JP3022686B2 - 動圧過給機関の排気マニホールド構造 - Google Patents

動圧過給機関の排気マニホールド構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の最も使用頻
度の高い回転数が変更される場合に、同じ着火順序の場
合には、ネジリ振動の多い回転数で常時内燃機関を運転
する可能性が発生するのである。このように、所望の回
転数が変わると、内燃機関の着火順序を変更する必要が
あり、このように着火順序が変更されると、動圧過給機
関を用いる場合には、マニホールドの容量を大きくしな
いので、排気干渉を回避する為に、群構成の排気マニホ
ールドの、群を変更する必要が出てくるのである。この
ように排気マニホールドの群構成が変化した場合にも、
簡単に排気マニホールドの構成を変更可能としたもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来から、排気マニホールドを群構成と
した技術は公知とされているのである。例えば、特公昭
26−6553号公報や、実開昭57−134315号
公報に記載の技術の如くである。また、排気マニホール
ドを連結分離可能とした技術も、実開昭59−2292
6号公報に記載の如き技術が公知とされているのであ
る。
【0003】また従来は、8気筒の内燃機関で、単一過
給機を装備した場合には、次の如き排気マニホールドと
していたのである。第1に、4つの群構成でパルスコン
バータの動圧過給方式。この場合には、排気マニホール
ドの配管が多く、構造が複雑で多くのサポートを必要と
する為に、本発明に比較して配管容積が大きいという不
具合があったのである。第2に、単一群構成の静圧過給
方式。この場合には、第1の場合に比較して、更に大き
な配管容積を必要とし、給気マニホールドの前で、絞り
により混合気の量的制御を行うガス機関等では、絞り分
のロスをカバーする為に、きわめて効率の高い過給機が
必要となっていたのである。また一般的にも、部分負荷
での性能確保の為に、高効率の過給機を使用していたの
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、次の如くである。第1に、着火順序により
ネジリ振動の発生回転数が変化するので、発電機仕様で
は、50Hz地域と60Hz地域とで、内燃機関の所要
回転数が異なった場合に、該回転数を変更すると、ネジ
リ振動の発生する回転数を回避するために、着火順序を
変更する必要があるのである。このように、着火順序が
変化した場合に、排気干渉を回避する為に、排気マニホ
ールドの群構成を簡単に変更することが容易に出来るの
である。また、発電機以外に使用する内燃機関の場合に
も、所望の定格出力により回転数が変更され、これに合
わせて、着火順序を変更することがあるのであるが、こ
のような場合においても、排気マニホールドの群構成の
変更が容易に出来るのである。第2に、静圧過給方式の
ような高効率の過給機を必要としない。第3に、よりコ
ンパクトな配管容積とする。第4に、構造が単純でメン
テナンスも容易に行える。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の
手段を説明する。シリンダブロック22にシリンダ1・
2・3・4・5・6・7・8が順に穿設された直列8気
筒で、単一過給機を装備した動圧過給方式の内燃機関に
おいて、各シリンダの排気マニホールドを、シリンダブ
ロック22に近い側の内側合流マニホールドAと、シリ
ンダブロック22から離れた側の外側合流マニホールド
Cの2群に合流させた後に単一過給機に供給すべく構成
し、前記8気筒の着火順序に従い交互に、内側合流マニ
ホールドAと外側合流マニホールドCに振り分け、前記
単一過給機を、シリンダ1・2・3・4・5・6・7・
8の略中央位置に配置したものである。
【0006】
【作用】次に作用を説明する。まず図10において、5
0Hz・1500回転の発電機用内燃機関において、ネ
ジリ振動を説明する。該図10の場合に、8気筒の内燃
機関の着火順序が、1→2→4→6→8→7→5→3の
順で着火するような場合であり、この場合には、図10
の如く、1500回転の近傍においてネジリ振動が少な
くなるのである。しかし、該着火順序のままで、60H
z発電の為に内燃機関の回転数を1800回転に上げる
と、図10において、1800回転の近傍には大きなネ
ジリ振動が発生しているので、該着火順序のままの内燃
機関は使用できないということとなるのである。
【0007】故に、60Hz・1800回転用にする為
には、図11に示すネジリ振動の如く、1800回転の
近傍で、ネジリ振動の無い着火順序とする必要があり、
この場合には、1例として1→3→7→5→2→4→8
→6のような着火順序とする必要がある。この着火順序
で排気干渉が発生しないように群構成とする為に、図2
の如く、1−2−7−8と、4−5−6−7のような群
構成が最も、排気干渉が少ないものとなるのである。
【0008】以上の如く、所定の回転数、例えば150
0回転と1800回転と、相違する回転数で常時回転す
る場合には、該回転数ではネジリ振動が大きい場合と小
さい場合とがあり、このネジリ振動を変える為には、着
火順序を変更する必要が有るのである。着火順序を変更
すると、排気干渉が発生しないような群構成は異なるも
のとなり、図1・図2に示すように、異なる群構成の排
気マニホールドを変更する必要があるのである。本発明
においては、このように排気マニホールドの群構成が変
化した場合において、容易に取付変更が出来る群構成の
排気マニホールドを提供するのである。
【0009】
【実施例】次に実施例を説明する。図1は1−4−5−
8と2−3−6−7を群構成とした場合の排気マニホー
ルドを示す内燃機関の正面図、図2は1−2−7−8
と、3−4−5−6を群構成とした場合の排気マニホー
ルドを示す内燃機関の正面図、図3は過給機と排気マニ
ホールドの部分を示す内燃機関の側面図、図4は排気マ
ニホールドと過給機との連結部の拡大図、図5は外側合
流マニホールドCの正面図、図6は内側合流マニホール
ドAの正面図、図7は2排気口マニホールドBの正面
図、図8は1排気口マニホールドDの正面図、図9は連
結パイプ12の正面図、図10は50Hz・1500定
格回転の場合のネジリ振動を示す図面、図11は60H
z・1800回転の場合のネジリ振動を示す図面であ
る。
【0010】図1において説明する。シリンダブロック
22の下部にオイルパン23が付設されている。またシ
リンダブロック22の内部に、8気筒のシリンダ1・2
・3・4・5・6・7・8が穿設されており、シリンダ
ブロック22の上面に、8個のシリンダヘッドが配置さ
れている。そして各シリンダ1・2・3・4・5・6・
7・8の排気口に、排気マニホールドが連設されて、各
シリンダからの排気を内側合流マニホールドAと外側合
流マニホールドCにより集めて、過給機のタービン26
に供給している。該過給機のタービン26の回転によ
り、過給機のブロワー27を回転し、空気と燃料ガスの
混合機を圧縮してエアクーラー28により冷却した後
に、シリンダ1・2・3・4・5・6・7・8内に供給
している。過給機のタービン26を回転した排気は排気
口24から排出される。
【0011】以上のようなガス内燃機関において、本発
明は、内燃機関の定格回転が変更された場合に、ネジリ
振動を最低の状態にする為に、シリンダの着火順序を変
更すると、これに追随して、排気干渉の最も少ない排気
マニホールドの群構成に変更可能とするものである。
【0012】実施例として、図1は50Hz発電機用の
内燃機関であり、着火順序を1→2→4→6→8→7→
5→3とした場合を示している。このように着火順序
を、例えば1→2→4→6→8→7→5→3とすること
により、図10に示す如く、50Hzの交流を得る為の
内燃機関の回転数である1500回転の時のネジリ振動
を最も少なくすることが出来るのである。このように着
火順序を決定した場合に、排気干渉を最も少なくするこ
とが出来る排気マニホールドの群構成が、1−4−5−
8を一組とし外側合流マニホールドCに集め、2−3−
6−7を一組とし内側合流マニホールドAに集めるのが
最適となるのである。
【0013】また逆に、60Hz発電機用の内燃機関の
場合には、回転数は1800回転が所望されるのであ
り、該1800回転で最もネジリ振動が少ないのが、図
11に示す如く、例えば1→3→7→5→2→4→8→
6において発生する捩じり振動が、1800回転におい
て最も少なくなるのである。このように、着火順序を1
→3→7→5→2→4→8→6とした場合には、図1に
示した排気マニホールドの群構成では、排気干渉が発生
するので、群を変更する必要があるのである。この場合
には、図2の如く1−2−7−8を内側合流マニホール
ドAに合流し、3−4−5−6を外側合流マニホールド
Cに合流させるのが最適となるのである。
【0014】同じ内燃機関でも、着火順序を換えた場合
において、排気干渉を少なくする為に、群構成を変更す
ると、これに応じて簡単に排気マニホールドの付け替え
が出来るように構成している。即ち、本発明において
は、排気マニホールドを、内側合流マニホールドAと外
側合流マニホールドCと、2排気口マニホールドB.B
'と、1排気口マニホールドD、D 'と、連結パイプ1
2に分割したのである。そして、これらの内側合流マニ
ホールドAと2排気口マニホールドB・B 'と外側合流
マニホールドCと1排気口マニホールドD・D 'を連結
する部分には、フレキシブル連結管15が介装されてお
り、また2排気口マニホールドB・B 'と1排気口マニ
ホールドD・D 'が、内側合流マニホールドAや外側合
流マニホールドCから遠くに離れた場合の為に、連結パ
イプ12が設けられているのである。該連結パイプ12
は、図2の如く排気マニホールドを変換した場合には、
長さの短い、連結パイプ11を使用するのである。
【0015】図1においては、1−4−5−8のシリン
ダは、外側合流マニホールドCに合流すべく構成してお
り、シリンダ1は1排気口マニホールドD 'のブラケッ
トを装着し、シリンダ4と5は外側合流マニホールドC
に一体的に構成したブラケット19・18を連結し、シ
リンダ8には1排気口マニホールドDのブラケット20
を装着している。また、シリンダ2・4には、2排気口
マニホールドB 'の各排気ブラケットを装着し、シリン
ダ6・7には、2排気口マニホールドBのブラケット1
7・16を装着している。
【0016】そして、2排気口マニホールドB 'と2排
気口マニホールドBは、フレキシブル連結管15・15
を介して内側合流マニホールドAと連結し、1排気口マ
ニホールドD 'と1排気口マニホールドDは、排気マニ
ホールドに連結パイプ12・12とフレキシブル連結管
15・15を嵌装して、外側合流マニホールドCと連結
している。該内側合流マニホールドAと外側合流マニホ
ールドCは、過給機のタービン26に連結されている。
【0017】図2においては、シリンダ1・2には、2
排気口マニホールドB 'を連結し、シリンダ7・8には
2排気口マニホールドBを連結し、2排気口マニホール
ドB'と2排気口マニホールドBは連結パイプ11・1
1と、フレキシブル連結管15・15を介装して内側合
流マニホールドAと連結している。また、シリンダ3に
は1排気口マニホールドD '装着され、シリンダ6には
1排気口マニホールドDが装着されている。1排気口マ
ニホールドD 'とDとフレキシブル連結管15・15を
介装して、外側合流マニホールドCに連結されている。
シリンダ4と5には、外側合流マニホールドCに一体的
に構成されたブラケット19・18が装着されている。
【0018】図3と図4において図示した如く、内側合
流マニホールドAと外側合流マニホールドCは、過給機
のタービン26の入口部において合流し、過給機のター
ビン26を排気により駆動した後に、排気口24から排
出される。またガス燃料供給管30より、ガス燃料が過
給機のブロワー27の入口側に供給されて、過給機のブ
ロワー27により圧縮された後に、燃料ガスと空気の圧
縮混合されたものが、エアクーラー28からシリンダ1
・2・3・4・5・6・7・8の給気口に供給される。
【0019】図5においては、外側合流マニホールドC
の構成を示している。該外側合流マニホールドCの合流
口14aは、内側合流マニホールドAの合流口13dに
連結される。また該外側合流マニホールド管14には、
マニホールド19・18が一体的に構成され、またフレ
キシブル連結管15を装着する連結口14c・14bが
構成されている。該外側合流マニホールド管14とマニ
ホールド19・18により外側合流マニホールドCが構
成されている。
【0020】図6においては、内側合流マニホールドA
が図示されている。該内側合流マニホールドAは内側合
流マニホールド管13とフレキシブル連結管15により
構成されており、該内側合流マニホールド管13には、
外側合流マニホールドCの合流口14aを連結する合流
口13dと、過給機のタービン26の排気流入口に連結
される連結口13aと、フレキシブル連結管15により
マニホールドを連結する連結口13c・13bが構成さ
れている。
【0021】図7においては、2排気口マニホールドB
が構成されており、該2排気口マニホールドBにはマニ
ホールド17・16が一体的に構成されている。図8に
は1排気口マニホールドDが図示されている。該1排気
口マニホールドDにはマニホールド20が構成されてい
る。また図9には連結パイプ12が図示されている。該
連結パイプ12の他に図2の場合には、短い連結パイプ
11が使用される。
【0022】本発明の構成は、シリンダブロック22に
シリンダ1・2・3・4・5・6・7・8が順に穿設さ
れた直列8気筒で、単一過給機を装備した動圧過給方式
の内燃機関において、各シリンダの排気マニホールド
を、シリンダブロック22に近い側の内側合流マニホー
ルドAと、シリンダブロック22から離れた側の外側合
流マニホールドCの2群に合流させた後に単一過給機に
供給すべく構成し、前記8気筒の着火順序をシリンダ1
→2→4→6→8→7→5→3とした場合には、シリン
ダ1−4−5−8を一組として外側合流マニホールドC
に合流し、シリンダ2−3−6−7を一組として内側合
流マニホールドAに合流し、8気筒の着火順序をシリン
ダ1→3→7→5→2→4→8→6とした場合には、シ
リンダ1−2−7−8を1組として内側合流マニホール
ドAに合流し、シリンダ3−4−5−6を1組として外
側合流マニホールドCに合流させるべく構成し、単一過
給機を、シリンダ1・2・3・4・5・6・7・8の略
中央位置に配置したものである。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。第1に、従来の8気筒の
内燃機関の場合に、マニホールドを群構成としないで、
すべてのシリンダからの排気を合流させる場合には、該
マニホールドの容量を極力大きく構成し、排気干渉によ
る悪影響が発生しないように構成する必要があり、この
場合には、動圧過給することが出来ず、静圧過給とする
こととなるので、過給機が静圧過給でも駆動可能な如
く、高効率で高価な過給機を必要とするのである。これ
に対して、本発明の場合には、排気マニホールドを群構
成として、各群の排気マニホールドにおいては、排気干
渉を極力少なくなるように構成したので、マニホールド
の容量を小さくした動圧過給方式とすることができ、動
圧過給方式の過給機は低価格で低効率の過給機でも良く
なるのである。
【0023】第2に、排気マニホールドを群構成とした
ことにより、排気干渉を回避することが可能となり、従
来の如く、排気干渉を回避する為に、マニホールドの容
量を大きくする必要がなくなったのである。これによ
り、マニホールドを小径とし、排気マニホールド部の上
下の幅も小さくすることが出来たのである。
【0024】第3に、排気マニホールドを内側合流マニ
ホールドAと外側合流マニホールドCとに分けることに
より、簡単に群構成の排気マニホールドを構成すること
ができ、簡単な構造でメンテナンスも容易に行うことが
出来たのである。
【0025】第4に、発電機用の内燃機関の場合には、
50Hz地域と60Hz地域で、所望の回転数が150
0回転と1800回転と異なり、この回転において最も
ネジリ振動の少ない内燃機関とする為には、着火順序を
変更する必要があり、着火順序を変更すると、排気干渉
を少なくする為に、群構成を1−4−5−8と2−3−
6−7から、1−2−7−8と、4−5−6−7等の如
く変更する必要があるが、この場合の変更を、内側合流
マニホールドAと、外側合流マニホールドCとにより簡
単に出来るように成ったのである。
【0026】第5に、内燃機関の設計において、大きな
設計要素であるクランク軸強度とメタル面圧を最適な状
態とする為に、着火順序を変更する場合があるが、この
ような場合にも、排気マニホールドの群構成の変換を行
うことが出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】1−4−5−8と2−3−6−7を群構成とし
た場合の排気マニホールドを示す内燃機関の正面図。
【図2】1−2−7−8と、4−5−6−7を群構成と
した場合の排気マニホールドを示す内燃機関の正面図。
【図3】過給機と排気マニホールドの部分を示す内燃機
関の側面図。
【図4】排気マニホールドと過給機との連結部の拡大
図。
【図5】外側合流マニホールドCの正面図。
【図6】内側合流マニホールドAの正面図。
【図7】2排気口マニホールドBの正面図。
【図8】1排気口マニホールドDの正面図。
【図9】連結パイプ12の正面図。
【図10】50Hz・1500定格回転の場合のネジリ
振動を示す図面。
【図11】60Hz・1800回転の場合のネジリ振動
を示す図面である。
【符号の説明】
1・2・3・4・5・6・7・8 シリンダ A 内側合流マニホールド B,B’ 2排気口マニホールド C 外側合流マニホールド D,D’ 1排気口マニホールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 7/10 F02B 37/00 302 F02B 63/04 F02B 75/18 F02P 9/00 305

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダブロック22にシリンダ1・2
    ・3・4・5・6・7・8が順に穿設された直列8気筒
    で、単一過給機を装備した動圧過給方式の内燃機関にお
    いて、各シリンダの排気マニホールドを、シリンダブロ
    ック22に近い側の内側合流マニホールドAと、シリン
    ダブロック22から離れた側の外側合流マニホールドC
    の2群に合流させた後に単一過給機に供給すべく構成
    し、前記8気筒の着火順序に従い交互に、内側合流マニ
    ホールドAと外側合流マニホールドCに振り分け、前記
    単一過給機を、シリンダ1・2・3・4・5・6・7・
    8の略中央位置に配置したことを特徴とする動圧過給機
    関の排気マニホールド構造。
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