JP3143687B2 - 多気筒エンジンの吸気マニホールド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガスエンジン、ガソリン
エンジンなどに使用される吸気マニホールドに関し、よ
り詳しくは多気筒エンジンに使用される吸気マニホルド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸気マニホールドはエアクリーナ、気化
器（あるいはミキサ）等を通過した混合気を多気筒エン
ジンの各シリンダに分配する枝管をもった吸気管であ
り、従来から各種形状のものが提案されている。吸気マ
ニホールドに要求される機能は、 エンジンの全回転範囲において混合気の充填効率が高
い。 各シリンダへ均一に混合気を分配する。 断面積の急変や急激な曲がりがない。 などであり、気化器からシリンダまでの長さ及び形状が
各枝管において同一であるほど、各シリンダに分配され
る混合気を均一なものにすることができる。したがっ
て、例えば４気筒のエンジンであると、エンジンの中央
部に気化器を配設し、左右２つの気筒にそれぞれ同じ吸
気管形状で混合気を供給する構成が理想的である。

【０００３】しかし、エンジンの中央部に気化器を配設
することが構成上難しい場合は、図６に示すように、４
気筒エンジン５５の気筒並設方向（図において矢印５１
で示す）に延びる混合気分配通路５２を設け、その混合
気分配通路５２から各シリンダヘッドの吸気ポートに連
通する枝管５３，５４，５５，５６を導出させた構成が
一般的に採用される。この場合、混合気分配通路５２は
最大流量に応じた断面積を有する筒状の吸気通路であ
り、長手方向に等間隔で各吸気ポートへ連通する枝管５
３，５４，５５，５６を分岐してある。また、混合気分
配通路５２の内径は入口側最初の枝管５３の配設位置か
ら一番奥の枝管５６の配設位置まで一定に形成してあ
る。なお、図６において符号５０は吸気マニホールドを
示し、符号５５は排気マニホールドを示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成であると、吸気マニホールド５０の入口側に近
い気筒５３，５４への吸入に比べて、奥側の気筒５５，
５６への吸入は吸気通路が長くなるため、吸気抵抗が増
加して各気筒のシリンダへの流入速度が低下する。流速
が低下すると、燃焼室で混合気を均一に分布させること
が難しくなり、燃焼室内で混合気が偏在することが起こ
る。その結果として着火不良、ＮＯｘの増加を招いてし
まうという問題が発生する。

【０００５】

【発明の目的】本発明は上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、多気筒エンジンの奥側の燃焼室にも入口側
の燃焼室と同じ速度で吸気を供給できる多気筒エンジン
の吸気マニホールドを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１の吸気マニホルドは、例えば、図１乃至図
５に基づいて説明すれば、複数の気筒の並設方向に延び
る筒状吸気分配通路３１を設け、その筒状吸気分配通路
３１の長手方向に前記気筒数に対応した数の枝管３２を
順次導出するとともに、枝管３２を各シリンダヘッド４
の吸気ポート１０に連通させた多気筒エンジンの吸気マ
ニホールドにおいて、筒状吸気分配通路３１を、少なく
とも入口側最初の枝管３２ａ配設位置から一番奥の枝管
３２ｄ配設位置にわたって、先細形状に形成するととも
に、入口側の枝管３２ａの長さを奥側の枝管３２ｄの長
さよりも長くした、ことを特徴としている。なお、先細
形状にする場合はなだらかに連続して筒状吸気分配通路
３１の断面積を減らすように構成することが好ましい。
そのような筒状吸気分配通路３１の形状としては円錐
状、略角錐状などが例示できる。

【０００７】なお、筒状吸気分配通路３１に順次導出さ
れる枝管３２の断面積も入口側最初の枝管３２ａから一
番奥の枝管３２ｄにかけて、徐々に小さくすることもで
きる。さらに、筒状吸気分配通路３１における各枝管３
２の導出部において、各枝管３２が導出される位置での
筒状吸気分配通路３１の断面積と各枝管３２の断面積を
ほぼ同じ程度にするとともに、筒状吸気分配通路３１で
の断面積の減少割合と、各枝管３２での断面積の減少割
合とをほぼ同一割合で吸気ポート１０まで連通させるこ
ともできる。

【０００８】

【作用】請求項１の吸気マニホルドであれば、奥側に行
くほど筒状吸気分配通路３１が先細形状になっているた
めに、奥に導出された枝管３２ｃ，３２ｄを流れる吸気
の速度が速くなり、その枝管３２ｃ，３２ｄに対応する
燃焼室１３に流入する吸気の速度が大きくなる。これに
より、奥側の気筒において、吸気通路が長くなることに
よる吸気抵抗の増加による速度の低下を相殺して、入口
側の気筒の流入速度とほぼ同一の流入速度を達成するこ
とができる。したがって、奥側の枝管３２ｃ，３２ｄに
連通する燃焼室１３においても入口側の枝管３２ａ，３
２ｂに連通する燃焼室１３と同じように、燃焼室内で吸
気を均一に分布させることができ、燃焼を安定化させる
ことができる。また、入口側の枝管３２ａの長さを奥側
の枝管３２ｄの長さよりも長くしたので、入口側と奥側
との吸気通路全長の差が小さくなる。これにより吸気が
ガソリン或いはガスと外気との混合気である場合には、
奥側の燃焼室１３と入口側の燃焼室１３とにおいて、ガ
ソリン或いはガスと空気との混合状態の差を小さくする
ことができ、従来の構成に比べて奥側の気筒において点
火プラグによる着火を確実にでき、ＮＯｘを減少させる
ことができる。

【０００９】さらに、ガソリンエンジンの場合はガソリ
ンは気化器だけで気化するわけではなく筒状吸気分配通
路３１及び枝管３２内でもガソリンの気化を助けている
ので、吸気ポート１０への流入速度をほぼ均一化にする
ことによりガソリンの気化状態もほぼ均一化することが
でき、奥側の燃焼室１３での燃焼を安定化させることが
できる。なお、なだらかに連続して筒状吸気分配通路３
１の断面積を減らすように構成することにより、筒状吸
気分配通路３１内の吸気抵抗を減らし、乱流の発生を防
ぐことができる。

【００１０】また、筒状吸気分配通路３１に順次、導出
される枝管３２の断面積も入口側最初の枝管３２ａから
一番奥の枝管３２ｄにかけて、徐々に小さくすることに
より、先細形の吸気管を実質的にシリンダヘッド４の吸
気ポート１０近くにまで延ばすことができ、断面積の減
少割合を緩やかにすることができる。また、筒状吸気分
配通路３１における各枝管３２の導出部において、各枝
管３２が導出される位置での筒状吸気分配通路３１の断
面積と各枝管３２の断面積をほぼ同じ程度にするととも
に、筒状吸気分配通路３１での断面積の減少割合と、各
枝管３２での断面積の減少割合とをほぼ同一割合で吸気
ポート１０まで連通させることにより、断面積が局部的
に変わることをなくして吸気抵抗を低減させることがで
きる。

【００１１】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図５はガスエンジンに本実施例の吸気マニホ
ールドを適用した場合の概略構成図である。図５におい
て、このガスエンジン１はクランクケース２の上方にシ
リンダブロック３を一体に形成するとともに、このシリ
ンダブロック３の上面にシリンダヘッド４及びヘッドカ
バー５を順に載置固定して、エンジン本体を形成してあ
る。シリンダブロック３内にはシリンダ６にピストン７
を摺動自在に挿嵌し、このピストン７をコンロッド８を
介してクランク軸９に連動連結して構成してある。シリ
ンダヘッド４には吸気ポート１０と排気ポート１１が形
成され、吸気ポート１０には本実施例に係る吸気マニホ
ールド３０の枝管３２が連通してある。また、シリンダ
ヘッド４には吸気ポート１０から供給された希薄混合気
が入る燃焼室１３が洞設してある。なお、吸気マニホー
ルド３０の吸気側入口には、エアクリーナ２１によって
粉塵が除かれた吸気をガスと混合するミキサ２２が吸気
管２３を介して接続してある。

【００１２】図１は本発明の吸気マニホールドの一実施
例を示す平面図、図２は図１のＥ−Ｅ線矢視図、図３
（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ線，Ｂ−Ｂ
線，Ｃ−Ｃ線拡大断面図、図４は図１のＤ−Ｄ線拡大断
面図である。本実施例に係る吸気マニホールド３０は、
図１から図４に示すように、吸気とガスの混合気が通過
する筒状吸気分配通路３１を有しており、この筒状吸気
分配通路３１は入口側３３の内径が大きく、奥側に行く
にしたがって徐々に内径が小さくなる、先細形状（円錐
形）となっている。図３で説明すれば、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ
３である。また、筒状吸気分配通路３１には入口側から
一定の間隔で枝管３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが導
出され、各枝管３２はシリンダヘッド４の吸気ポート１
０と連通している。筒状吸気分配通路３１は各エンジン
の吸気ポート１０面に対して、入口側が距離が長く、奥
側が短いように傾いてエンジンに固定される。したがっ
て、筒状吸気分配通路３１の入口側の枝管３２ａの長さ
は奥側の枝管３２ｄよりも長くなっている。

【００１３】枝管３２の断面形状は図４に示すように、
角が丸められた矩形状であり、その断面面積は図３に示
すように筒状吸気分配通路３１の接続部から徐々に減少
するように構成し、図４に示すように各吸気ポート１０
に接続する前の所定位置においては、入口側の枝管３２
ａ、奥側の枝管３２ｄに限らず、一定面積になるように
構成してある。また、筒状吸気分配通路３１と各枝管３
２との接続部は吸気抵抗が大きくならないように十分に
滑らかに形成されている。なお、図１に示すように吸気
マニホールド３０の入口側近くには、吸気マニホールド
取付用フランジ３５が設けられているとともに、シリン
ダヘッド４の吸気ポート１０に対応する各枝管３２の取
付周辺部にも取付用フランジ３６が設けられている。

【００１４】上記構成の吸気マニホールドの作用につい
て説明する。吸気ポート１０の吸気弁（図５において図
示せず）が開かれ、ピストン７が下降することにより、
燃焼室１３および吸気ポート１０が負圧になり、筒状吸
気分配通路３１の混合気が各枝管３２および各吸気ポー
ト１０を経て燃焼室１３内に吸引される。ここで、吸気
通路が長ければ吸気抵抗が増えて吸気の流速が遅くなる
が、本実施形態では、筒状吸気分配通路３１の奥側の内
径が入口側の内径より連続的に徐々に小さくなっている
先細形状となっているので、奥側位置の筒状吸気分配通
路３１の流速は入口側位置の流速に比べて速くなる。そ
して、奥側位置においては、吸気通路が長いことによる
吸気抵抗の増加分が吸気速度の上昇を相殺して、奥側に
対応する燃焼室においても、入口側に対応する燃焼室の
流入速度とほぼ同一の流入速度を達成することができ
る。また、入口側の枝管３２ａの長さを奥側の枝管３２
ｄの長さよりも長くしたので、入口側と奥側との吸気通
路全長の差が小さくなる。これにより、入口側と奥側の
燃焼室において燃料の分布が均一化され、希薄燃焼を実
現することができるともに、着火ミスの防止、ＮＯｘの
減少を達成することができる。

【００１５】この発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、この発明の要旨を変更しない範囲内において種
々の設計変更を施すことが可能である。以下、そのよう
な実施例を説明する。 （１）前記実施例ではガスエンジン１を一例に取った
が、ガスエンジン以外にもガソリンエンジンなどの混合
気を用いるエンジンにおいても同様に適用できる。ま
た、混合気を用いない吸気のみを行うディーゼルエンジ
ンにおいても各燃焼室に流入する吸気の速度を一定にす
ることは、燃料噴射ポンプから噴射される燃料の分布の
均一性を高める点において重要であるので、同様に適用
することにより奥側の気筒での燃焼を安定化する効果を
得ることができる。 （２）また、前記実施例では、筒状吸気分配通路３１が
円錐形であるものを例示したが、その他にも略角錐形な
どを採用できる。さらに、筒状吸気分配通路３１は直線
状のものに限定されず、曲がった曲線状のものでも採用
できる。

【００１６】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
筒状吸気分配通路を少なくとも入口側最初の枝管配設位
置から一番奥の枝管配設位置にわたって先細形状に形成
するとともに、入口側の枝管３２ａの長さを奥側の枝管
３２ｄの長さよりも長くしたので、入口側と奥側との吸
気通路全長の差が小さくなり、多気筒エンジンの各シリ
ンダに流入する吸気の速度をほぼ一定にすることがで
き、奥側の燃焼室において燃焼を安定化することができ
るという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸気マニホールドの一実施例を示す平
面図である。

【図２】図１におけるＥ−Ｅ線矢視図である。

【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ
線，Ｂ−Ｂ線，Ｃ−Ｃ線拡大断面図である。

【図４】図１のＤ−Ｄ線拡大断面図である。

【図５】ガスエンジンに本実施例の吸気マニホールドを
適用した場合の概略構成図である。

【図６】従来の吸気マニホールドの構成を示すエンジン
の概略図である。

【符号の説明】

４…シリンダヘッド、１０…吸気ポート、３１…筒状吸
気分配通路、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ…枝管。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の気筒の並設方向に延びる筒状吸気
   分配通路（３１）を設け、その筒状吸気分配通路（３
   １）の長手方向に前記気筒数に対応した数の枝管（３２
   ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ）を順次導出するととも
   に、各枝管（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ）を各シ
   リンダヘッド（４）の吸気ポート（１０）に連通させた
   多気筒エンジンの吸気マニホールドにおいて、筒状吸気
   分配通路（３１）を、少なくとも入口側最初の枝管（３
   ２ａ）配設位置から一番奥の枝管（３２ｄ）配設位置に
   わたって先細形状に形成するとともに、入口側の枝管
   （３２ａ）の長さを奥側の枝管（３２ｄ）の長さよりも
   長くした、ことを特徴とする多気筒エンジンの吸気マニ
   ホールド。