JP2003074357A - 吸気マニホールド - Google Patents

吸気マニホールド

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JP2003074357A
JP2003074357A JP2001264118A JP2001264118A JP2003074357A JP 2003074357 A JP2003074357 A JP 2003074357A JP 2001264118 A JP2001264118 A JP 2001264118A JP 2001264118 A JP2001264118 A JP 2001264118A JP 2003074357 A JP2003074357 A JP 2003074357A
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多気筒内燃機関における各気筒間のスワール
を均一化する。 【解決手段】 吸気マニホールド4の吸気集合部6aか
ら各気筒8a〜8dに向けて吸気を分配する複数の吸気
分岐通路7a〜7dにおいて、シリンダヘッド2側の吸
気ポート9a〜9dとの連結部であって吸気分岐通路側
に、それぞれ対応する気筒の中央側に向けて曲げられた
曲成部10a〜10dを設け、吸気集合部の吸気導入部
から遠い気筒に連結されたもの程曲成部の曲率を大きく
する。 【効果】 曲成部により吸気の最大流速部分を気筒の中
央側に指向させることができると共に、吸気導入部から
の遠近に応じて吸気分岐通路における曲成部の気筒中央
側に向かう曲率を変えることにより、比較的最大流速値
が低い吸気導入部から遠いものにおけるスワールの強さ
を高く維持させることができ、スワールの強さを略均一
にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒内燃機関に
適する吸気マニホールドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、内燃機関において吸気行程にお
いて気筒内にスワールを発生させて、薄い混合気でも濃
い着火部分を発生させるようにして、低燃費性能、低公
害化などを可能にしたものがある。
【0003】また、例えば特開平11−350936号
公報に開示されているように、多気筒内燃機関における
各気筒間のスワールの均等化を図るようにしたものがあ
る。これは、気筒列方向に沿って長手に設けられた吸気
集合部を有するサイドフロー型吸気マニホールドであっ
て、吸気集合部の吸気導入部から最も遠い気筒内におけ
るスワールの吸気導入部に近い他の気筒内のスワールに
対する比(スワール比)を同程度にするように、吸気マ
ニホールドから吸気ポートに向かう吸気主流の流入角度
を小さくさせる凸部を吸気ポート入り口近傍に設けたも
のである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の構造のものにあっては、吸気通路内に突出する凸部
を設けていることから、吸入空気に対する吸気抵抗とな
るものであり、吸気効率が悪くなるというという問題が
ある。
【0005】また、吸気マニホールドのポートの断面形
状を吸気分岐管の曲がりの内側を外側に対して大きくす
るようにして、吸入空気の流速分布を均一にするように
したものがある(例えば特開平6−307304号・特
開平7−247928号公報)。しかしながら、各気筒
毎の吸気分岐通路の形状違いや、吸気マニホールドの集
合部からポートに入る部分で各気筒毎に流速分布が異な
ることなどのため、ポートで流速分布を均一にしても気
筒間にてスワール値にばらつきが生じて、排気や燃費が
悪化するという問題がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決し
て、多気筒内燃機関における各気筒間のスワールを均一
化するために、本発明に於いては、多気筒内燃機関の各
気筒(8a〜8d)に吸気を送るべく、気筒列に沿って
長手に設けられかつその長手方向一端部に吸気導入部
(5)を有する吸気集合部(6a)と、前記吸気集合部
(6a)から前記各気筒(8a〜8d)に向けて吸気を
分配する複数の吸気分岐通路(7a〜7d)とを有し、
前記吸気分岐通路(7a〜7d)が、それぞれ対応する
気筒(8a〜8d)の中央側に向けて曲げられた曲成部
(10a〜10d)を有していると共に、前記吸気導入
部(5)から遠い気筒に連結されたもの程前記曲成部
(10a〜10d)の曲率を大きくされているものとし
た。
【0007】これによれば、曲成部により吸気の最大流
速部分を気筒の中央側に指向させることができる。一
方、気筒列に沿って長手に設けられかつその長手方向一
端部に吸気導入部を有する吸気集合部を設けたサイドフ
ロー型の吸気マニホールド構造にあっては吸気導入部か
ら遠いものほど吸気の最大流速が低下するため各気筒別
に最大流速及びその気筒内への流入位置を調整する必要
がある。それに対して、吸気導入部から遠い吸気分岐通
路にあっては気筒列方向外側に最大流速部分が生じるた
め、その吸気分岐通路における曲成部の気筒中央側に向
かう曲率を大きくすることにより、吸気の最大流速部分
を気筒中央側に指向させることができる。それにより、
比較的最大流速値が低い吸気導入部から遠いものにおけ
るスワールの強さを高く維持させることができ、スワー
ルの強さを略均一にすることができる。また、吸気導入
部から気筒内に至る吸気通路内に流速を調整する凸部や
弁などの異なる形状となる調整手段を設けることなく、
吸気分岐通路自体の形状変更により各気筒間のスワール
の強さの均一化を図ることができると共に、突起などが
無いことから吸気抵抗も小さいため機関出力の低下を防
止することができる。
【0008】また、シリンダヘッド(2)に前記各気筒
(8a〜8d)毎に設けられた複数のスワール生成通路
(9a〜9d)が前記各気筒(8a〜8d)同士の間で
略同一形状に形成され、かつ前記吸気分岐通路(7a〜
7d)が、前記シリンダヘッド(2)への接続部近傍に
て大きく曲げられていることによれば、スワール生成通
路の手前で吸気の最大流速の指向を変える(気筒中央側
に指向させる)ことができることから、シリンダヘッド
に形成されるスワール生成通路の形状を気筒別に設計変
更することがないためシリンダヘッド側の設計及び加工
が容易になると共に、吸気分岐通路のみの設計変更で対
処でき、スワールの均一化を容易に図ることができる。
【0009】さらに、前記複数のスワール生成通路(9
a〜9d)が気筒列の中央に対して略対称に形成されて
いると共に、前記複数の吸気分岐通路(7a〜7d)の
各前記曲成部(10a〜10d)が前記気筒列の中央に
向けて曲げられていると良い。
【0010】これによれば、吸気導入部から遠い方のス
ワール生成通路では気筒列の中央に対して気筒列方向外
側に最大流速が生じることから、曲成部曲がり形状を気
筒列中央側に突出させるように形成することにより最大
流速部分を気筒列中央側に寄せる向きに吸気の流れを指
向させることができる。そして、吸気導入部に近い方の
スワール生成通路では気筒列の中央側に最大流速が生
じ、そのままでは遠い方のスワール生成通路における最
大流速以上になるため、最大流速部分を気筒列中央側か
ら若干離反させる向きに吸気の流れを指向させてスワー
ルの強さを弱めるように、曲成部の曲がり形状を気筒列
中央側に突出させるように形成することにより、各気筒
同士の間におけるスワールの強さの略均一化を図ること
ができる。
【0011】あるいは、前記複数のスワール生成通路
(9a〜9d)が同一形状にて気筒列の同一方向に対し
て配設されていると共に、前記複数の吸気分岐通路(7
a〜7d)の各曲成部(10a〜10d)が前記気筒列
の同一方向に向けて曲げられていることによれば、シリ
ンダヘッドにスワール生成通路を設けるものにおいてそ
の設計及び加工が容易になると共に、吸気分岐通路側の
形状変更のみでスワールの強さを均一化することができ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された具体
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。
【0013】図1は、本発明が適用された吸気マニホー
ルド4を示す要部破断平面図である。本吸気マニホール
ド4は、図示されないディーゼルエンジンに適用され、
そのシリンダヘッドの一側面に接続されるものとする。
吸気マニホールド4には、図2に併せて示されるよう
に、図示されないエアクリーナ側から流入してくる吸気
を取り入れるための吸気導入部5と、吸気導入部5に連
通しかつ上下2室に分けて設けられた各集合部6a・6
bと、各集合部6a・6bから4本ずつシリンダヘッド
2に向けて延出するように設けられた各吸気分岐通路7
a・7b・7c・7d・7e・7f・7g・7hとが設
けられている。
【0014】図1に示されるように本図示例のエンジン
は4気筒であり、シリンダブロック1には4つの気筒8
a・8b・8c・8dが直列に配設されている。そし
て、上記吸気マニホールド4の各集合部6a・6bが気
筒列に沿って長手に設けられており、本エンジンにおけ
る吸気マニホールド4はサイドフロー型である。なお、
ウォータジャケットは図示省略している。
【0015】シリンダヘッド2には、吸気分岐通路7a
〜7hとそれぞれ連結される各吸気ポート9a・9b・
9c・9d・9e・9f・9g・9hが開設されてい
る。各吸気ポート9a〜9hは2本ずつペアになって各
気筒8a〜8dと連通している。また、図1における気
筒8a〜8d内の4つの想像線の円は、吸気ポート9a
〜9hに連通する2つが吸気バルブポートであり、他の
2つが排気バルブポートである。なお、吸気ポート9a
〜9hは、シリンダヘッド2の吸気分岐通路7a〜7h
との連結面に設けられた開口から気筒8a〜8d内に臨
む開口に至る間の通路を言うものとする。
【0016】また、8本の吸気分岐通路7a〜7hが各
集合部6a・6bをペアとする2本ずつに分けられてお
り、その各ペア(7a・7e、7b・7f、7c・7
g、7d・7h)が、シリンダヘッド2の吸気ポートの
気筒別の各ペア(9a・9e、9b・9f、9c・9
g、9d・9h)とそれぞれ連結されている。
【0017】なお、一方の集合部6aから各吸気分岐管
7a〜7d及び各吸気ポート9a〜9dを介して気筒8
a〜8dに入る吸気は低速(低回転速度)用として用
い、高速(高回転速度)時には他方の集合部6bからの
吸気を合わせて気筒8a〜8dに入れるように、例えば
吸気導入部5の上流側に設けた図示されないスワールコ
ントロール弁で他方の集合部6bに入る吸気導入路を開
閉制御するようにして良い。
【0018】そして、本エンジンにあっては、上記一方
の集合部6aからの吸気を気筒8a〜8dに導くべくシ
リンダヘッド2に設けた各吸気ポート9a〜9dをスワ
ール生成通路として形成している。すなわち、吸気ポー
ト9a〜9dを通過する吸気が図1の想像線に示される
ように気筒8a〜8d内で渦を発生するように、吸気ポ
ート9a〜9dの形状が設定されている。
【0019】上記スワールを発生させるだけなら吸気ポ
ート9a〜9dの形状で対処できるが、1つの吸気導入
部を設けた集合部から分岐されて各気筒に至る複数の吸
気分岐通路を有する吸気マニホールドにあっては、集合
部から各吸気分岐通路はいる吸気の速度分布が違ってし
まう。本図示例のようなサイドフロー型にあっては、吸
気導入部5に遠い方の吸気ポート9a・9bから気筒8
a・8bに入る時の吸気の最大流速部分の位置は外側寄
りになってスワールが弱くなってしまうが、近い方の吸
気ポート9c・9dから気筒8c・8dに入る時の吸気
の最大流速部分の位置が内側(気筒の中央側)寄りにな
り、強いスワールが発生する。
【0020】それに対して、本発明による図1の第1の
例にあっては、分岐吸気通路7a〜7dの吸気ポート9
a〜9dとの連結部近傍であって分岐吸気通路7a〜7
d側に、吸気ポート9a〜9dと共に描くカーブの曲率
を大きくするための曲成部10a〜10dを設けてい
る。上記曲率は、図3に代表して示される分岐吸気通路
7aにおいて、吸気ポート9aの入り口近傍と共に描か
れるカーブ(図の一点鎖線)の半径をRとすると、1/
Rとなる。また、曲成部10aと吸気ポート9aとによ
り形成されるカーブの突出方向(矢印A)が気筒中央側
になるように曲成部10aの形状が設定されている。
【0021】そして、各曲成部10a〜10dの曲率を
変えることにより吸気ポート9a〜9dに入る吸気の流
れに指向性を与えて、吸気の最大流速の流れる方向を気
筒8a〜8dの中央側に向けるようにしている。これに
より、集合部6aから分岐吸気通路7a〜7d及び吸気
ポート9a〜9dを介して気筒8a〜8dに至る吸気通
路の途中に凸部を形成することなく、また吸気通路内の
断面形状や断面積を変えることなく、最大流速の位置を
変える(気筒中央側)ことができる。
【0022】また、スワール生成通路として形成した吸
気ポート9a〜9dが、通常のスワールを発生させる目
的によって形成され、かつ図1の例にあっては気筒列方
向においてその中心(第2気筒8bと第3気筒8cの中
間)に対して左右対称に形成されていると共に、分岐吸
気通路7a〜7d及び吸気ポート9a〜9d間の連通部
分の軸線がシリンダヘッド2の連結面に対して直交して
いる。このようにすることにより、シリンダヘッド2の
設計及び中子などの製作が容易になる。そして、曲成部
10a〜10dを上記したように吸気分岐通路7a〜7
d側に設けているため、吸気ポート9a〜9d側の設計
変更をすることなく、吸気マニホールド4側の設計のみ
で各気筒8a〜8d間のスワールの強さを略均一にする
ことができ、設計・製作が容易になり、汎用性が高く、
また製品コストを低減し得る。
【0023】これにより、混合気中の燃料状態の均一化
が達成でき、排気ガスの浄化及び燃費の向上を図ること
ができる。また、本図示例のディーゼルエンジンの場合
には黒煙を減少する効果もある。
【0024】この第1の例のように各吸気ポート9a〜
9dを左右対称形にすると共に気筒8a〜8dにおいて
気筒列の中央から遠い側にそれぞれ開口するように配設
した場合には、曲成部10a〜10dによる曲がり形状
をそれぞれ気筒列の中央側に突出させるようにすると良
い。すなわち、吸気導入部5から遠い方の吸気ポート7
a・7bでは気筒列の中央に対して気筒列方向外側に最
大流速が生じることから、最大流速部分を気筒列中央側
に寄せる向きに吸気の流れを指向させるように、曲成部
10a・10bの曲がり形状を気筒列中央側に突出させ
るように形成する。また、吸気導入部5に近い方の吸気
ポート7c・7dでは気筒列の中央側に最大流速が生
じ、そのままでは遠い方の吸気ポート7a・7bにおけ
る最大流速以上になるため、最大流速部分を気筒列中央
側から若干離反させる向きに吸気の流れを指向させてス
ワールの強さを弱めるように、曲成部10c・10dの
曲がり形状を気筒列中央側に突出させるように形成す
る。このような単純な形状のレイアウトにより、各気筒
8a〜8d同士の間におけるスワールの強さの略均一化
を図ることができる。
【0025】なお、上記曲成部10a〜10dでは吸気
を吸気ポート9a〜9dに向けて押し出す作用を備えて
おり、その押し出し作用を利用して強いスワールを発生
させることもできる。また、図示例では、ディーゼルエ
ンジンにおけるスワールコントロール弁と共に用いられ
る吸気マニホールド4について示したが、ディーゼルエ
ンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジンに用
いられる吸気マニホールドであっても良く、その場合に
はスワールコントロール弁の代わりに副スロットル弁と
なるが、吸気マニホールドの構成を変える必要はない。
【0026】次に、図4を参照して第2の例について示
す。なお、図において上記図1と同様の部分については
同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。この第
2の例にあっては、スワール生成通路としての吸気ポー
ト11a〜11dが、図に示されるように気筒列の一方
に対して同一方向にかつ同一形状に曲げられている。ま
た、各気筒8a〜8dにおいて、気筒列の同一方向側に
各吸気ポート11a〜11dが開口しかつ他方側に集合
部6bからの各吸気ポート11e〜11hが開口するよ
うに配設されている。このようにすることにより、シリ
ンダヘッド2に対する各吸気ポート11a〜11dの設
計及び加工が容易となる。
【0027】この場合でも、吸気導入部5からの遠近に
よって吸気分岐通路9a〜9dの流速が違うため、スワ
ールの強さが略同一になるように上記と同様に吸気ポー
ト11a〜11dと吸気分岐通路9a〜9dとの連結部
近傍であって吸気分岐通路9a〜9d側に設けた曲成部
12a〜12dの曲率を気筒8a〜8d別に適宜変える
と良い。
【0028】図4に示されるように、吸気分岐通路9a
〜9dにあっては吸気導入部5から遠い側の内面に沿っ
て最大流速となる吸気が流れ、また気筒8a〜8dにお
いて吸気導入部5に近い方に吸気ポート11a〜11d
が開口していることから、吸気ポート11a〜11dに
おいても吸気導入部5から遠い側の内面に沿って最大流
速となる吸気を流すことにより、気筒8a〜8dに流入
した際にその中央側に最大流速が位置するようになる。
そのように曲成部12a〜12dの曲がり方向を例えば
図4に示されるように設定すると共に、気筒8a〜8d
間でスワールの強さが略同一になるように吸気ポート1
1a〜11dに対する曲率を気筒8a〜8d別に設定す
る。
【0029】また、図5に第3の例について示す。な
お、図において上記図1と同様の部分については同一の
符号を付してその詳しい説明を省略する。この第3の例
にあっては、各吸気ポート13a〜13dが、上記第2
の例では各吸気ポート11a〜11dが各気筒8a〜8
dにおいて吸気導入部5側に開口していたのに対して、
それぞれ遠い側に開口し、集合部6bからの各吸気ポー
ト13e〜13hが近い側に開口している。なお、各吸
気ポート13a〜13dの曲がり形状は同一である。
【0030】したがって、吸気ポート13a〜13dの
吸気導入部5に近い側の内面に沿って最大流速となる吸
気の流れを生じさせることにより、その最大流速が気筒
8a〜8dの中央側に位置するようになる。そのように
なるように大曲率部14a〜14dの曲がり方向を例え
ば図5に示されるように設定すると共に、第2の例と同
様に気筒8a〜8d間でスワールの強さが略同一になる
ように吸気ポート13a〜13dに対する曲率を気筒8
a〜8d別に設定する。この第3の例にあっても作用効
果は上記各例と同様である。
【0031】なお、図示例ではディーゼルエンジンにつ
いて示したが、ディーゼルエンジンに限られるものでは
なく、本発明は、多気筒内燃機関であれば良く、ガソリ
ンエンジンその他の内燃機関に適用可能である。
【0032】
【発明の効果】このように本発明による請求項1によれ
ば、曲成部により吸気の最大流速部分を気筒の中央側に
指向させることができ、特にサイドフロー型の吸気マニ
ホールド構造にあっては吸気導入部から遠いものほど吸
気の最大流速が低下するため、各気筒別に最大流速及び
その気筒内への流入位置を調整する必要があるのに対し
て、吸気導入部からの遠近に応じて吸気分岐通路におけ
る曲成部の気筒中央側に向かう曲率を変えることによ
り、比較的最大流速値が低い吸気導入部から遠いものに
おけるスワールの強さを高く維持させることができ、サ
イドフロー型において簡単にスワールの強さを略均一に
することができる。また、吸気分岐通路自体の形状変更
により各気筒間のスワールの強さの均一化を図ることが
できると共に、吸気導入部から気筒内に至る吸気通路内
に調整手段による突起などが無いことから吸気抵抗も小
さいため機関出力の低下を防止することができる。
【0033】また請求項2によれば、シリンダヘッドに
設けられた複数のスワール生成通路が略同一形状に形成
され、かつ吸気分岐通路がシリンダヘッドへの接続部近
傍にて大きく曲げられていることによれば、スワール生
成通路の手前で吸気の最大流速の指向を変える(気筒中
央側に指向させる)ことができることから、シリンダヘ
ッドに形成されるスワール生成通路の形状を気筒別に設
計変更することがないためシリンダヘッド側の設計及び
加工が容易になると共に、吸気分岐通路のみの設計変更
で対処でき、スワールの均一化を容易に図ることができ
る。
【0034】さらに請求項3によれば、複数のスワール
生成通路を気筒列の中央に対して略対称に形成し、各曲
成部を気筒列の中央に向けて曲げることにより、吸気導
入部から遠い方の曲成部の曲がり形状が気筒列中央側に
突出することから、最大流速部分を気筒列中央側に寄せ
る向きに吸気の流れを指向させることができると共に、
吸気導入部に近い方では最大流速部分を気筒列中央側か
ら若干離反させる向きにしてスワールの強さを弱めるこ
とにより、各気筒同士の間におけるスワールの強さの略
均一化を図ることができる。
【0035】あるいは請求項4によれば、複数のスワー
ル生成通路を同一形状にて気筒列の同一方向に対して配
設すると共に、複数の吸気分岐通路の各曲成部を気筒列
の同一方向に向けて曲げることにより、シリンダヘッド
にスワール生成通路を設けるものにおいてその設計及び
加工が容易になると共に、吸気分岐通路側の形状変更の
みでスワールの強さを均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく吸気マニホールドの要部破断平
面図。
【図2】吸気集合部の縦断面図。
【図3】曲成部の説明図。
【図4】第2の例を示す図1に対応する図。
【図5】第3の例を示す図1に対応する図。
【符号の説明】
2 シリンダヘッド 5 吸気導入部 6a 吸気集合部 7a〜7d 吸気分岐通路 8a〜8d 気筒 9a〜9d 吸気ポート(スワール生成通路) 10a〜10d 曲成部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 35/10 102C

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多気筒内燃機関の各気筒に吸気を送るべ
    く、気筒列に沿って長手に設けられかつその長手方向一
    端部に吸気導入部を有する吸気集合部と、前記吸気集合
    部から前記各気筒に向けて吸気を分配する複数の吸気分
    岐通路とを有し、 前記吸気分岐通路が、それぞれ対応する気筒の中央側に
    向けて曲げられた曲成部を有していると共に、前記吸気
    導入部から遠い気筒に連結されたもの程前記曲成部の曲
    率を大きくされていることを特徴とする吸気マニホール
    ド。
  2. 【請求項2】 シリンダヘッドに前記各気筒毎に設けら
    れた複数のスワール生成通路が前記各気筒同士の間で略
    同一形状に形成され、かつ前記吸気分岐通路が、前記シ
    リンダヘッドへの接続部近傍にて大きく曲げられている
    ことを特徴とする請求項1に記載の吸気マニホールド。
  3. 【請求項3】 前記複数のスワール生成通路が気筒列の
    中央に対して略対称に形成されていると共に、前記複数
    の吸気分岐通路の各前記曲成部が前記気筒列の中央に向
    けて曲げられていることを特徴とする請求項2に記載の
    吸気マニホールド。
  4. 【請求項4】 前記複数のスワール生成通路が同一形状
    にて気筒列の同一方向に対して配設されていると共に、
    前記複数の吸気分岐通路の各曲成部が前記気筒列の同一
    方向に向けて曲げられていることを特徴とする請求項2
    に記載の吸気マニホールド。
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