JP3680371B2

JP3680371B2 - Intake chamber

Info

Publication number: JP3680371B2
Application number: JP24341595A
Authority: JP
Inventors: 章中込; 健治渡辺; 大治長岡
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2015-09-21
Also published as: JPH0988744A; EP0764781A2; DE69605878T2; DE69605878D1; EP0764781B1; EP0764781A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多気筒エンジンの各気筒に接続される吸気ポートと吸気管との間に介在して設ける吸気チヤンバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒エンジンにおいては各シリンダーに吸気を均一に行うために、シリンダヘッドに形成された吸気ポートと吸気管との間に吸気チヤンバーを介在させている。そしてエアクリーナで清浄化した空気を吸気管を経由してこの吸気チヤンバーに供給し、そして吸気マニホールド及吸気ポートを経由してシリンダ内に供給するようになっている。
【０００３】
この吸気チヤンバーは、１本の吸気管とシリンダヘッドに設けた吸気ポートとの間に介在させ、吸気をシリンダー又は吸気ポートの本数に分割しながら供給する複雑な構造を有している。従って、この吸気チヤンバーの製造には通常はアルミ合金を使用して鋳造している。しかし、１つの吸気チヤンバー、即ち中空体を１個に鋳造することは鋳造工程が複雑となりコストが掛ることから、鋳造工程を容易にし、コストを低く抑えるために二分割としてダイカストで精密鋳造されることが多い。
【０００４】
また、この吸気マニホールドにはエンジンに取り付く各種機器類とのレイアウトの関係上、ＥＧＲガス導入孔やブローバイガス導入孔（ＰＣＶバルブ）が設けられることが多く、そのために吸気チヤンバーも複雑な構造とすることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、吸気チヤンバーは鋳造工程を容易にするために二つに分割して後で組立てることが多いが、ダイカストで鋳造した二つに分割された吸気チヤンバーは薄肉に形成することが可能である上に大きな開口部が形成されることから剛性が比較的低いと云う問題がある。勿論、十分な強度を持つように厚肉に形成することは可能であるか、重量が増加して好ましくないと云う問題がある。
【０００６】
エンジンの運転に伴なってエンジン本体が振動するが、この振動がエンジン本体に取付けてある吸気チヤンバーに伝達される。そしてこの時のエンジンの振動数に吸気チヤンバーの固有振動数が一致すると、共振現象を起こして吸気チヤンバーが大きく変形することが確認されており、特に剛性の低い吸気チヤンバーにはこの傾向がある。そして吸気チヤンバーの共振による変形により大きな放射音が発生してこれがエンジン騒音を助長すると云う問題がある。
【０００７】
また、ＥＧＲやブローバイガスの導入孔を吸気チヤンバーに設けた場合は、この導入孔に近いポートにより多くのガスが吸入される傾向にあり、各シリンダーへのガスの配分が不均一になり易いと云う問題もある。
この吸気チヤンバーの放射音を防止ないしは抑制する手段としては、吸気チヤンバーの肉厚を厚くして剛性を増加させたり、固有振動数を変更する方法を採用することも可能であるが、前者はエンジンの重量増加となり、固有振動数が下がり共振には不利となる。又、後者は軽量化し、なおかつ剛性を上げる必要があり実現が非常に難しい。
【０００８】
吸気チヤンバーに関しては色々と提案されているが、その一例を説明すると、実開昭55-142630 号公報によって吸気慣性管が提案されているが、この装置は１個のチヤンバー内に吸気管とこれに接続する延長管を設けたもので、吸気チヤンバーの変形や振動を問題とするものではない。
また、実開昭63-35181号公報によってエンジンの排気ガス再循環装置が提案されているが、この装置はスロットルボデイ、サージタンク、接続管、インテークパイプからなる装置であり、この考案も振動によって放射する騒音を低減する手段を提供するものではない。実開昭61-9525 号公報によってサージタンクに設けたインレットパイプに吸気絞り弁を設けた装置が提案されているが、これも振動によって放射する騒音を低減する手段を提供するものではない。更に、実開平２-18648号公報によってエンジンのＥＧＲ通路構造が提案されているが、これもサージタンクを２分してその開口部に形成したフランジ面に補強プレートを介在して補強するという技術的思想を提案するものではない。
【０００９】
何れにしても、前記公知技術には吸気チヤンバーを二分して鋳造を容易にすること、複雑な形状の吸気チヤンバーでも鋳造が可能であること、更にこれらの分割した吸気チヤンバーのフランジ面に補強プレートを介在して吸気チヤンバーを補強すること、そしてこの補強プレートに設けた連通孔を利用して吸気にＥＧＲガスがブローバイガスの分散作用と混合作用を与えると云う技術的思想を提案するものではない。
本発明は、前記種々の問題点を一挙に解決する構造を有する吸気チヤンバーを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る吸気チヤンバーは、多気筒エンジンの各気筒に接続される吸気ポートと吸気管との間に介在される吸気チヤンバーであり、前記吸気チヤンバーはマニホールドを一体的に形成した第１チヤンバーと、吸気管を接続する第２チヤンバーからなり、前記第１チヤンバーと第２チヤンバーの開口部の夫々にフランジ面を設けて接続可能とし、前記両フランジ面に補強プレートを狭持した吸気チヤンバーにおいて、前記補強プレートは、フランジ面に接当する枠部と、この枠部の内方を連結するように縦片と横片とを格子状に設け、前記枠部と縦片と横片との間に形成した空間を第１チヤンバーと第２チヤンバーとを連通する連通孔に形成して構成している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して発明の実施の形態について説明する。
図１は吸気チヤンバーの正面図、図２は同右側面図、図６は分解して示す斜視図であって、吸気チヤンバー１は第１チヤンバー２と第２チヤンバー３とに分割されており、開口部にフランジ４，５が形成され、このフランジ４，５によって補強プレート６を挟持している。
【００１５】
第１チヤンバー２にはエンジンのシリンダー数分だけ吸気マニホールド７が設けてある。また、第２チヤンバー３の一端に吸気管８が接続され、フイルタと別の吸気管を経由して吸気がこの吸気管８に供給され、そして吸気マニホールド７からエンジンの吸気ポートに供給するようになっている。
補強プレート６は第１チヤンバー室２ａと第２チヤンバー室３ａを仕切りながら吸気管８から供給された吸気を混合し、各吸気マニホールド７に均一に供給するように分散すると共に、第１チヤンバー２と第２チヤンバー３からなる吸気チヤンバー１を全体的に補強するものである。
【００１６】
補強プレート６はこの実施例においては、図３〜図５に示すように全体的に角形皿状で、一面に僅かに突出した形状をしている。この補強プレート６は一般圧延鋼板やステンレス板を使用し、外形とシール部分と補強の基礎部分を形成する枠部６ａと、縦補強板６ｂと横補強板６ｃを有し、これらの間に窓６ｄを開口して全体として格子状に形成しており、更に前記枠部６ａにボルト穴６ｅを開口している。
【００１７】
そして図６に示すように第１チヤンバー２の第２チヤンバー室２ａ側に突出部が向くように配置して第２チヤンバー３を組立てるようになっている。
補強プレート６の枠部６ａとその他の補強板６ｂ，６ｃは別体として構成することも可能ではあるが、金属板をプレス加工して一体物とするのが良い。
本発明者等はこの補強プレート６の窓の形状と大きさについて２つの丸窓、左右３本づつの長い短冊形の窓、２つの四角形の窓、２つの楕円形の窓等、各種の窓の形状のものを準備して振動と騒音を測定して得られた補強効果、吸気，ＥＧＲガスやブローバイガスの混合と分配効果、そして製造コストの面から色々と検討したが、前記実施例の構造のものが最も良好な結果を得ることができた。
【００１８】
図７は、４シリンダー、排気量１７００ｃｃのディーゼルエンジンに於いて、エンジン回転数を中速域一定回転速度にて横軸に負荷を、縦軸に各気筒のＥＧＲバラツキ度合を示したグラフであり、従来の補強プレートを設けない吸気チャンバーの各気筒のＥＧＲバラツキ幅を１００％とした際に前記実施例の吸気チャンバーを用いた場合の各気筒でのＥＧＲバラツキ幅の割合を破線で示している。
【００１９】
このグラフに示すように、本発明に係る吸気チヤンバーを装備したディーゼルエンジンにおいては振動を防止しながら吸気とＥＧＲガスとを混合しながら分散させるので、特にＥＧＲを行う負荷領域において４つのシリンダに均一なバラツキの少ないＥＧＲ率を得ることができ、これによって従来のエンジンに比較してＥＧＲの効果を効率良く引き出すことが可能となり、排気ガスを清浄化することができた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明に係る吸気チヤンバーは、以上のように構成されているので、次の効果を奏することができる。
【００２１】
即ち、補強プレート６には複数の窓６ｄを形成するように縦補強板６ｂと横補強板６ｃを格子状に配置しているので、この補強板６ｂ，６ｃを吸気チヤンバー１の補強部材として使用すると共に、吸気をシリンダーに供給する際に攪拌，混合，分散させる攪拌板として作用しており、吸気流に適度な乱れを与え、吸気とＥＧＲガスやブローバイガスとの混合を促進しながら各シリンダーに均一に供給してエンジンの効率を上げることができる。
その結果として前記ガスの分散が向上して排気ガス中のＮＯｘ濃度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る吸気チヤンバーの正面図である。
【図２】同側面図である。
【図３】補強板の正面図である。
【図４】図３に示す補強板の長手方向の中央部の断面図である。
【図５】図３に示す補強板の巾方向の中央部の断面図である。
【図６】本発明に係る吸気チヤンバーの構成部品の分解斜視図である。
【図７】吸気チヤンバーを装備したエンジンの性能を示すグラフである。
【記号の説明】
１吸気チヤンバー２第１チヤンバー３第２チヤンバー
４，５フランジ６補強プレート６ａ枠部
６ｂ縦補強板６ｃ横補強板６ｄ窓
７吸気マニホールド８吸気管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake chamber provided between an intake port connected to each cylinder of a multi-cylinder engine and an intake pipe.
[0002]
[Prior art]
In a multi-cylinder engine, an intake chamber is interposed between an intake port formed in the cylinder head and an intake pipe in order to uniformly intake air into each cylinder. The air purified by the air cleaner is supplied to the intake chamber via an intake pipe, and then supplied into the cylinder via an intake manifold and an intake port.
[0003]
This intake chamber is interposed between one intake pipe and an intake port provided in the cylinder head, and has a complicated structure for supplying intake air while dividing it into the number of cylinders or intake ports. Therefore, the intake chamber is usually cast using an aluminum alloy. However, casting one intake chamber, that is, a hollow body into one, complicates the casting process and increases the cost. Therefore, in order to facilitate the casting process and keep the cost low, precision casting is performed by die casting in two parts. There are many cases.
[0004]
In addition, the intake manifold is often provided with EGR gas introduction holes and blow-by gas introduction holes (PCV valves) because of the layout with the various devices attached to the engine, and therefore, the intake chamber has a complicated structure. There are many cases.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in order to facilitate the casting process, the intake chamber is often divided into two parts and assembled later, but the die-cast individuated intake chamber can be made thin. In addition, since a large opening is formed, there is a problem that the rigidity is relatively low. Of course, there is a problem that it is possible to form a thick film so as to have a sufficient strength, or the weight increases, which is not preferable.
[0006]
The engine body vibrates as the engine operates, and this vibration is transmitted to the intake chamber attached to the engine body. If the natural frequency of the intake chamber coincides with the engine frequency at this time, it has been confirmed that the intake chamber is greatly deformed by causing a resonance phenomenon, and this tendency is particularly seen in the intake chamber having low rigidity. Further, there is a problem that a large radiated sound is generated due to the deformation due to the resonance of the intake chamber, which promotes engine noise.
[0007]
In addition, when an inlet hole for EGR or blow-by gas is provided in the intake chamber, a large amount of gas tends to be sucked into a port close to the inlet hole, and the gas distribution to each cylinder tends to be uneven. There is also a problem.
As a means for preventing or suppressing the radiated sound of the intake chamber, it is possible to increase the rigidity by increasing the wall thickness of the intake chamber or to change the natural frequency. , The natural frequency is lowered, which is disadvantageous for resonance. Further, the latter is very difficult to realize because it requires light weight and high rigidity.
[0008]
Various intake air chambers have been proposed. For example, an intake inertia pipe has been proposed in Japanese Utility Model Publication No. 55-142630, but this apparatus has an intake pipe and an intake pipe in one chamber. This is provided with an extension pipe that connects to the pipe, and does not cause problems with deformation or vibration of the intake chamber.
In addition, an exhaust gas recirculation device for engines has been proposed in Japanese Utility Model Publication No. 63-35181. This device is composed of a throttle body, a surge tank, a connecting pipe, and an intake pipe. It does not provide a means to reduce radiated noise. Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-9525 proposes a device in which an intake throttle valve is provided in an inlet pipe provided in a surge tank, but this also does not provide means for reducing noise radiated by vibration. Further, an engine EGR passage structure has been proposed in Japanese Utility Model Publication No. 2-18648, and this is also a technique in which a surge tank is divided into two parts and a flange surface formed at the opening thereof is reinforced through a reinforcing plate. It does not suggest a specific idea.
[0009]
In any case, the above-mentioned known technique can divide the intake chamber into two parts to facilitate casting, can be cast even with an intake chamber having a complicated shape, and further includes a reinforcing plate on the flange surface of the divided intake chambers. It does not propose the technical idea that the intake chamber is reinforced by interposing the EGR gas, and that the EGR gas gives the blow-by gas dispersing action and mixing action to the intake air by using the communication holes provided in the reinforcing plate. .
An object of the present invention is to provide an intake chamber having a structure that solves the various problems at once.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Intake Chiyanba according to the present invention for achieving the above object, a suction Chiyanba interposed between the intake port connected to each cylinder of a multi-cylinder engine and an intake pipe, the intake Chiyanba is integrally manifold A first chamber formed on the second chamber and a second chamber for connecting an intake pipe. A flange surface is provided in each of the opening portions of the first chamber and the second chamber, and a reinforcing plate is provided on both flange surfaces. In the sandwiched intake chamber, the reinforcing plate is provided with a frame portion in contact with the flange surface and a vertical piece and a horizontal piece in a lattice shape so as to connect the inside of the frame portion. A space formed between the piece and the horizontal piece is formed by forming a communication hole that communicates the first chamber and the second chamber.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
1 is a front view of the intake chamber, FIG. 2 is a right side view of the same, and FIG. 6 is an exploded perspective view. The intake chamber 1 is divided into a first chamber 2 and a second chamber 3, Flange 4, 5 is formed in the opening, and the reinforcing plate 6 is sandwiched by the flange 4, 5.
[0015]
The first chamber 2 is provided with intake manifolds 7 corresponding to the number of cylinders of the engine. An intake pipe 8 is connected to one end of the second chamber 3 so that intake air is supplied to the intake pipe 8 via a separate intake pipe from the filter and supplied from the intake manifold 7 to the intake port of the engine. It has become.
The reinforcing plate 6 mixes the intake air supplied from the intake pipe 8 while partitioning the first chamber chamber 2a and the second chamber chamber 3a, and distributes the intake air to the intake manifolds 7 in a uniform manner. The intake chamber 1 composed of the second chamber 3 is reinforced as a whole.
[0016]
In this embodiment, as shown in FIGS. 3 to 5, the reinforcing plate 6 has a generally square dish shape and is slightly protruded on one side. This reinforcing plate 6 is made of a general rolled steel plate or stainless steel plate, and has a frame portion 6a that forms an outer shape, a seal portion, and a reinforcing base portion, a vertical reinforcing plate 6b, and a horizontal reinforcing plate 6c. 6d is opened and formed in a lattice shape as a whole, and bolt holes 6e are opened in the frame portion 6a.
[0017]
As shown in FIG. 6, the second chamber 3 is assembled by arranging the first chamber 2 so that the protruding portion faces the second chamber chamber 2a side.
Although the frame portion 6a of the reinforcing plate 6 and the other reinforcing plates 6b and 6c can be configured as separate bodies, it is preferable to press the metal plate into a single body.
The inventors of the present invention have various windows such as two round windows, three long rectangular windows, two rectangular windows, two elliptical windows, etc. The various effects were studied in terms of the reinforcing effect obtained by measuring the vibration and noise, the mixing effect of intake air, EGR gas and blow-by gas, and the manufacturing cost. The structure can obtain the best results.
[0018]
FIG. 7 is a graph showing the load on the horizontal axis and the vertical axis indicating the degree of EGR variation for each cylinder in a 4-cylinder diesel engine with a displacement of 1700 cc at a constant engine speed. The ratio of the EGR variation width in each cylinder when the intake chamber of the above embodiment is used when the EGR variation width of each cylinder of the intake chamber without the conventional reinforcing plate is 100% is indicated by a broken line. .
[0019]
As shown in this graph, in the diesel engine equipped with the intake chamber according to the present invention, the intake air and the EGR gas are dispersed while being mixed while preventing vibration, so that it is uniformly distributed over four cylinders particularly in the load region where EGR is performed. As a result, an EGR rate with little variation can be obtained, whereby the effect of EGR can be efficiently extracted as compared with the conventional engine, and the exhaust gas can be purified.
[0020]
【The invention's effect】
Since the intake chamber according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0021]
That is, since the reinforcing plate 6 has the vertical reinforcing plate 6b and the horizontal reinforcing plate 6c arranged in a grid so as to form a plurality of windows 6d, the reinforcing plates 6b and 6c are used as reinforcing members for the intake chamber 1. while stirring in supplying intake air to the cylinders, mixing, and act as an agitating plate for dispersing, giving moderate turbulence in the intake air flow, while promoting mixing of the air and the EGR gas and blow-by gas each The efficiency of the engine can be increased by supplying the cylinder uniformly.
As a result, the dispersion of the gas can be improved and the NOx concentration in the exhaust gas can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an intake chamber according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the same.
FIG. 3 is a front view of a reinforcing plate.
4 is a cross-sectional view of a central portion in the longitudinal direction of a reinforcing plate shown in FIG.
5 is a cross-sectional view of a central portion in the width direction of the reinforcing plate shown in FIG.
FIG. 6 is an exploded perspective view of the components of the intake chamber according to the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the performance of an engine equipped with an intake chamber.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Intake chamber 2 1st chamber 3 2nd chamber 4,5 Flange 6 Reinforcement plate 6a Frame part 6b Vertical reinforcement plate 6c Lateral reinforcement plate 6d Window 7 Intake manifold 8 Intake pipe

Claims

A suction Chiyanba interposed between the intake port connected to each cylinder of a multi-cylinder engine and an intake pipe, the intake Chiyanba second connecting the first Chiyanba which are integrally formed manifold, the intake pipe An intake chamber comprising a chamber and provided with a flange surface at each of the opening portions of the first chamber and the second chamber and capable of being connected, and the reinforcing plate is sandwiched between the flange surfaces. A vertical frame and a horizontal piece are provided in a lattice shape so as to connect the frame portion to be in contact with the inside of the frame portion, and a space formed between the frame portion, the vertical piece and the horizontal piece is a first chamber. An intake chamber formed in a communication hole that communicates with the second chamber.