JPH0814127A - インテークマニホールド及び排気ガス還流用インテークマニホールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内燃機関の各気筒への均一分配性を向上する排
気ガス還流用インテークマニホールドを提供すること。 【構成】樹脂製のインテークマニホールド１の供給室１
１の中央域には金属製の分配筒体５が配置されている。
分配筒体５は、気流送給通路３から供給された気流を受
ける受け通路５１と、周壁に貫通状態に形成された円孔
形状をなす分配孔５２ａ〜５２ｄとを備えている。各分
配孔５２ａ〜５２ｄは、インテークマニホールド１の分
岐通路１３ａ〜１３ｄに臨む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼用の気流を内燃機
関の各気筒に分配供給するインテークマニホールド、及
び、排気ガスを含む燃焼用の空気を内燃機関の各気筒に
分配供給する排気ガス還流用インテークマニホールドに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関では、燃焼用の空気
（燃料を混合した空気も含む）を内燃機関の各気筒に分
配供給するためのインテークマニホールドが用いられて
いる。インテークマニホールドは、燃焼用の空気が供給
される供給室と、供給室から分岐する適数個の分岐通路
とを備えている。そして燃焼用の空気は、供給室に供給
され、供給室から各分岐通路に分流し、内燃機関の各気
筒に分配供給される。

【０００３】このインテークマニホールドは、燃焼用の
空気を内燃機関の各気筒に分配するものであり、その形
状は内燃機関の性能に大きな影響を与える。従って従来
より分岐通路の形態が種々改善されている。更なる分配
性の一層の均一化を図ることが好ましい。更に近年、特
開平５−７１４２７号公報に開示されている様に、内燃
機関で発生した排気ガスの一部を燃焼用の空気と共に内
燃機関の各気筒に分配供給する排気ガス還流装置（ＥＧ
Ｒ）が開発されている。この装置によれば、燃焼温度を
低下でき、内燃機関における燃焼により発生する窒素酸
化物の低減に有効である。そしてその開発の一貫とし
て、排気ガス還流装置に用いられる排気ガス還流用イン
テークマニホールドが近年開発されつつある。この様な
排気ガス還流用インテークマニホールドにおいては、排
気ガスを内燃機関の各気筒に均一に分配する分配性の向
上が要請されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した実情
に鑑みなされたものであり、各請求項の共通課題は内燃
機関の各気筒への均一分配性を向上することにある。即
ち、請求項１、２の共通課題は、内燃機関の気筒への燃
焼用の気流の分配性を向上するのに有利なインテークマ
ニホールドを提供することにある。

【０００５】請求項３の課題は、内燃機関の気筒への排
気ガスの分配性を向上するのに有利であり、これにより
内燃機関の各気筒における燃焼温度の均一化に有利であ
り、窒素酸化物の低減に有利な排気ガス還流用インテー
クマニホールドを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１のインテークマ
ニホールドは、内燃機関の各気筒の燃焼室に送給される
気流が流れる気流送給通路に連結される供給室と、供給
室から分岐すると共に供給室に供給された気流を内燃機
関の各気筒の燃焼室に分配する適数個の分岐通路を備え
たインテークマニホールドであり、少なくとも供給室に
は、気流送給通路から供給された気流を受ける受け通路
を備えると共に気流を分配通路に案内する分配部材が保
持されていることを特徴とするものである。

【０００７】気流は、燃料噴射装置に適用されるインテ
ークマニホールドの場合には空気であり、キャブレタに
適用されるインテークマニホールドの場合には燃料を含
む空気であるのが一般的である。請求項２のインテーク
マニホールドは、請求項１において、分配部材は、気流
送給通路から供給された気流を受ける受け通路を備えた
筒部と、筒部の周壁に貫通状態に形成されると共に各分
岐通路に臨む適数個の分配孔とを備えていることを特徴
とするものである。

【０００８】請求項３の排気ガス還流用インテークマニ
ホールドは、内燃機関で燃焼される空気が供給される空
気供給口と、内燃機関から排出された排気ガスが供給さ
れる排気ガス供給口と、空気供給口及び排気ガス供給口
に対面する供給室と、排気ガスが混合した供給室内の空
気を内燃機関の各気筒の燃焼室に分配する分岐通路とを
備えた排気ガス還流用インテークマニホールドであり、
少なくとも供給室の内壁面には、排気ガスを各分岐通路
に案内する板状の案内リブが突設されていることを特徴
とするものである。

【０００９】

【作用及び発明の効果】請求項１では、気流送給通路を
経た気流はインテークマニホールドの供給室に供給され
る。そして気流は分配部材の受け通路に受けられ、分配
部材により各分岐通路に案内される。従って、気流の分
配の偏りが軽減または回避され、これにより内燃機関の
各気筒への均一分配性は向上する。

【００１０】請求項２では、気流送給通路から供給され
た気流は分配部材の筒部の受け通路で受けられる。更に
分配部材の分配孔は内燃機関の各気筒に臨むため、気流
は分配孔を通過して内燃機関の各気筒に分配供給され
る。従って、気流の分配の偏りが軽減または回避され、
これにより均一分配性は向上する。請求項３では、内燃
機関で燃焼される燃焼用の空気はインテークマニホール
ドの空気供給口から供給室に供給され、一方、排気ガス
はインテークマニホールドの排気ガス供給口から供給室
に供給される。供給室の内壁面には板状の案内リブが突
設されているため、案内リブに案内されて排気ガスは内
燃機関の各気筒に供給される。従って内燃機関に還流す
る排気ガスの分配の偏りが軽減または回避され、これに
より排気ガスの均一分配性は向上し、内燃機関の各気筒
における窒素酸化物の低減に有利である。

【００１１】

【実施例】本発明の第１実施例を図１〜図４を参照して
説明する。このインテークマニホールド１は４気筒の内
燃機関（ディーゼル機関）に装備されるものである。こ
のインテークマニホールド１は図１に示す様に１個の排
気ガス供給口１０と、１個の供給室１１と、適数個の分
岐筒部１２とを備えている。なお分岐筒部１２内燃機関
の気筒と同数個設けられている。

【００１２】排気ガス供給口１０は排気ガス還流通路２
の端部に連通している。排気ガス還流通路２は、内燃機
関で発生した排気ガスの一部を再び内燃機関に還流する
通路である。インテークマニホールド１の各分岐筒部１
２はそれぞれ分岐通路１３を備えている。分岐通路１３
は、供給室１１から分岐する第１分岐通路１３ａ、第２
分岐通路１３ｂ、第３分岐通路１３ｃ、第４分岐通路１
３ｄで構成されている。

【００１３】図４に示す様に第１分岐通路１３ａは内燃
機関の第１気筒Ｓ１に連通し、第２分岐通路１３ｂは内
燃機関の第２気筒Ｓ２に連通し、第３分岐通路１３ｃは
内燃機関の第３気筒Ｓ３に連通し、第４分岐通路１３ｃ
は内燃機関の第４気筒Ｓ４に連通する。更にインテーク
マニホールド１は図３に示す様に空気供給口１５を備え
ている。インテークマニホールド１の空気供給口１５
は、内燃機関に燃焼用の空気を供給する気流送給通路３
の端部に連通している。

【００１４】インテークマニホールド１の材質は特に限
定されず、アルミ系、鉄系等の金属でも、あるいは、樹
脂（例えばナイロン樹脂、ポリエステル樹脂）、樹脂と
補強繊維（例えばガラス繊維やカーボン繊維）との複合
材料でも良い。図１に示す様にインテークマニホールド
１の供給室１１には、分配部材としての分配筒体５が配
置されている。分配筒体５は、直円筒形状の筒部５０
と、筒部５０の端部に外径方向に延設された径大な取付
フランジ部５５とを備えている。筒部５０のうち取付フ
ランジ部５５と反対側には底壁５６が形成されている。

【００１５】分配筒体５の筒部５０は、気流送給通路３
から供給された気流を受ける受け通路５１と、周壁に貫
通状態に形成された円孔形状をなす第１分配孔５２ａ、
第２分配孔５２ｂ、第３分配孔５２ｃ及び第４分配孔５
２ｄとを備えている。図１から理解できる様に第１分配
孔５２ａ、第２分配孔５２ｂ、第３分配孔５２ｃ及び第
４分配孔５２ｄの各軸芯は、筒部５０の軸芯に対して略
直交している。

【００１６】前述の様に分配筒体５はインテークマニホ
ールド１に配置されている。具体的にはインテークマニ
ホールド１のうち、排気ガス還流通路２の端部のフラン
ジ部２ａを固定する固定面１ｒと該フランジ部２ａと
で、分配筒体５の取付フランジ部５５を挟持した状態
で、取付フランジ部５５の取付孔５５ｉにボルト５５ｋ
を挿通し、これにより分配筒体５はインテークマニホー
ルド１の固定面１ｒに固定されている。なお取付フラン
ジ部５５と固定面１ｒとの境界にガスケットを介在させ
ても良い。また取付フランジ部５５とフランジ部２ａと
の境界にガスケットを介在させても良い。このガスケッ
トは弾性材料で形成されており、シール性の向上、該境
界における断熱性の向上を図り得る。

【００１７】この様に分配筒体５が固定されている状態
では、図１に示す様に、分配筒体５の筒部５０は供給室
１１の略中央域に配置されており、その先端部５ｘは仮
想線Ｘ（第１分岐通路１３ａの始端と第４分岐通路１３
ｄの始端とを仮想的につなぐ線）よりも先方側に位置し
ており、第２分岐通路１３ｂ及び第３分岐通路１３ｃの
始端側に接近している。

【００１８】上記の様に分配筒体５が固定されている状
態では、図１から理解できる様に、第１分配孔５２ａは
第１分岐通路１３ａの始端側に臨み、第２分配孔５２ｂ
は第２分岐通路１３ｂの始端側に臨み、第３分配孔５２
ｃは第３分岐通路１３ｃの始端側に臨み、第４分配孔５
２ｄは第４分岐通路１３ｄの始端側に臨む。図２から理
解できる様に第１分配孔５２ａ及び第４分配孔５２ｄの
孔径をＤＡとし、第２分配孔５２ｂ及び第３分配孔５２
ｃの孔径をＤＢとすると、ＤＡはＤＢよりも大きく設定
されている。具体的には孔径ＤＡは９〜１１ｍｍ特に１
０ｍｍ、孔径ＤＢは７〜８．５ｍｍ特に８ｍｍに設定さ
れている。均一分配性を確保するためである。但しこの
値に限定されるものではなく、エンジン排気量及び排ガ
スの供給流量に応じて設定されるものである。

【００１９】なお分配筒体５はアルミ系合金、鉄系、チ
タン系等の金属製である。図４において排気ガスにより
回転するターボチャージャ３８が気流送給通路３に装備
されている。図４から理解できる様に排気ガス還流通路
２は内燃機関の排気ポートと分配筒体５とをつないでい
る。排気ガス還流通路２にはＥＧＲバルブ２８が装備さ
れている。制御装置（図示せず）によりＥＧＲバルブ２
８の弁体２９が矢印Ｘ１方向に作動して開放作動される
と、排気ガス還流通路２が開放し、内燃機関の排気ガス
の一部が排気ガス還流通路２及びＥＧＲバルブ２８を経
て、つまり矢印Ｋ１方向、矢印Ｔ１方向に流れ、インテ
ークマニホールド１の分配筒体５に供給される。

【００２０】さて図４から理解できる様にターボチャー
ジャ３８が回転駆動すると、そのコンプレッサ用インペ
ラー３８ａの回転により燃焼用の空気は気流送給通路３
を矢印Ｙ１方向及び矢印Ｙ２方向に通過し、インテーク
マニホールド１の空気供給口１５から供給室１１に供給
される。供給室１１に供給された空気は第１分岐通路１
３ａ〜第４分岐通路１３ｄに分配され、更に内燃機関の
第１気筒Ｓ１〜第４気筒Ｓ４にそれぞれ分配供給され
る。

【００２１】また、内燃機関から排出された排気ガスは
排気ガス還流通路２を矢印Ｋ１方向及びＴ１方向に通過
し、インテークマニホールド１の排気ガス供給口１０に
供給される。そして、排気ガスは分配筒体５の受け通路
５１に受けられ、分配筒体５の第１分配孔５２ａ〜第４
分配孔５２ｄから第１分岐通路１３ａ〜第４分岐通路１
３ｄを経て、内燃機関の各気筒Ｓ１〜Ｓ４に分配され
る。

【００２２】即ち図１から理解できる様に、第１分配孔
５２ａから吐出された排気ガスは、第１分岐通路１３ａ
を介して第１気筒Ｓ１に供給され易い。第２分配孔５２
ｂから吐出された排気ガスは、第２分岐通路１３ｂを介
して第２気筒Ｓ２に供給され易い。第３分配孔５２ｃか
ら吐出された排気ガスは、第３分岐通路１３ｃを介して
第３気筒Ｓ３に供給され易い。第４分配孔５２ｄから吐
出された排気ガスは、第４分岐通路１３ｄを介して第４
気筒Ｓ４に供給され易い。

【００２３】本実施例では分配筒体５の筒部５０は底壁
５６を備えているため、分配筒体５の受け通路５１に供
給された排気ガスが筒部５０の底壁５６側から抜けるこ
とを阻止できる。従って、第１分配孔５２ａ〜第４分配
孔５２ｄからの均一分配性の確保に一層有利である。こ
の様に本実施例ではＥＧＲバルブ２８が開放作動する際
には、燃焼用の空気と共に排気ガスの一部が内燃機関に
供給されるので、燃焼温度の低減、窒素酸化物の低減に
有利となる。

【００２４】本実施例では図１から理解できる様に第１
分岐通路１３ａ、第４分岐通路１３ｄはインテークマニ
ホールド１の両端側に位置するものであり、一方、第２
分岐通路１３ｂ、第３分岐通路１３ｃはインテークマニ
ホールド１の中央側に位置するものである。従って、第
１分岐通路１３ａ、第４分岐通路１３ｄは第２分岐通路
１３ｂ、第３分岐通路１３ｃよりも排気ガスの供給が若
干制約されるおそれがある。この点本実施例では前述の
様に第１分配孔５２ａ及び第４分配孔５２ｄの孔径ＤＡ
は、第２分配孔５２ｂ及び第３分配孔５２ｄの孔径ＤＢ
よりも大きく設定されている。従って第１分岐通路１３
ａ、第４分岐通路１３ｄへの排気ガスの供給性は確保さ
れ、均一分配性の向上に有利である。

【００２５】更に本実施例では図３から理解できる様
に、排気ガスは矢印Ｔ１方向に流れてインテークマニホ
ールド１内に還流される。この排気ガスは高温（例えば
３００〜４５０°Ｃ程度）である。この排気ガスは図３
から理解できる様に金属製の分配筒体５で受けられる。
従って、インテークマニホールド１を構成する壁体に高
温の排気ガスが直接あたる度合を軽減できる。よってイ
ンテークマニホールド１の材質を樹脂系とした場合であ
っても、インテークマニホールド１を構成する樹脂の耐
熱性及び耐熱強度を過剰に高めずとも良い効果も期待で
き、樹脂を選択する際の自由度の拡大に有利である。こ
の意味においてコスト低減にも貢献できる。

【００２６】加えて本実施例では図３から理解できる様
に矢印Ｙ２方向に流れてインテークマニホールド１内に
供給された燃焼用の空気は、内燃機関の外方の外気から
供給されるものであり比較的低温である。かかる比較的
低温の燃焼用の空気が分配筒体５の筒部５０に当たるた
め、分配筒体５の冷却性も確保される。よって、分配筒
体５の過熱を軽減または回避するのにも有利である。

【００２７】さて図４に示す排気ガス還流装置では、排
気ガス還流通路２を更に延長してターボチャージャ３８
側の部所Ｆ１につなぐことにより、排気ガス還流通路２
の排気ガスをターボチャージャ３８のハウジングに導入
し、更にその排気ガスをターボチャージャ３８の駆動に
より内燃機関へ還流する方式を採用することも考えられ
る（例えば前記した特開平５−７１４２７号公報）。し
かしこの場合には図４から理解できる様に上記した部所
Ｆ１とＥＧＲバルブ２８との間における還流距離がＬα
と長くなると共にターボチャージャ３８下流側から各分
岐通路１３にかけても排気ガスが流れることになる。従
って、ＥＧＲバルブ２８が閉塞作動して排気ガスの内燃
機関への還流を停止した場合には、還流距離Ｌαに対応
する長さ及びターボチャージャ３８下流側から各分岐通
路１３までの距離に排気ガスが送給されることになるの
で、ＥＧＲバルブ２８をせっかく閉塞作動しても、まだ
還流距離Ｌαぶんの排気ガスが還流してしまい、ＥＧＲ
制御の応答性が低下する不具合がある。

【００２８】この点本実施例では排気ガス還流通路２の
排気ガスを内燃機関近傍のインテークマニホールド１に
還流するため、還流距離Ｌαの短縮化に有利であり、Ｅ
ＧＲ制御の応答性の向上に貢献できる。なお、上記した
インテークマニホールド１を成形型で樹脂成形する場合
には、金属製の分配筒体５を成形型のキャビティに配置
した状態で、インテークマニホールド１を構成する樹脂
を射出成形し、これによりインテークマニホールド１と
分配筒体５とを一体的にインサート成形することもでき
る。

【００２９】（試験例）上記した実施例において内燃機
関（ディーゼル機関）の回転数１０００〜２０００ｒｐ
ｍ、負荷２．５〜１０ｋｇｍの範囲において、内燃機関
のシリンダヘッドの直前で各気筒のＥＧＲ率（１０〜３
０％）を測定し、４気筒間のバラツキを標準偏差を作成
したところ、標準偏差は極めて小さくなり、均一分配性
の向上が確認された。

【００３０】比較例として同様のインテークマニホール
ドを用い、従来と同様に分配筒体５を装備しない場合に
おいてもＥＧＲ率を測定したところ、標準偏差は大きか
った。 （第２実施例）図５〜図７は本発明の第２実施例を示
す。この例では図６に示す様に、第１分岐通路１３ａと
第２分岐通路１３ｂとの間には第１案内リブ７ａが板状
に突設されている。第２分岐通路１３ｂと第３分岐通路
１３ｃとの間には第２案内リブ７ｂが板状に突設されて
いる。第３分岐通路１３ｃと第４分岐通路１３ｄとの間
には第３案内リブ７ｃが板状に突設されている。

【００３１】図６から理解できる様に第１案内リブ７ａ
の一端は排気ガス供給口１０の近傍に位置していると共
に、第１案内リブ７ａの他端は第１分岐通路１３ａと第
２分岐通路１３ｂとの境界１３ｍ近傍に位置している。
第２案内リブ７ｂの一端は排気ガス供給口１０の近傍に
位置していると共に、第２案内リブ７ｂの他端は第２分
岐通路１３ｂと第３分岐通路１３ｃとの境界１３ｒ近傍
に位置している。第３案内リブ７ｃの一端は排気ガス供
給口１０の近傍に位置していると共に、第３案内リブ７
ａの他端は第３分岐通路１３ｃと第４分岐通路１３ｄと
の境界１３ｎ近傍に位置している。図７に示す様に第２
案内リブ７ｄの高さはＨ１で示されており、比較的低く
設定されている。従って吸込効率の低下を防止できる。
なお第１案内リブ７ａ、第３案内リブ７ｃの高さも同様
にＨ１である。

【００３２】更にこの例では、図７に示す様にインテー
クマニホールド１の排気ガス供給口１０の近傍には指向
壁８が形成されている。指向壁８は、図示横向きの第１
延設壁８０と、図示下向きの第２延設壁８１とを備えて
いる。指向壁８は、排気ガス供給口１０に矢印Ｔ１方向
に供給された排気ガスを矢印Ｅ１方向つまり第１案内リ
ブ７ａ〜第３案内リブ７ｃに向けて案内する作用を奏す
る。

【００３３】この例においても前記した実施例と同様
に、第１案内リブ７ａ〜第３案内リブ７ｃの作用により
排気ガスの分配性を向上できる。更にこの例では第１案
内リブ７ａ〜第３案内リブ７ｃは板状であり、気流の流
れに沿う向きに配置されている。そのため、排気ガスに
含まれる未燃焼物（ディーゼル機関の場合にはパティキ
ュレート等の未燃焼物）が第１案内リブ７ａ〜第３案内
リブ７ｃに付着することを軽減できる効果も期待でき
る。従って、未燃焼物が第１案内リブ７ａ〜第３案内リ
ブ７ｃに堆積することを軽減または回避できる。よっ
て、第１案内リブ７ａ〜第３案内リブ７ｃによる排気ガ
ス案内効果を長期にわたり維持するのに有利である。従
って排気ガス還流装置によるＥＧＲ性能を長期にわたり
維持するのに有利である。

【００３４】更にこの例では、第１案内リブ７ａ〜第３
案内リブ７ｃによる補強効果も期待できるので、インテ
ークマニホールド１を樹脂系とする場合に適し、インテ
ークマニホールド１の薄肉化、軽量化に有利である。 （他の例）なお上記したインテークマニホールド１はデ
ィーゼル機関にもガソリンで駆動される内燃機関にも適
用できるものである。

【００３５】また上記したインテークマニホールド１は
前述した様に排気ガス還流装置に適用されているもので
あるが、排気ガス還流装置のみに限られるものではな
い。例えば、キャブレタに利用されるインテークマニホ
ールドや、燃料噴射装置に利用されるインテークマニホ
ールドに適用することもできる。上記した実施例では分
岐通路は４個設けられているが、これに限定されるもの
ではなく、内燃機関の気筒の数に応じて適宜変更できる
ものである。

【００３６】その他本発明は上記しかつ図面に示した実
施例のみに限定されるものではなく、例えば分配筒体５
の材質は金属に限らず樹脂製あるいは繊維強化樹脂でも
良い等、要旨を逸脱しない範囲内で必要に応じて適宜選
択できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】分配筒体を装備したインテークマニホールドの
断面図である。

【図２】分配筒体の斜視図である。

【図３】空気供給口付近のインテークマニホールドの断
面図である。

【図４】排気ガス還流装置の要部を模式的に示す構成図
である。

【図５】他の例のインテークマニホールドの平面図であ
る。

【図６】他の例のインテークマニホールドの断面図であ
る。

【図７】他の例のインテークマニホールドの異なる方向
における断面図である。

【符号の説明】

図中、１はインテークマニホールド、１０は排気ガス供
給口、１１は供給室、１２は分岐筒部、１３ａ〜１３ｄ
は分岐通路、１５は空気供給口、５は分配筒体（分配部
材）、５１は受け通路、５２ａ〜５２ｄは分配孔、７ａ
は第１案内リブ、７ｂは第２案内リブ、７ｃは第３案内
リブを示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の各気筒の燃焼室に送給される気
   流が流れる気流送給通路に連結される供給室と、供給室
   から分岐すると共に該供給室に供給された気流を内燃機
   関の各気筒の燃焼室に分配する適数個の分岐通路を備え
   たインテークマニホールドであり、 少なくとも該供給室には、該気流送給通路から供給され
   た気流を受ける受け通路を備えると共に気流を各該分配
   通路に案内する分配部材が保持されていることを特徴と
   するインテークマニホールド。
2. 【請求項２】分配部材は、気流送給通路から供給された
   気流を受ける受け通路を備えた筒部と、該筒部の周壁に
   貫通状態に形成されると共に各分岐通路に臨む適数個の
   分配孔とを備えていることを特徴とする請求項１に記載
   のインテークマニホールド。
3. 【請求項３】内燃機関で燃焼される空気が供給される空
   気供給口と、内燃機関から排出された排気ガスが供給さ
   れる排気ガス供給口と、該空気供給口及び該排気ガス供
   給口に対面する供給室と、排気ガスが混合した供給室内
   の空気を内燃機関の各気筒の燃焼室に分配する適数個の
   分岐通路とを備えた排気ガス還流用インテークマニホー
   ルドであり、 少なくとも供給室の内壁面には、排気ガスを各分岐通路
   に案内する板状の案内リブが突設されていることを特徴
   とする排気ガス還流用インテークマニホールド。