JP7099950B2 - Intake manifold - Google Patents
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Description
本発明は、産業用エンジンなどの各種エンジンにおいて、シリンダヘッドの吸気側に装備される吸気マニホルドに関するものである。 The present invention relates to an intake manifold installed on the intake side of a cylinder head in various engines such as industrial engines.
例えば、エンジンに適用される吸気マニホルドには、特許文献1にて開示される枝分れ形の吸気マニホルドや、特許文献2にて開示される箱型の吸気マニホルドのあることが知られている。
For example, it is known that the intake manifold applied to the engine includes a branched intake manifold disclosed in
枝分れ形の吸気マニホルドは、各吸気ポートに対応する複数の枝分かれ管と、それら枝分かれ管の根元どうしを繋ぐ横に長いインマニ本体部と、空気の吸入部とを備える構造のものである。箱形の吸気マニホルドは、複数の吸気ポートを覆う大きさの1つの開口を備えるインマニ本体部と、空気の吸入部とを備える構造のものである。 The branched intake manifold has a structure including a plurality of branched pipes corresponding to each intake port, a horizontally long intake manifold body portion connecting the roots of the branched pipes, and an air suction portion. The box-shaped intake manifold has a structure including an intake manifold body portion having one opening sized to cover a plurality of intake ports, and an air suction portion.
箱型の吸気マニホルドを産業用ディーゼルエンジンに適用する場合、特許文献2において開示されるように、シリンダブロックの横側方で上部の位置に装備される燃料噴射用供給ポンプ(又はそのポンプハウジング)が、吸気マニホルドの配置スペースを妨げることがある。
When the box-shaped intake manifold is applied to an industrial diesel engine, as disclosed in
即ち、特許文献2の図1や図2(B)で示されるように、インマニ本体部における1気筒目の吸気ポートに対応する箇所と2気筒目の吸気ポートに対応する箇所の大部分とに相当する箇所の奥行きが、側方に配置される燃料噴射用供給ポンプとの干渉を避けるために、3,4気筒目の吸気ポートに対応する箇所の奥行きよりも格段に狭くせざるを得ない。つまり、インマニ本体の内部空間の断面積が、その長手方向の一端側が他端側よりも小さくなる不均一(非対称)で歪な形の吸気マニホルドになっている。
That is, as shown in FIGS. 1 and 2 (B) of
上記の歪な形の吸気マニホルドでは、各吸気ポートでの吸入空気量に差が出易い不利がある。そこで、吸気マニホルドを、良質で精密な仕上げが可能で大量生産にも適したダイカスト製として、インマニ本体部における断面積が減少する形状変化部を滑らかな面に形成し、空気の流れを改善することも試されているが、十分ではない。 The above-mentioned distorted intake manifold has a disadvantage that the amount of intake air at each intake port tends to differ. Therefore, the intake manifold is made of die-cast, which can be finished with high quality and precision and is suitable for mass production. It has also been tried, but not enough.
本発明の目的は、インマニ本体部や吸入部などの各部の形状や構造の更なる工夫により、歪な形のインマニ本体部を有しながらも、複数の吸気ポートに極力均一な空気が送れるように改善して、より燃焼効率に優れる吸気マニホルドを提供する点にある。 An object of the present invention is to further devise the shape and structure of each part such as the intake manifold main body and the suction part so that air can be sent as uniformly as possible to a plurality of intake ports even though the intake manifold main body has a distorted shape. The point is to provide an intake manifold with better combustion efficiency.
本発明は、吸気マニホルドにおいて、
複数の吸気ポートを覆う1つの長尺状開口を有する内部空間が形成されるインマニ本体部と、前記インマニ本体部の長手方向の中間部において前記内部空間に開口する吸入通路が形成された吸入部とを有し、
前記内部空間における前記長手方向に直交する方向の断面積が、前記インマニ本体部の長手方向の一端部において縮小されており、
前記吸入通路における空気の流れ方向での中間部と、前記内部空間における前記一端部とを連通するバイパス路が設けられていることを特徴とする。
The present invention is in the intake manifold.
An intake manifold main body having an internal space having one long opening covering a plurality of intake ports and a suction passage having a suction passage opening to the internal space in the middle portion in the longitudinal direction of the intake manifold main body are formed. And have
The cross-sectional area of the internal space in the direction orthogonal to the longitudinal direction is reduced at one end of the intake manifold main body in the longitudinal direction.
It is characterized in that a bypass path for communicating an intermediate portion in the air flow direction in the suction passage and the one end portion in the internal space is provided.
例えば、前記吸入部は、前記長手方向に交差する方向に延びて前記内部空間に開口する縦通路部と、前記長手方向に沿う方向に延びて前記縦通路部に連なる横通路部とを有し、前記バイパス路は、前記横通路部に連通されているのがよい。また、前記バイパス路は、前記吸入通路の断面積よりも小さい断面積を有していると好都合である。 For example, the suction portion has a vertical passage portion extending in a direction intersecting the longitudinal direction and opening into the internal space, and a horizontal passage portion extending in a direction along the longitudinal direction and connecting to the vertical passage portion. , The bypass path may be communicated with the lateral passage portion. Further, it is convenient that the bypass path has a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the suction passage.
また、前記縦通路部は、前記インマニ本体部の側となる縦通路後部と、前記横通路部の側となる縦通路前部とが取外し可能に連結され、かつ、前記バイパス路は、前記インマニ本体部の側となるバイパス後部と、前記横通路部の側となるバイパス前部とが取外し可能に連結されており、前記吸入部は、前記縦通路後部と前記バイパス後部とを有する吸入後部と、前記縦通路前部と前記バイパス前部と前記横通路部とを有する吸入前部とが、取外し可能に連結されることで構成されているとよい。 Further, in the vertical passage portion, the rear portion of the vertical passage on the side of the main body of the in-mani and the front portion of the vertical passage on the side of the horizontal passage are removably connected, and the bypass path is connected to the in-mani. The rear part of the bypass on the side of the main body and the front part of the bypass on the side of the horizontal passage are removably connected, and the suction part is a suction rear part having the rear part of the vertical passage and the rear part of the bypass. It is preferable that the suction front portion having the vertical passage front portion, the bypass front portion, and the lateral passage portion is detachably connected to each other.
前記吸入通路が、前記内部空間における前記一端部ではない箇所に連通されるように、前記吸入部の前記インマニ本体部に対する長手方向の位置が設定されているとよく、前記吸入部は、前記内部空間の長手方向と奥行きの方向との双方に交差する幅の方向に沿って延びる前記吸入通路を有する構成とすることもできる。 It is preferable that the position of the suction portion in the longitudinal direction with respect to the in-mani main body portion is set so that the suction passage is communicated with a portion other than the one end portion in the internal space. It is also possible to have the suction passage extending along the direction of the width intersecting both the longitudinal direction and the depth direction of the space.
さらに、前記吸入部が、2気筒目の吸気ポートと3気筒目の吸気ポートとの間に相当する位置で前記インマニ本体部に形成された直列4気筒エンジン用のものであると好都合である。前記一端部における前記内部空間の断面積の縮小は、前記長尺状開口に対する内部空間の奥行きを狭めることによるものであればよい。 Further, it is convenient that the suction portion is for an in-line 4-cylinder engine formed in the intake manifold main body portion at a position corresponding to the intake port of the second cylinder and the intake port of the third cylinder. The reduction in the cross-sectional area of the internal space at one end thereof may be due to narrowing the depth of the internal space with respect to the long opening.
本発明によれば、吸入通路における空気の流れ方向での中間部と、内部空間における一端部、即ち断面積が縮小された箇所とを連通するバイパス路を設けたから、内部空間の断面積が縮小された箇所に対応された吸気ポートに空気が流れる状態のときは、通常の吸入通路に加えて、近道であるバイパス路からも効率よく空気が流れ、吸入空気量を大きく増やせるようになる。 According to the present invention, since the bypass path for communicating the intermediate portion in the air flow direction in the suction passage and one end portion in the internal space, that is, the portion where the cross-sectional area is reduced is provided, the cross-sectional area of the internal space is reduced. When air is flowing to the intake port corresponding to the specified location, air can efficiently flow from the bypass path, which is a shortcut, in addition to the normal intake passage, and the amount of intake air can be greatly increased.
内部空間における断面積が縮小されていない箇所に対応された吸気ポートに空気が流れる状態のときは、場所の遠いバイパス路の影響は僅かになって、ほぼ通常の吸入通路からの空気の流れとなる。つまり、最も空気の入りにくい吸気ポートの近くに設けたバイパス路による空気量の増大度合いは、バイパス路から遠くなる吸気ポートほど弱くなるから、複数の吸気ポートのそれぞれおける吸入空気量(単位時間当りの吸入空気量)を、互いの差が殆どないようにすることができる。 When air is flowing through the intake port corresponding to the unreduced cross-sectional area in the internal space, the effect of the distant bypass path is negligible and is almost the same as the air flow from the normal intake passage. Become. In other words, the degree of increase in the amount of air due to the bypass path provided near the intake port where air is most difficult to enter becomes weaker as the intake port is farther from the bypass path. The amount of intake air) can be set so that there is almost no difference between them.
その結果、インマニ本体部や吸入部などの各部の形状や構造の更なる工夫により、歪な形のインマニ本体部を有しながらも、複数の吸気ポートに極力均一な空気が送れるように改善して、より燃焼効率に優れる吸気マニホルドを提供することができる。 As a result, by further devising the shape and structure of each part such as the intake manifold body and suction part, it has been improved so that even though it has a distorted shape of the intake manifold body, air can be sent to multiple intake ports as uniformly as possible. Therefore, it is possible to provide an intake manifold having more excellent combustion efficiency.
以下に、本発明による吸気マニホルド(エンジンの吸気マニホルド)の実施の形態を、直列4気筒の産業用ディーゼルエンジンに適用された場合について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of the intake manifold (intake manifold of an engine) according to the present invention will be described when applied to an in-line 4-cylinder industrial diesel engine with reference to the drawings.
図1~図3に示されるように、産業用ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンと略称する)Eは、シリンダブロック1の上にシリンダヘッド2が組付けられ、シリンダヘッド2の上にシリンダヘッドカバー(以下、「ヘッドカバー」と略称する)3が組付けられ、シリンダブロック1の下部にオイルパン4が組付けられている。シリンダブロック1の上半部はシリンダ1Aに、そして、下半部はクランクケース1Bにそれぞれ構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, in an industrial diesel engine (hereinafter, simply abbreviated as an engine) E, a
シリンダブロック1の前側に伝動ケース5が組み付けられ、伝動ケース5の下部にはクランク軸(図示省略)で駆動される駆動プーリ6が設けられている。伝動ケース5の上部には、エンジン冷却ファン7(図1を参照)を駆動するためのファンプーリ(図示省略)の支持ハブ7Aが、前後向きの軸心Pを有する状態で設けられている。図示は省略するが、駆動プーリ6、ファンプーリ、及びその他の補機(オルタネータなど)の従動プーリ(図示省略)に亘って張架されるベルト(図示省略)が設けられている。
A
シリンダブロック1の後端部にはフライホイールハウジング8が組付けられ、シリンダブロック1の左側には排気マニホルド(図示省略)やウォータフランジ9などが設けられている。シリンダブロック1の右側には、オイルフィルタ10、吸気マニホルド11、燃料噴射用供給ポンプ12などが設けられている。このエンジンEは、4つのピストン(図示省略)が前後直列に並んだ直列4気筒エンジンに構成されている。吸気マニホルド11には、図示しないエアクリーナなどの吸気系に連通するために、略J字管状の吸込みダクト16がボルト連結されている。
A
図1、図4~図6に示されるように、前後方向に長い1つの長尺状開口13Aを有する内部空間13が形成されているインマニ本体部11Aと、インマニ本体部11Aの長手方向(前後方向)の中間部に形成される空気の吸入部11Bと、を有する箱型のものに構成されている。長尺状開口13Aは、シリンダヘッド2において前後直列に並ぶ4箇所(複数の一例)の吸気ポートp1,p2,p3,p4を覆う大きさを有する前後に長く上下に短い細長い形状の開口に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 4 to 6, the intake manifold
インマニ本体部11Aは、複数のボルト挿通用孔(符記省略)を有する外周フランジ11aを備えており、長尺状開口13Aを有する内部空間13は、その奥行きdがインマニ本体部11Aの長手方向(前後方向)の後端部(一端部の一例)において狭められるという、歪な形に設定されている。
The intake manifold
即ち、図5に示されるように、内部空間13は、その奥行きdが、ある程度長い(深い)通常奥行きd1を持つ通常空間部13Tを基本としているが、前端部における奥行きdは通常奥行きd1より格段に狭い狭小奥行きd2(d2<d1)を持つ狭小空間部13Cに設定されている。つまり、内部空間13は、前後方向に直交する方向である前後方向又は左右方向の断面積が、通常空間部13Tよりも狭小空間部13Cにおいて縮小されている。
That is, as shown in FIG. 5, the
狭小奥行きd2の部分(狭小空間部13C)は、全長(長さ)Lを有する内部空間13の後端から狭小部長さL2の範囲であり、傾斜側壁11bを備える断面変化部17及び狭小部長さL2を全長Lから減じた長さの部分が通常奥行きd1の箇所である。なお、断面変化部17も通常奥行きd1の箇所と考えれば、内部空間13における通常奥行きd1の部分(通常空間部13T)は前端から(L-L2)の長さ部分である。つまり、インマニ本体部11Aは、左右幅が不均一な上壁11c及び下壁11dと、通常側壁11e(側壁F)と、傾斜側壁11b(側壁F)と、狭小側壁11f(側壁F)とを備え、奥行きdが部位によって異なる段付形状の内部空間13を有している。
The portion of the narrow depth d2 (
また、内部空間13の幅(長尺状開口13Aの幅)wと通常奥行きd1及び狭小奥行きd2との寸法関係はd1>w>d2(d1=1.2w、d2=0.4w)に設定されているが、この限りではない。一例として、1.0w≦d1≦1.4w、0.3w≦d2≦0.5wという寸法関係が施されている。また、内部空間13の長手方向長さに関しては、狭小部長さL2と全長Lとに、0.25L≦L2≦0.35Lという関係が成り立つように設定されていることが多いが、それには限らない。
Further, the dimensional relationship between the width of the internal space 13 (width of the
図4~図6に示されるように、吸入部11Bは、吸入ケース部14及び吸入フランジ15を有し、吸入ケース部14には吸入通路14Aが内部形成され、吸入フランジ15には上向きに開口する空気入口14a、及び2箇所のボルト孔(符記省略)が形成されている。吸入フランジ15の上側に、前述の吸込みダクト16のフランジ部16Aがボルト連結可能である。吸入部11Bは、インマニ本体部11Aの長手方向の中間において幅wの方向(上下方向)に開口する状態で内部空間13に連通する吸入通路14Aを有している。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
吸入部11Bは、前後方向において吸入通路14Aが第3吸気ポートp3の少し第2吸気ポートp2寄りに位置する状態で、インマニ本体部11Aの通常奥行きd1を有する箇所である通常空間部13Tから上方に突出形成されている。4つの吸気ポートp1~p4のうち、最も前側が1気筒目の吸気ポートp1であり、そこから後へ順に、2気筒目の吸気ポートp3、3気筒目の吸気ポートp3、4気筒目の吸気ポートp4と並んでいる。
The
つまり、吸入部11Bは、吸入通路14Aが内部空間13における一端部(狭小空間部13C)ではない箇所(通常空間部13T)に連通されるように、インマニ本体部11Aに対する長手方向の位置〔例えば、内部空間13の後端から前方へ距離Kの位置(図6参照)〕が設定されている。そして、吸入部11Bは、内部空間13の長手方向(前後方向)及び奥行き方向(左右方向)の双方に交差する幅方向(幅wの方向であって上下方向)に沿って延びる吸入通路14Aを有している、という構成である。
That is, the
〔実施形態1〕
図4~図6に示されるように、吸入通路14Aにおける空気の流れ方向での中間部(直進部16C)と、内部空間13における断面積が縮小された箇所(狭小空間部13C)とを連通するバイパス路26が設けられている。バイパス路26は、吸入通路14Aの断面積よりも小さい断面積を有している。吸入部11Bは、長手方向(前後方向)に交差する方向(上下方向)に延びて内部空間13に開口する縦通路部28と、長手方向に沿う方向に延びて縦通路部28に連なる横通路部27とを有し、バイパス路26は、横通路部27に連通される上下向きの通路である。
[Embodiment 1]
As shown in FIGS. 4 to 6, the intermediate portion (straight-moving
縦通路部28は、インマニ本体部11Aの側となる縦通路後部28Bと、横通路部27の側となる縦通路前部28Aとが取外し可能に連結され、かつ、バイパス路26は、インマニ本体部11Aの側となるバイパス後部26Bと、横通路部27の側となるバイパス前部26Aとがボルト止め手段により取外し可能に連結されている。吸入部11Bは、縦通路後部28Bとバイパス後部26Bとを有する吸入後部11Dと、縦通路前部28Aとバイパス前部26Aと横通路部27とを有する吸入前部11Cと、がボルト止め手段により取外し可能に連結されることで構成されている。
In the
図4、図6に示されるように、吸込みダクト16は、フランジ部16Aに連続するエルボ部16B、エルボ部16Bに続く直進部16C、及び入口部16Dを有し、側面視の形状が略J字状を呈している。フランジ部16Aに形成された縦通路前部28A、横通路部27、及び吸入後部11Dの(インマニ本体部11Aの)の縦通路後部28Bは、いずれも吸入通路14Aである。
As shown in FIGS. 4 and 6, the
バイパス後部26Bを有するバイパス突起29がインマニ本体部11Aに形成され、バイパス突起29の上端には取付フランジ29aが形成されている。バイパス前部26Aを有する突起フランジ30が吸込みダクト16(の直進部16C)に形成されており、この突起フランジ30と取付フランジ29aとがボルト止め手段により連結されている。吸入フランジ15の上面と突起フランジ30の上面との高さ位置を互いに同じとすれば好都合である(図4を参照))。
A
つまり、吸気マニホルド11は、インマニ本体部11A、吸入後部11D、及びバイパス後部26Bを有する第1マニホルド部品(符記省略)と、縦通路前部28A、横通路部27(吸込みダクト16)、及びバイパス前部26Aを有する第2マニホルド部品(符記省略)との2部品のボルト連結により構成されている。また、縦通路部28を基準とした場合、奥行きdの狭い狭小奥行きd2を持つ狭小空間部13Cと、バイパス路26が接続される直進部16Cとは同じ方向の側(前側)に配置されている。
That is, the
以上のように、吸気マニホルド11においては、吸入部11Bの吸入通路14Aにおける空気の流れ方向で終端部である縦通路部28に加えて、空気の流れ方向の中間部である直進部16Cとインマニ本体部11Aの狭小空間部13Cとを短絡するバイパス路26が設けられている。従って、1気筒目の吸気ポートp1に空気が流れる状態のときは、縦通路部28からだけでなく、近道であるバイパス路26からも効率よく空気が流れ、吸入空気量を大きく増やせるようになる。
As described above, in the
4気筒目の吸気ポートp4に空気が流れる状態のときは、場所の遠いバイパス路26の影響は僅かになって、ほぼ縦通路部28からの空気の流れとなる。つまり、1気筒目の吸気ポートp1の近くに設けたバイパス路26による空気量の増大度合いは、p1>p2>p3>p4となるので、複数の吸気ポートp1~p4における吸入空気量(単位時間当りの吸入空気量)を殆ど変わらないようにすることができる。
When air is flowing through the intake port p4 of the fourth cylinder, the influence of the
従って、通常空間部13Tと狭小空間部13Cとを持つなど、インマニ本体部11Aの内部空間13の断面積がその長手方向で不均一となる歪な形状を呈する吸気マニホルド11であっても、断面積の小さな箇所(狭小空間部13C)に位置する吸気ポートへの吸入空気量を無理なく増やせるようになる。その結果、複数の吸気ポートへの吸入空気量の均一化が極力図れるようになり、燃焼効率に優れる吸気マニホルドを提供することができる。また、それによってダイカスト製の吸気マニホルドとしても、気筒間の吸入空気量のバラつきを低減することができる。
Therefore, even if the
〔別実施形態〕
(1)本実施形態においては、第1及び第2マニホルド部品(符記省略)との2分割構造であるが、インマニ本体部11Aと吸入部11Bとが1つの部品で形成された構造の吸気マニホルドでもよい。
(2)吸入部11Bは、上方に延びる直線状のものや、「く」字状のもの、或いはS字状に湾曲したものなど、種々の形状のものに対応可能である。
[Another Embodiment]
(1) In the present embodiment, the intake manifold
(2) The
(3)インマニ本体部11Aの長手方向に対する縦通路部28やバイパス路26の位置は、吸気ポートの数や位置、インマニ本体部11Aの形状や内部空間13の断面積などの諸条件により、種々の変更設定が可能である。バイパス路26の断面積と縦通路部28の断面積の割合も、適宜に変更設定が可能である。
(3) The positions of the
11A インマニ本体部
11B 吸入部
11C 吸入前部
11D 吸入後部
13 内部空間
13A 長尺状開口
14A 吸入通路
26 バイパス路
26A バイパス前部
26B バイパス後部
27 横通路部
28 縦通路部
28A 縦通路前部
28B 縦通路後部
F 側壁
d 奥行き
p1~p4 吸気ポート
F side wall
d Depth p1 to p4 Intake port
Claims (8)
前記内部空間における前記長手方向に直交する方向の断面積が、前記インマニ本体部の長手方向の一端部において縮小されており、
前記吸入通路における空気の流れ方向での中間部と、前記内部空間における前記一端部とを連通するバイパス路が設けられている吸気マニホルド。 An intake manifold main body having an internal space having one long opening covering a plurality of intake ports and a suction passage having a suction passage opening to the internal space in the middle portion in the longitudinal direction of the intake manifold main body are formed. And have
The cross-sectional area of the internal space in the direction orthogonal to the longitudinal direction is reduced at one end of the intake manifold main body in the longitudinal direction.
An intake manifold provided with a bypass path communicating an intermediate portion in the air flow direction in the suction passage and the one end portion in the internal space.
前記吸入部は、前記縦通路後部と前記バイパス後部とを有する吸入後部と、前記縦通路前部と前記バイパス前部と前記横通路部とを有する吸入前部とが、取外し可能に連結されることで構成されている請求項1~3のいずれか一項に記載の吸気マニホルド。 The vertical passage portion is detachably connected to the rear portion of the vertical passage that is on the side of the intake manifold main body and the front portion of the vertical passage that is on the side of the horizontal passage portion, and the bypass path is the intake manifold main body portion. The rear part of the bypass, which is on the side of the above, and the front part of the bypass, which is on the side of the lateral passage portion, are detachably connected to each other.
In the suction portion, a suction rear portion having the vertical passage rear portion and the bypass rear portion, and a suction front portion having the vertical passage front portion, the bypass front portion, and the lateral passage portion are detachably connected to each other. The intake manifold according to any one of claims 1 to 3, wherein the intake manifold is configured by the above.
The suction portion has a width that intersects both the longitudinal direction of the internal space and the depth direction that is the length from the elongated opening in the internal space to the side wall located on the opposite side of the elongated opening. The intake manifold according to any one of claims 1 to 5, which has the suction passage extending in the direction of the above.
The reduction in the cross-sectional area of the internal space at one end is due to the narrowing of the depth, which is the length from the elongated opening in the internal space to the side wall located on the opposite side of the elongated opening. The intake manifold according to any one of claims 1 to 7.
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