JPS59185859A - 吸気マニホルド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は関連された長通路型マニホルドを有するを特色
とする同調された吸気マニホルドを有する自動車型の内
燃機関に関する。特に本発明は同調されているのみでな
〈従来の短通路型マニホルドと実質上同じ空間内に嵌り
込むようにまとめられているものに関する。本発明はま
たこれ等が気化混合型のものであると燃料噴射型のもの
であるとを問わずその他の機関への改造部品としても容
易に適合できる。

燃料の吹き返しのない最適の気化混合を提供するため吸
気圧の脈動を暉期化することによる吸気マニホルドの同
調は周知されている。たとえば、広い速度範囲にわたり
機関から最高の体積効率と出力を得るための内径および
行程、吸気マニホルドの通路の各々の有効長さのごとき
与えられた幾つかの機関のパラメータはヨギその他のＳ
ＡＥ論文第７００１２２号（１９７０年１月）に記載さ
れている方程式から計算できる。

だが同調されたマニホルド構造で引き起される幾つかの
問題は構体のかさばりを生ずることになる各の通路の著
しく大きい長さと、同調モードでの限られた作動範囲、
および流れ方向の反転か、流れ方向の急激な変化、壁に
向けての燃料の遠心力を生ずることになる狭いあるいは
小半径の屈曲かまたは通路の全長にわたる燃料の冷却と
に起因した上記通路の壁土での燃料の凝結であった。た
とえば、従来の、長さを同調されない通路のための２０
ＣｒｒＬに比較しての８５ＣｒＩＬである余分な長さは
、真直の通路が車の正常な限界を越えて延びるであろう
から、自動車内での真直の通路の使用を困難ならしめて
いる。

本発明は延長された長さを有し、プレナム室の一方の側
から約２７０°を反対側に向は且つこれを過ぎて各々の
個々のシリンタ゛ヘッド吸気口まで竿一方向に巻かれた
同調されたマニホルド通路に、機関の排気ガス、機関の
冷却剤またはその他の適尚な手段により加熱される通路
の大半径の屈曲と入れ子配列とを提供することで、上記
の諸欠点を最小限にする構造を提供する。

先行技術は幾つかの特定の同調された機関マニホルド構
造を開示している。その一部は圧力波共振が吸気装入物
波とあるいはその逆に調和することを確実にする排気系
統に関する。たとえは、米国特許第３，５１６．２４７
号（クノックスジュニア）の明細書には空所を維持する
ように多重平面を貫通して共有の分配器まで延びた４本
の通路を有する同調された排気マニホルドが開示されて
いる。

だが上記通路の中の２本は小さい曲げ半径で流れの方向
を逆にするがこのことは高速度で燃料を流す吸気マニホ
ルドには全く不満足である。

米国特許第２，８４５，９１１号の明細書には、プレナ
ム室を有し、このプレナム室から同調された通路が各種
の入口導口へと一定方向に１８００延びて成る吸気系統
が開示されている。だが、上記通路は１つの垂直平面内
に配列され且つ別個なシリンダ列に接続され、また現代
の高さの低い自動車の輪郭内に完全には含くまれないで
あろう。

ウィルソンその他の米国特許第２，６０５，９４６号の
明細書には、異った通路の圧力波が互いに補強し合って
シリンダへの装入混合物にラム効果を提供するように変
化されることのできる長さを有する同調された吸気マニ
ホルド通路が開示されている。

バードその他の米国特許第２，９４７，２９４号、ボー
ルの米国特許第２，９８０，０８７号、バードジュニア
ノ米国特許第２，８４５，９１２号、エビ−ジュニアの
米国特許第３，０２４，７７４号、ターレーその他の米
国特許第２，９２７，５６４号、メーヤーその他の米国
特許第４，３４１，１８６号、およびアルプライナーの
米国特許第６，９４５．３５７号の明。

細書には、従来のものより長い吸気通路またはログを有
する吸気マニホルドのその他の例が記載されている。だ
がこれ等のものは普通の機関構体を著しく越えて延び、
したがって低フードの、狭く且つ高さの低い機関区画ま
たは従来の長手方向に配置された機関設備と対照しての
前輪駆動の自動車のための横置き機関設備の現代の設計
には全く合わないであろう。

本発明は、大きな牛後の緩徐な曲げを有して約２７０°
を実質上水平面内にて一定方向にとぐろを巻き且つ機関
構体の全体の幅、高さあるいは深さにわたり延在しない
よう機関の空気清浄器の外皮の限度内にて且つその直ぐ
下に含くまれるように入れ子をなした、コンパクトな同
調された吸気マニホルドを提供する。

したがって、長さが互いに相等しい通路を有し、上記通
路が従来のものよりも著しく長く且つ通路を同調するに
足る長さまで延長され、また上記通路が機関の空気清浄
器の直ぐ下の、従来の同調されない吸気マニホルｒの場
合と同じ面積内に実質上嵌り込むコンパクトな構造を提
供するよう独得なやり方でとぐろ巻きにされ且つその他
の通路内に入れ子にされて成る、機関吸気マニポルＶを
提供することが本発明の第１の目的である。

本発明のさらに他の目的は、燃料の速度を増大してラム
吸気効果を提供するためそれぞれのシリンダヘッド吸気
口に接近するにしたがって内方に先細りになる同調され
た通路を提供することである。

本発明のさらに他の目的は同調された通路を有し、各の
通路が中央の空気または空気と燃料分配プレナム室から
、機関吸気口への接続のため、プレナム室の反対側に向
は且つこれを過ぎて約２７０’を実質上水平面内で緩徐
に湾曲し且つ上記プレナム室の対向両側からの複数の対
の通路が急激な曲げを有することなく互いに交さし、且
つ全ての通路が同じ長さにされて成る吸気マニホルドを
提供することである。

本発明のその他の目的、特色および利点は以下に行われ
る本発明の詳細な説明と、本発明の好ましい実施例を例
示した添付図面とを参照す゛ることでより明白となるで
あろう。

第１図は従来の油ろ過器１２および弁カバー１４とを有
する４シリンダ直列型自動車用内燃機関１０を示してい
る。空気清浄器、構体１６は吸気マニホルド構体の一部
を形成するプレナム室２゜のすぐ上に位置決めされてこ
れに取付けられている、符号１８で概略的に例示されて
いる下向き通風型の気化器にきれいな空気の供給量を提
供する。

第３図から第６図までにきわめて明瞭開示されているよ
うに、プレナム室２ｏは皿形のカバー板２４と係合する
だめの環状フランジ２２をその頂部に有する帽子形状の
矩形の箱から実質上成っている組み合わされたユニット
である。上記カバー板は１対の中央開口２６を有し、上
記中央開口はスペーサ３２および支持フランジとシール
３４との可撓性の組合わせ体とに設けられた開口を通し
て気化器、１８から延びた立上りスロットル腔口２８と
互いに合致させている。

実質上プレナム室２０は第５図および第６図にきわめて
明瞭に図示されているとおり、加熱媒体を相互間に配し
て箱内に挿入された箱である。このプレナム室は副ハウ
ジング３８を内部に装架された基部ハウジング３６を含
んでいる。上記副ハウジング３８は、ハウジング３６と
の相互間に加熱用チャンネルまたは室４６を提供するよ
うに底壁４０と、２つの対向側壁４２および４４とにお
いてハウジング３６から離隔されている。本例において
は上記チャンネルは図示されていない任意の適当な方法
で上記チャンネルに供給される熱い機関冷却液を含んで
いる。上記チャンネルがたとえば機関の排気ガスのごと
きその他の適当な加熱媒体を含むことができることは明
らかであろう。

環状のシール４８が上記室から外部への冷却液の漏洩を
防止する。第５図は室４６からの熱を気化器からプレナ
ム室２０に流入する装入空気／燃料混合物へ有効に伝導
するため副ハウジング３８の底部から突出した複数のリ
ブ５０を示している。

ハウジング３６と副ハウジング３８との互いに隣接した
側壁５２と５４の各は第２図から第４図までの図にきわ
めて明瞭に図示されている４本のマニホルド通路６４，
６６．６８およびγ０の人口端部６０および６２を受は
容れるための整列された出口開口５６および５８を有し
ている。前記の４本のマニホルド通路はプレナムハウジ
ング３６に図示されているように溶接されるであろう。

前に述べたとおり、マニホルドが吸気圧の脈動を同機化
して最適の気化混合を達成するように同調されるために
は、先ず、前記の通路の全てが実質上同じ長さであらね
ばならない。第２に、各の通路は、与えられた弁開口サ
イズおよびタイミングで、−一センチメートルという与
えられたシリンダ内腔およびｍ−センチメートルという
行程のｓ合に約８８センチメートルまたは約６６．５イ
ンチであると計算される特有の延長された長さのもので
あらねばならない。だが、０．７５メートル（２１／２
フイート）の長さの通路を１８から２０センチメートル
の長さの通路を有する従来の４シリング直列機関の吸気
マニホルドと空気清浄器構体の下方における実質上同じ
面積内にまとめるためには上記通路を巻き込む必要があ
る。また、全てのシリンダが実質上同じ容積の空気／燃
料の装入物を受は取るべきであれば、この巻き込みは残
りの通路に関する任意の通路内の燃料の流れの速度の損
失またはその他のものに関する任意の通路または１つの
通路の壁土での燃料の凝結を生ぜしめないように達成さ
れねばならない。したがって、前記通路は他の手段をも
ってしては壁土に液状の燃料を沈積するであろう急激な
屈曲と、流れの方向の反転とを回避するように緩徐に自
体上に巻き戻り且つ互いに巻き付けられ、またさらに燃
料の冷却と凝結とを回避するように加熱される。第１の
近似において、巻き込みは真直の円筒状の通路部分に接
する円の部分の使用により得られることができる。だが
できれば、円の部分（すなわち２次曲線）ではなく、き
わめて緩徐な６次曲線が使用され、かくして同様に曲率
半径が無限大であって、通路の外形により必要とされる
にしたがって再び増大する前にそれぞれの屈曲点から最
小限まで曲率半径が連続的に変化する屈曲点において、
無限の曲率半径を有する真直の管状要素が上記６次曲線
部分に接するようにされることが好ましい。

第１図から第４図までの図を詳細に見れば判るが、各の
通路は装架フランジ８０に直角に接続するためプレナム
室２０の片側から実質上水平面内を約２７０°の間緩徐
に且つ一楚方向に湾曲しあるいは巻き込んで、プレナム
室の反対側へ実質上ぐるりと且つ（あるいは）その真ぐ
下に延在している。装架用フランジ８０は機関のシリン
グヘッド上の相手のフランジ８２にボルトにより固定さ
れている。通路６４および６６は一方の側から湾曲しま
た２本の反対方向に向けられた通路６８および７０は装
架用フランジ８０に下方に接続のため前記プレナム室の
周りを約２７０°を同様に湾曲している。第２図から第
４図までの図を見れば判るであろうが、複数の対の通路
ができるだけ小さい空所を占有するように互いに入れ子
をなして交さしている。かくして、上記の開示のとおり
の各の通路の一定方向における巻き込みにより、第４図
に幻線で示されている空気清浄器構体の実質上側方の限
界内の小さい面積内に全吸気マニホルドをコンパクトに
収めることが可能にされる。

前記通路の緩徐な曲げは大きな曲げ半径の使用から生じ
ていることもまた特記されるべきである。

迅速に運動している空気／燃料の装入混合物の通路を湾
曲する結果として生成される遠心力が各の通路壁土での
燃料の沈積を実質上回避するため最小限にされるであろ
う。また緩徐な巻込みが流れの方向の急激な変化を回避
し、流れの衝撃損失と、流れの不連続性とを最小限にす
る。さらにその上に、たとえば接続用フランジ８４から
円筒状のヘッド人口導口までの通路６６の長さのはゾ最
後の半分にわたる第６図の直径すからの直径ａの差によ
り示されているように、各の通路が減小するよう内方に
テーパーになっていることは特記されるべきである。し
たがって、空気／燃料の装入混合物の始めの速度レベル
が維持され且つそれにより前記通路の長い全長にわたる
自然の速度低下を補正する。このことはまた燃料の凝結
をも軽減し且つ各の機関シリンダへの流れを等化する。

それはさらに到来する装入物へのラム効果をも提供する
。

通常流れは定直径の通路内では流れが入口導口に隣接し
た短稈の終りに近接するにしたがって、摩擦抵抗により
減速する傾向を有し、かくして壁の湿潤と凝結とが促進
される。

第４Ａ図には、燃料の冷却と、その結果としての凝結と
をさらに最小限にするための変更された通路の一変種が
例示されている。本例において、たとえば隣接した通、
路７０および６８は通路に沿って通過する際の燃料を温
めるため加熱室９２を相互間に提供するように適当な板
８８および９０により囲われることができる。機関冷却
系統からの熱湯または冷却液の入口９４は加熱された液
体を冷却系統へ戻すための出口９６を壁８８に沿った遠
隔の位置に設けられている室９２に導入するであろう。

たとえば水の代りに前に述べられたごと〈従来の排気マ
ニホルド交さ通路（図示されていない）からの機関排気
ガスの熱を用いるかごとき、プレナム室２０または通路
を加熱するその他の方法もまた提供されることができる
。

第１図から第６図までの図には吸気マニホルド通路とプ
レナム室の製作された一変種が例示されている。第７図
は同じ同調された吸気マニホルドとプレナム室の鋳造さ
れたー変種を例示している。

特に第７図には、−ユニットとして鋳造された外側ハウ
ジング１０２と内側副ハウジング１０４とを有するボッ
クス様のプレナム室１σ０が再び示されている。ゾレナ
ムの底部と、対向両側とに位置決めされている加熱室１
０６もまた第１図に図示されているものと同様に配備さ
れている。機関の冷却系統からの機関の排気ガスまたは
熱い液体の供給量が気化器の立上り腟口からカバー腟口
２６′に進入する燃料を温めるため前記加熱室へ供給さ
れるであろう。第７図には加熱室１０６の側壁部分のみ
でなく底部をもよりよく例示するためプレナム室とマニ
ホルドとを爆発図で示されている。

再び本例においても４本の吸気マニホルド通路６４′、
６６′、６８′、７０′が全て同じ延長された長さを有
し且つ全て装架用フランジ８０′に向けてプレナム室１
００のそれぞれの側面から延びるように一体をなして鋳
造されている。本例において、加熱室１０８は通路の長
さに沿って通過している際の燃料を加熱するように前記
通路の相互間の空所に鋳造されることができる。本例に
おいてもまた通路は第１図の製作された変種に図示され
ているものと実質上同様にプレナム室出口から約２７０
゜を緩徐に且つ一定方向に巻込まれている。上記通路は
装架用フランジへの接続のため実質上水平面内をフ０レ
ナム室の反対側の部分の直ぐ下を且つこれを横切りある
いはぐるりと通過している。上記通過はまた互いに交さ
し且つ第１図の製作された変種の通路と同様に入れ子に
されている。

本発明の作動は以上の説明と添付図面の考察とから明ら
かであると信ぜられ、したがって詳述されないであろう
。本例においては機関吸気口における真空により、空気
／燃料混合物が気化器からスロットル立上り腟口２８を
通して第５図の加熱されたプレナム室２０に吸込まれ、
このプレナム室から混合気は直角に４本の同じ長さの通
路６４．６６．６８および７０の各に流入し且つその各
の通路を通って予定の順序でそれぞれの入口導口へ流れ
る。コイルの半径が犬であり且つ通路が緩徐にテーパー
をなしているので、燃料は壁の湿潤と凝結とをできるだ
け少くしながら流れる。その結果として、燃料は前記通
路を通して実質上同じ容積で各々の機関シリンダに流入
する。本例においては通路の各の長さは０．７５メート
ル以上であるが通路が水平面内で互いに巻き込み且つ入
れ子になっていることで、従来の短通路型吸気マニホル
ドと実質上同じ空所内にて空気清浄器構体の直ぐ下で且
つ実質上側方の限度内に嵌り込む構体にされることがで
きる。

以上の説明から、本発明が、容積効率と、機関の出力と
を従来の短通路以上に増大するのみでなく、従来の未同
調通路型マニホルドよりも実質上多い空所を占有しない
、同調された通路を有する、コンパクトな吸気マニホル
ドの構造を提供することが判るであろう。このことは延
長された長さの通路を水平面内で人ロフ０レナム室の周
りに巻き込むことと、上記通路を互いに上下をなして交
さすることと、この構体を従来の短通路型吸気マニホル
ドにより通常占有されるのと実質上同じ容所内に嵌り込
むように入れ子にし、かくして現代の低フード輪郭型自
動車内での上記構体の使用を可能ならしめることとによ
り達成される。

以上で本発明を好ましい実施例について図示し且つ述べ
たのであるが本発明の範囲から逸脱することなくこれに
多くの変化と変更とを施し得ることは当業者には明らか
であろう。たとえば、このユニットは気化混合された空
気／燃料装入混合物を使用する４シリンダ型の機関で用
いるよう、に図示されている。だが２，６またはその他
の多シリンダ機関または空気のみがプレナム室２０に導
入される中央燃料噴射または直接燃料噴射構体を有する
機関にも同様に使用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第１Ａ図は本発明を具体化した自動車型の
機関の左右両側の側面図；第２図は第１図の機関の背面
の立面図；第３図および第４図は第１図のそれぞれｌｌ
ｌ−ｍｌおよびＩＶ−ＩＶ線の平面に沿い且つ矢印の方
向に見た平面図；第４Ａ図は一変更の横断面図；第５図
は第４図の■−■線に沿い且つ矢印の方向に見た拡大横
断面図；第６図は第５図のＶｌ　−ＶＩ　線に沿い且つ
矢印の方向に見た横断面図；第７図は本発明の他の実施
例の爆発斜視図である。 １〇−内燃機「’Ａ、１２・・・油ろ過器、１４・・・
弁カバー、１６・・・空気清浄器（１１９体、１８・・
・下向き通風型の気化器、２０・・・プレナム室、２２
・・・環状フランジ、２４・・・皿形カバー板、２６・
・・中央開口、２８・・・スロットル立上り脇目、３２
・・・スヘーサ、３４・・・フランジとシールの構体、
３６・・・基ハウジング、３８・・・副ハウジング、４
０・・・底壁、４２・・・側壁、４４−・・側壁、４６
・・・加熱室、４８・・・環状シール、５２．５４・・
・側壁、５６．５８・・・出口開口、６０．６２・・・
入口端部、６４，６６．６８．７０・・・マニホルド通
路、８０・・・装架用フランジ、８２・・・相手のフラ
ンジ、８４・・・連結用フランジ、８８゜９０・・・板
、９２・・・加熱室、９４・・・冷却液人口、１００・
・・ボックス様）０レナム室、１０２・・・外側ハウジ
ング、１０４・・・内側副ハウジング、１０６・・・加
熱室、１０８・・・加熱室。 代理人　浅　利　　　皓 Ｆ／’ｑ−２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）多シリンダ自動車型内燃機関のためのコンパクト
   な、同調された吸気マニホルドにおいて、プレナム室で
   、このプレナム室に接続されたマニホルド通路を通って
   機関のシリンダヘッドに分配するための空気と燃料の装
   入混合物を内部に受は容れるようにされたプレナム室と
   、前記プレナム室の対向両側の出口の各々から機関のシ
   リンダヘッドまで延びた少（とも１つの管状の通路とを
   含くみ、前記通路の各々がこの通路を同調するのに十分
   な距離だけ長さを延長され且つコンパクトな同調された
   マニホルドを提供するように前記プレナム室の一方の側
   から実質上ぐるりと且つ反対側の直ぐ下へそれぞれの吸
   気マニホルドの導口まで約２７０°を実質上水平面内で
   一定方向にぐるりと巻かれて成るマニホルド。 （２、特許請求の範囲第１項記載のマニホルドにおいて
   、対向両側からの通路は反対側へ延びる際に入れ子様に
   互いに交さして成るマニホルド。 （３）特許請求の範囲第１項記載のマニホルドにおいて
   、前記通路が流れの不連続を避けるように方向と曲率半
   径とにおいて急激な変化をすることなくそれぞれの長さ
   に沿って緩徐に湾曲して成るマニホルド。 （４）特許請求の範囲第１項記載のマニホルドにおいて
   、内部での燃料の流速を増大して機関のシリンダの内腔
   に関する装入物のラム効果を提供するため前記通路がシ
   リンダヘッド吸気口に接続されたそれぞれの長さの一部
   分に沿って先細りになったマニホルド。 （５）特許請求の範囲第１項記載のマニホルドにおいて
   、燃料が前記通路に沿って機関へ運動している際におけ
   る前記通路の壁土での遠心力による燃料の凝縮を避ける
   ため、前記通路が大きな曲げ半径で緩徐に巻かれて成る
   マニホルド。 （６）特許請求の範囲第１項記載のマニホルドにおいて
   、前記通路が、前記プレナム室出口とシリンダヘソド吸
   気口とにおいて両方ともに互いに相並んで配列され、且
   つ前記プレナム室の周りをいっしょにとぐろ巻く際には
   一方を他方の上方に横置させて、前記プレナム室の互い
   に直径的に対向した側面の各から延びた１対を含んで成
   るマニホルド。 （７）特許請求の範囲第１項記載のマニホルドにおいて
   、全ての通路が同じ長さのものにされて成るマニホルド
   。 （８）特許請求の範囲第６項記載のマニホルドにおいて
   、複数の対の通路が、前記プレナム室の一方の側から他
   方の側を過ぎてぐるりと延びる際に互いに入れ子孫に交
   さして成るマニホルド。 （９）特許請求の範囲第８項記載のマニホルドにおいて
   、各の通路が機関の従来の空気清浄器と消音装置の構体
   の側方範囲により画定される囲い内で且つその直ぐ下に
   実質上囲い込まれるコンパクトな入れ子にされた構体を
   提供するように、一方向に連続的につよくねじられて成
   るマニホルド。 （１０）特許請求の範囲第１項記載のマニホルドにおい
   て、前記通路を加熱するための機関排気ガス導入装置を
   含んで成るマニホルド。 俣υ　特許請求の範囲第１項記載のマニホルドにおいて
   、前記通路が１４００から３６００　ｒｐｍの最小限の
   展開された機関速度範囲内の同調された有効作動範囲を
   有して成るマニホルド。 Ｑ２）　　特許請求の範囲第１項記載のマニホルドにお
   いて、前記通路が３次関数の曲率変化ビしたがって巻か
   れ、前記通路の軸線の真直部分は巻かれた部分の中心線
   の屈折点への接線にされて成るマニホルド。