述のように排気マニホールドの出口側に過給機のタービ
ン部を接続した場合には、その過給機のタービンの回転
を高回転化できて、燃焼室への過給圧を大きくできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる複数の気筒
を備えたエンジンの排気マニホールドの実施の一形態に
ついて図１から図５を用いて説明する。なお、この実施
の形態では４気筒エンジンを例にして説明する。図１
(Ａ)は上記排気マニホールドを排気ポート側から見た平
面図、図１(Ｂ)は図１(Ａ)中のＢ−Ｂ線矢視断面図であ
る。図２は上記エンジンの側面図、図３は上記エンジン
の上面図である。図４は図１(Ｂ)中のIV−IV線矢視断面
図、図５は上記排気マニホールドの出口を見た図であ
る。

【００１７】上記エンジン(１)は、図２に示すように、
シリンダブロック(２)の上部にシリンダヘッド(３)を組
み付けてあり、そのシリンダヘッド(３)の上部にヘッド
カバー(４)を組み付けてある。また、上記シリンダブロ
ック(２)の下側にはオイルパン(５)を組み付けてあり、
上記エンジン(１)の後方には過給機(９)を組み付けてあ
る。一方、上記シリンダヘッド(３)には、図３に示すよ
うに、吸気マニホールド(６)と排気マニホールド(７)と
をそれぞれ連結してあり、上記吸気マニホールド(６)の
出口側には、図示しない吸気ポートと吸気弁とを順に介
して気筒内の燃焼室を連通してある。

【００１８】また、上記排気マニホールド(７)の入口側
には、図示しない排気ポートと排気弁とを順に介して上
記燃焼室を連通してあり、その排気マニホールド(７)に
設けた集合管(16)の出口部(８)に、上記過給機(９)のタ
ービン部(11)の入口側を連結してある。その過給機(９)
のタービン部(11)の出口側には、マフラ(図示せず)を連
結してあり、その過給機(９)のコンプレッサ部(12)の入
口側には、エアクリーナ(図示せず)を連結してある。そ
の過給機(９)のコンプレッサ部(12)の出口側には、通気
管(13)を介して上記吸気マニホールド(６)の入口側を連
結してある。

【００１９】上記排気マニホールド(７)は、図１(Ａ)
(Ｂ)に示すように、次のように構成される。即ち、上記
排気マニホールド(７)は、上記集合管(16)と、４本の支
管(15)とによって構成されており、それらの各支管(15)
の入口部(23)を上記エンジン(１)の各気筒の排気ポート
にそれぞれ接続してある。なお、上記集合管(16)の出口
部(８)にはフランジを設けてあり、そのフランジを介し
て上記過給機(９)のタービン部(11)の入口側を連結して
ある。一方、排気マニホールド(７)内での各支管(15)と
集合管(16)との接続部分(17)には、排気案内部(20)をそ
れぞれ設けてある。その排気案内部(20)は、上記支管(1
5)の前縁部[図１(Ｂ)中では左側部分]から後方[図１
(Ｂ)中では右方]へ向けて斜めに延びている。そして、
上記排気案内部(20)によって、上記気筒の排気ポートか
ら上記支管(15)へ流れ込んだ排気ガスを、上記集合管(1
6)の出口部(８)へ方向づけるようにしてある。

【００２０】また、上記接続部分(17)は、上記排気案内
部(20)によって集合管側部分(21)の通路断面積と、支管
側部分(22)の出口の通路断面積とがほぼ等しくなるよう
に構成してある。さらに、上記支管側部分(22)の通路断
面積は、上記支管(15)の入口(23)の開口面積よりも小さ
くなるように構成してある。なお、上記集合管(16)は、
出口部(８)に向かうに従って通路断面積が大きくなって
おり、その集合管(16)の出口部(８)の開口(25)で通路断
面積が最大になっている[図５参照]。

【００２１】上述のように排気マニホールド(７)を構成
したことにより、次の作用・効果を得ることができる。
即ち、上記エンジン(１)の各気筒は、所定の順番で排気
行程が行われており、上記排気マニホールド(７)は、所
定の順番で支管(15)から集合管(16)へ排気ガスが流れ込
む。

【００２２】そして、例えば、最も前側の気筒が排気行
程の際には、その気筒から排出された排気ガスが、図１
(Ｂ)中の左端の支管(15)を介して集合管(16)へ流れ込ん
で上記接続部分(17)へ向かう。その際、上記排気ガス
は、上記接続部分(17)での集合管側部分(21)の通路断面
積が小さくなっていることで、所定の流速に高まり、そ
の状態で集合管(16)の出口部(８)へ流れ、そのまま過給
機(９)のタービン部(11)へ流れ込む。すると、上記過給
機(９)のタービンが高回転してコンプレッサが回転駆動
され、圧縮空気が吸気マニホールド(６)へ送られる。

【００２３】また、例えば、前側から２番目の気筒が排
気行程の際には、その気筒から排出された排気ガスが、
図１(Ｂ)中の左側から２番目の支管(15)を介して上記接
続部分(17)へ向かう。すると、上記排気ガスが、上記支
管(15)及び上記排気案内部(20)の傾斜に沿って集合管(1
6)の出口部(８)側へ方向づけられるとともに、上記接続
部分(17)での支管側部分(22)の通路断面積に応じて、上
記所定の流速に高まった状態で集合管(16)へ流れ込む。
つまり、上記２番目の気筒からの排気ガスの集合管(16)
での流速は、上記集合管側部分(21)を通り抜けた最前端
の気筒からの排気ガスの流速とほぼ等しくなる。

【００２４】同様に、前側から３番目及び４番目の気筒
から支管(15)へ排出された排気ガスは、上記接続部分(1
7)での支管側部分(22)を通り抜けることで、上記所定の
流速に高まった状態で集合管(16)へ流れ込む。これによ
り、上記３番目及び４番目の気筒からの排気ガスの集合
管(16)での流速も、上記集合管側部分(21)を通り抜けた
最前端の気筒からの排気ガスの流速とほぼ等しくなる。
このように、各気筒からの排気ガスは、その流速が高く
なるうえ、集合管(16)を介して過給機(９)のタービン部
(11)へ流れ込む際の流速がほぼ均一化されるので、上記
過給機(９)のタービンは、高速、且つ、ほぼ一定速度で
回転することができる。

【００２５】なお、上記エンジン(１)としては、ガソリ
ンエンジンであってもよく、あるいはディーゼルエンジ
ンなどであってもよい。また、上記説明では、４気筒エ
ンジンを例にしたが、これに限られるものではなく、本
発明にかかる排気マニホールド(７)は、２気筒以上のエ
ンジンであれば適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる複数の気筒を備えたエンジンの
排気マニホールドの実施の一形態を示すものであり、図
１(Ａ)は上記排気マニホールドを排気ポート側から見た
平面図、図１(Ｂ)は図１(Ａ)中のＢ−Ｂ線矢視断面図で
ある。

【図２】上記エンジンの側面図である。

【図３】上記エンジンの上面図である。

【図４】図１(Ｂ)中のIV−IV線矢視断面図である。

【図５】上記排気マニホールドの出口を見た図である。

【符号の説明】

１…エンジン、７…排気マニホールド、８…排気マニホ
ールドの出口部、15…排気マニホールドの支管、16…排
気マニホールドの集合管、17…支管と集合管との接続部
分、20…排気案内部、21…上記接続部分での集合管側部
分、22…上記接続部分での支管側部分、23…支管の入
口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三雲博大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ堺製造所内 (72)発明者宮▲崎▼ 学大阪府堺市石津北町64 株式会社クボタ堺製造所内Ｆターム(参考） 3G004 AA09 BA03 DA01 DA21 3G031 AA11 AA17 AB05 AC01 AD07 CA05 DA28 HA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１本の集合管(16)に接続した各支管(15)
をエンジン(１)の各気筒にそれぞれ接続し、上記各気筒
から排出された排気ガスを上記各支管(15)と上記集合管
(16)とを介して上記排気マニホールド(７)外へ排出する
ように構成した、複数の気筒を備えたエンジンにおい
て、上記支管(15)と上記集合管(16)との接続部分(17)に排気
案内部(20)を設け、その排気案内部(20)によって上記気
筒から上記支管(15)へ流れ込んだ排気ガスを上記排気マ
ニホールド(７)の出口(８)側へ方向づけるように構成し
た、ことを特徴とする複数の気筒を備えたエンジンの排気マ
ニホールド。
【請求項２】請求項１に記載の複数の気筒を備えたエ
ンジンの排気マニホールドにおいて、前記支管(15)と前記集合管(16)との接続部分(17)は、支
管側部分(22)の通路断面積と、集合管側部分(21)の通路
断面積とが等しくなるように構成してある、ことを特徴とする複数の気筒を備えたエンジンの排気マ
ニホールド。
【請求項３】請求項１又は２に記載の複数の気筒を備
えたエンジンの排気マニホールドにおいて、前記支管側部分(22)の通路断面積は、前記支管(15)の入
口(23)の開口面積よりも小さくなるように構成してあ
る、ことを特徴とする複数の気筒を備えたエンジンの排気マ
ニホールド。