JP2020002920A

JP2020002920A - 吸気マニホルド

Info

Publication number: JP2020002920A
Application number: JP2018125643A
Authority: JP
Inventors: 陽田中; Yo Tanaka; 洋樹尾曽; Hiroki Oso; 隆寛山▲崎▼; Takahiro Yamazaki; 宣義岡田; Noriyoshi Okada; 莉菜金子; Rina Kaneko
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2018-06-30
Filing date: 2018-06-30
Publication date: 2020-01-09

Abstract

【課題】さらなる構造工夫により、前述した空間に制約のあることを受け入れながらも、各気筒の吸入効率を向上させ、排ガス規制の強化にも対応可能となるように、容積を増やせることが可能な吸気マニホルドを提供する。【解決手段】吸気マニホルド１において、複数の吸気ポートｐ、ｐ、ｐを全て覆う大きさに形成された１つの開口４を備えるマニホルド本体部２と、空気の導入管部５を備える吸気部３とを備え、導入管部５の内周面５Ａに螺旋状の凹凸Ａが形成されている。螺旋状の凹凸Ａは、前記内周面５Ａから径外側に凹む状態で前記導入管部５に形成された螺旋溝１２により構成されている【選択図】図１

Description

本発明は、産業用ディーゼルエンジンや建機用エンジンなどの各種エンジンに用いられる吸気マニホルドの改良に関するものである。

エンジンの吸気マニホルドは、例えば特許文献１において開示されているように、空気供給側の１つの通路から各気筒（各吸気ポート）に枝分かれしている構造のものが一般的である。

産業用エンジン、例えば、発展途上国向けや廉価機種用の小型ディーゼルエンジンなどにおいては、コスト及び省スペース化のために、各気筒毎に分離せずに各吸気ポートを覆う１つの大きな開口（吸気出口）を備えた吸気マニホルド、いわゆる箱型の吸気マニホルドも多用されている（特許文献２を参照）。

特開２００７−３２１６４１号公報特開２００１−３２９９２３号公報

箱型の吸気マニホルドでは、吸気ポート毎に枝分かれせず１つの内部空間による吸入路を有しているので、他の吸気ポートから逆流してくる脈動派の影響を受け易い面がある。この影響が大きいと、吸気ポートへの吸入量が所期する量よりも減ってしまい、燃焼状態が悪化し、ディーゼルエンジンでは黒煙やＰＭが増加する不都合を招く。

そこで、箱型の吸気マニホルドでは、その容積を十分に取って、吸気マニホルド自体が各気筒共通のサージタンクにもなるようにして、吸気干渉を減らして吸入量を増やすことが考えられた。吸入量が増えると、出力向上のみならず、ＰＭなどの排ガス低減も行え、排ガス規制の強化に対応可能となる利点が得られる。

しかしながら、小型ディーゼルエンジンでは、複数気筒のうちの端にある吸気ポートの近傍にインジェクションポンプがあり、燃料噴射管の取り回しの関係上、吸気ポート周辺空間には制約がある。故に、枝分かれ型、箱形を問わず、吸気マニホルドの形状は制約のある空間に合せたものにならざるを得ず、十分な容積を取ることが難しい問題がある。この問題は、吸気マニホルドが箱型の場合はより顕著である。

本発明の目的は、さらなる構造工夫により、前述した空間に制約のあることを受け入れながらも、各気筒の吸入効率を向上させ、排ガス規制の強化にも対応可能となるように、容積を増やせることが可能な吸気マニホルドを提供する点にある。

本発明は、吸気マニホルドにおいて、
複数の吸気ポートを全て覆う大きさに形成された１つの開口を備えるマニホルド本体部と、空気の導入管部を備える吸気部とを備え、前記導入管部の内周面に螺旋状の凹凸が形成されていることを特徴とする。

例えば、螺旋状の凹凸は、前記内周面から径外側に凹む状態で前記導入管部に形成された螺旋溝により構成されているのが望ましい。

本発明によれば、螺旋状の凹凸が形成されていることにより、空気は螺旋状に案内されて乱流を生じながら吸気部に取り込まれ、吸入効率が改善されるとともに、効率的に冷却されながらマニホルド本体部へ進んで行く。つまり、吸気部から取り込まれる空気は冷却され、かつ、吸入効率も良くなるので、吸気ポートへ空気を多く送り込むことができる。

従って、吸気マニホルドの大きさ（容積）を変えることなく、吸気ポートへの吸入量を増大させることが可能になり、廉価な手段でありながら、出力の向上、排ガスの低減、特にＰＭの低減が行えるようになる。

その結果、空間に制約のあることを受け入れながらも、各気筒の吸入効率を向上させ、排ガス規制の強化にも対応可能となるように、容積を増やせることが可能な吸気マニホルドを提供することができる。

吸気マニホルドを示す開口の反対側から見た側面図（Ａ）螺旋溝（凹凸）を示す導入管部の拡大側面図、（Ｂ）図１の矢視Ｚによる螺旋溝を示す要部の拡大図螺旋条（凹凸）を示す導入管部の拡大側面図（実施形態２）

以下に、本発明による吸気マニホルドの実施の形態を、立型３気筒の産業用ディーゼルエンジンに適用されている場合について、図面を参照しながら説明する。なお、２気筒用や４気筒用など、気筒数に対応した吸気マニホルドへの本発明の適用は可能である。

図１に示されるように、吸気マニホルド１は、シリンダヘッド６の吸気ポートｐに対応した開口４を備えるマニホルド本体部２と、空気の導入管部５を備える吸気部３とを備えている。マニホルド本体部２は、シリンダヘッド６に形成されている直列配置された３つの吸気ポートｐ，ｐ，ｐを覆う大きさを有する横長形状の１つの開口４と、開口４を囲繞する外周フランジ壁２Ａを備えている。

吸気部３はマニホルド本体部２に対して、その長手方向（開口４の長手方向）に大きく偏った位置に設けられ、導入管部５と開口４とは互いに反対向きに開口している。マニホルド本体部２の内部は、円筒状の１つの導入管部５と横長形状の開口４とを連通させる１つの内部空間である吸入路７に形成されている。
マニホルド本体部２は、上壁８、下壁９、及び背壁１０を備えており、上壁８及び下壁９の開口側端が外周フランジ壁２Ａに形成されている。

吸気マニホルド１は、マニホルド本体部２の外周フランジ壁２Ａをシリンダヘッド６の吸気側の側面６ａに当接させ、５箇所のボルト１１によりシリンダヘッド６に取り付けることが可能である。吸気部３には、図示しないエアクリーナが接続される構成が一般的である。導入管部５から取り込まれた空気は、吸入路７を後から前に向かって流れながら、３箇所の吸気ポートｐに吸い込まれていく。なお、図１などにおいては、吸気部３のある方を後、その反対側を前とする。

〔実施形態１〕
図１及び図２に示されるように、導入管部５の内周面５Ａに螺旋状の凹凸Ａが形成されている。螺旋状の凹凸Ａは、内周面５Ａから径外側に凹む状態で導入管部５に形成された螺旋溝１２により構成されている。螺旋溝１２は、導入管部５の管中心Ｑに関して均等角度（４５度）毎の８箇所に形成されている。

図２（Ａ），（Ｂ）に示されるように、螺旋溝１２は、溝底１４、螺旋外側の外側壁１５、螺旋内側の内側壁１６を有し、厚肉の導入管部５を内周面５Ａから径外側に凹入形成されている。螺旋溝１２の終端部〔図２（Ｂ）では左側端〕は、内周面５Ａと同一面となるように溝深さｈが漸減されているが、この限りではない。なお、図２（Ｂ）の１７は、螺旋溝１２の深さがゼロになる箇所を示している。

導入管部５に複数個所の螺旋溝１２による螺旋状の凹凸Ａが形成されていることにより、空気は螺旋状に案内されて乱流を生じながら吸気部３に取り込まれ、吸入効率が改善されるとともに、効率的に冷却されながらマニホルド本体部２の吸入路７へ進んでゆくようになる。螺旋溝１２が管中心Ｑ周りに８箇所も形成されているので、有効な螺旋流による確実な乱流の発生に寄与できる。また、空気が螺旋状に進むので、経口長が長くなったことに相当し、脈動低減に寄与できる。

このように冷却されながら吸入効率も良くなるので、結果的に吸気ポートｐへ空気を多く送り込むことができる。また、吸入効率がよくなるので、吸入路７が各吸気ポートｐ，ｐ，ｐに対する共通のサージタンクとして機能することができ、その点でも各気筒吸気時の吸気干渉を減らすことができる。

従って、吸気マニホルド１の大きさ（容積）を変えることなく、吸気ポートｐへの吸入量を増大させることが可能になり、廉価な手段でありながら、出力の向上、排ガス、特にＰＭの低減に繋がり、排ガス規制強化により高次元で対応させることが可能になる。

〔実施形態２〕
図３に示されるように、螺旋状の凹凸Ａは、内周面５Ａから管中心Ｑに向かう状態で導入管部５に突設された螺旋条１３により構成されている。即ち、図２に示す螺旋溝１２に代えて、高さｋを有して突出する螺旋条１３を８箇所に設けた構成の螺旋状の凹凸Ｓである。螺旋溝１２と同様に、螺旋条１３の終端部も、内周面５Ａと同一面となるように高さｋが漸減されているが、この限りではない。

複数の螺旋条１３による螺旋状の凹凸Ａによる作用効果は、前述した実施形態１による螺旋状の凹凸Ａによる作用効果と同等である。

〔別実施形態〕
螺旋溝１２や螺旋条１３の大きさ、長さ、捻り具合（曲率）、個数、深さｈ又は高さｋなどは、種々に変更設定が可能である。
また、図示は省略するが、複数の吸気ポート毎に専用の管を持つ枝分かれ形の吸気マニホルドにも本発明の適用が可能である。

２マニホルド本体部
３吸気部
４開口
５導入管部
５Ａ内周面
１２螺旋溝
１３螺旋条
Ａ螺旋状の凹凸
ｐ吸気ポート

Claims

吸気ポートに対応した開口を備えるマニホルド本体部と、空気の導入管部を備える吸気部とを備え、前記導入管部の内周面に螺旋状の凹凸が形成されている吸気マニホルド。
前記螺旋状の凹凸は、前記内周面から径外側に凹む状態で前記導入管部に形成された螺旋溝により構成されている請求項１に記載の吸気マニホルド。
前記螺旋状の凹凸は、前記内周面から管中心に向かう状態で前記導入管部に突設された螺旋条により構成されている請求項１に記載の吸気マニホルド。
前記螺旋状の凹凸の終端部は、前記内周面と同一面となるように深さ又は高さが漸減されている請求項１〜３の何れか一項に記載の吸気マニホルド。
前記開口は、複数の吸気ポートを全て覆う大きさに形成された１つの開口に設定されている請求項１〜４の何れか一項に記載の吸気マニホルド。
前記吸気ポートが直列に３つ並んだ３気筒エンジン用のマニホルド本体部を有する請求項１〜５の何れか一項に記載の吸気マニホルド。