JPH027251Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、各気筒の燃焼室近傍に燃料を噴射す
るようにした燃料噴射式多気筒エンジンに関する
もので、特に、各気筒に導かれ、その燃料が混合
される吸気を、分配チヤンバによつて分配するよ
うにした、燃料噴射式多気筒エンジンの吸気装置
に関するものである。

（従来の技術） 自動車用等の燃料噴射式多気筒エンジンにおい
ては、一般に、各気筒への乃燃料の供給量が最適
に制御されるようにするために、燃料は各気筒の
燃焼室に近いところで噴射されるようにしてい
る。そして、吸気は、１個のスロツトルボデイを
通して供給され、それが各気筒に分配されるよう
にする。このようなエンジンにおける吸気の分配
には、通常、分配チヤンバを備えた吸気マニホル
ドが用いられている。

ところで、エンジンにおいては、燃焼室に至る
までの吸気経路の有効管長を長くすることによつ
て、吸気慣性効果が低回転域で有効に働くように
なり、その吸気充填効率が高められるということ
が知られている。そこで、特に燃料の分配性等の
問題がない燃料噴射式多気筒エンジンの場合に
は、長い吸気分配管を有する吸気マニホルドを用
いることによつて、使用頻度の高い低回転域での
充填率の向上を図るようにしている。その場合、
その吸気分配管が曲率の大きいものであると、エ
ンジンの高回転域では吸気抵抗が増大してしま
う。しかしながら、吸気分配管をまつすぐなもの
とすると、エンジンの専有スペースが増大する。

このようなことから、自動車用エンジンのよう
に設置スペースが限られている燃料噴射式多気筒
エンジンにおいては、分配チヤンバを低位置に配
置し、その分配チヤンバから吸気分配管を上方に
延び出させて緩やかに湾曲させるようにすること
が考えられている。例えば、米国特許第3742923
号明細書には、エンジンをＶ形とし、分配チヤン
バをそのシリンダ列間の谷間の底部に配置するよ
うにしたものが示されている。その分配チヤンバ
は扁平なものとされ、その上面の両側からそれぞ
れ上方に吸気分配管が延び出している。そして、
その吸気分配管は、緩やかに下方に向かつて湾曲
して、それぞれ遠い側のシリンダ列に接続される
ようになつている。また、その分配チヤンバに
は、シリンダ列間の谷間の上部に設置されたエア
クリーナから、スロツトルボデイを通して下方に
向けて吸気が導入されるようになつている。

このようにすることによつて、エンジンの全高
あるいは全長の増大を抑えながら、緩やかに湾曲
する長い吸気分配管を用いることができるように
なる。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このように分配チヤンバを低位
置に位置させた場合には、その分配チヤンバに接
続される吸気導入通路あるいは吸気分配管は、い
ずれもその分配チヤンバから上方に延びるものと
なる。そのために、エンジンの停止時等に、吸気
系内に残つている吸気中の水蒸気が凝結して、吸
気分配管等の壁面に水滴が付着すると、その水滴
が壁面に沿つて流下して、分配チヤンバ内に流れ
込むので、分配チヤンバには水が溜まりやすくな
る。特に、排気還流（以下、EGRという）シス
テムを備えたエンジンの場合には、排気ガス中に
多量の水蒸気が含まれているので、分配チヤンバ
内に水が溜まることが多くなる。そして、そのよ
うなEGRシステムを備えたエンジンにおいては、
一般に、排気ガスは、分配性の点から分配チヤン
バの上流側に導入されるようにするが、その場
合、分配チヤンバ内に水が溜まつていると、排気
ガス中の成分がその水と化合して、硫酸や硝酸等
となり、アルミ合金製の分配チヤンバを溶かして
しまう恐れがある。

また、分配チヤンバ内に水が溜まると、寒冷時
にはその水が凍結するので、特に上述のような扁
平な分配チヤンバでは、その凍結によつて吸気通
路が大幅に塞がれてしまう。そして、エンジンの
始動後も、分配チヤンバの温度上昇は緩やかであ
るので、その解凍には時間がかかり、その間は吸
気抵抗が著しく大きいものとなつてしまう。

本考案は、このような問題に鑑みてなされたも
のであつて、その目的は、吸気マニホルドの分配
チヤンバを低位置に位置させることによつて、コ
ンパクトで出力の高い燃料噴射式多気筒エンジン
が得られるようにするとともに、その分配チヤン
バ内に水が溜まつた場合にも、エンジンの始動後
にはその水が速やかに蒸発されるようにし、それ
によつて、吸気マニホルドの腐食や吸気抵抗の増
大が防止されるようにすることである。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本考案では、低位
置に配置された分配チヤンバの下面に、エンジン
冷却水が導かれるライザ部を設けるようにしてい
る。

（作用） このようにすることにより、エンジンの始動後
は、冷却水温の上昇に伴つて、分配チヤンバの壁
面が、急速に加熱され、しかも通常の分配チヤン
バより高温となる。したがつて、分配チヤンバ内
に溜まつていた水は、速やかに蒸発して、EGR
が開始されるときには、分配チヤンバ内にはほと
んど残らなくなる。また、分配チヤンバ内で水が
凍結していたときにも、直ちに解凍されて蒸発す
るようになる。

こうして、吸気マニホルドの分配チヤンバを低
位置に位置させたときにも、その吸気マニホルド
の腐食や吸気抵抗の増大は防止されるようにな
り、コンパクトで出力の高いエンジンを構成する
ことが可能となる。

（実施例） 以下、図面を用いて本考案の実施例を説明す
る。

図中、第１図は本考案による吸気装置を備えた
燃料噴射式多気筒エンジンの一実施例を示す切り
欠き正面図であり、第２図はその吸気装置の要部
の縦断側面図である。また、第３図及び４図は、
それぞれその吸気装置の分配チヤンバ部分の側面
図及び底面図である。

第１図から明らかなように、このエンジンはＶ
形多気筒エンジンで、そのエンジン本体１には、
一対のシリンダ列２，２′が左右Ｖ字形に開いて
配置されている。各シリンダ列２，２′には、そ
れぞれ３本の気筒３，３′，…が、クランク軸
（図示せず）の軸線方向に配列されている。すな
わち、このエンジンは６気筒エンジンとなつてい
る。

気筒３が形成されたシリンダブロツク４の上面
には、シリンダヘツド５が組み付けられている。
そして、そのシリンダヘツド５の底面には、各気
筒３に対向する位置に、燃焼室６が設けられてい
る。シリンダヘツド５には、この燃焼室６にそれ
ぞれ開口する吸気ポート７と排気ポート８とが設
けられており、そのポート７，８の燃焼室６側の
開口は、それぞれ吸気弁９及び排気弁１０によつ
て開閉されるようになつている。吸気ポート７の
入口は、シリンダ列２，２′の間の谷間側に位置
するシリンダヘツド５の側部上面に開口し、排気
ポート８の出口は、シリンダヘツド５の他側面に
開口している。

シリンダ列２，２′間の谷間には、吸気マニホ
ルド１１が配設されている。この吸気マニホルド
１１は、１個の分配チヤンバ１２と、その分配チ
ヤンバ１２から延出して各吸気ポート７，７，…
に接続される６本の吸気分配管１３，１３，…と
を有するもので、その分配チヤンバ１２は、シリ
ンダ列２，２′間の谷間の底部に配置されるよう
になつている。また、吸気マニホルド１１は、分
配チヤンバ１２側の下部と吸気分配管１３の上部
側との間で上下に２分割されるものとなつてい
る。

第１，２図から明らかなように、分配チヤンバ
１２は、扁平な断面形状を有し、シリンダ列２，
２′の方向にほぼ水平に長く延びる密閉された箱
形のものとされている。そして、その上面には、
長手方向に沿つて、両側にそれぞれ３個の開口１
４，１４，…が形成されている。各吸気分配管１
３は、その開口１４からほぼ垂直に立ち上がり、
エンジン本体１の頂面と同程度の高さまで上方へ
長く延びている。そして、一方のシリンダ列２側
の開口１４から立ち上がつた吸気分配管１３は、
その頂部において緩やかに湾曲し、他方のシリン
ダ列２′側に向けて斜め下方に延びている。他方
のシリンダ列２′側の開口１４から立ち上がつた
吸気分配管１３も、同様に、反対側のシリンダ列
２に向けて延びている。こうして、各吸気分配管
１３ができるだけ長くなるようにされている。

一方のシリンダ列２側に延びる３本の吸気分配
管１３，１３，１３の端部は、共通の取付フラン
ジ１５によつてそのシリンダ列２のシリンダヘツ
ド５に固着され、それによつて各吸気分配管１３
が対応する吸気ポート７に接続されるようになつ
ている。他方の３本の吸気分配管１３，１３，１
３も、同様に構成されている。そして、その取付
フランジ１５には、各吸気ポート７内に向けて、
すなわち各燃焼室６の近傍に燃料を噴射する燃料
噴射装置の噴射ノズル１６がそれぞれ取り付けら
れている。

第２図に示されているように、分配チヤンバ１
２の長手方向の一端部は、上方に傾斜するように
され、それによつて吸気導入通路１７が形成され
ている。そして、その吸気導入通路１７の開口端
には、ラバーマウント１８を介してスロツトルボ
デイ１９が取り付けられている。このスロツトル
ボデイ１９は２バレル型のもので、一次通路２０
_１と二次通路２０₂とが設けられ、それらの通路２
０₁，２０₂がそれぞれ絞り弁２１₁，２１₂によつ
て開閉されるようになつている。スロツトルボデ
イ１９には、エアクリーナ（図示せず）が連結さ
れるようになつている。

こうして、エアクリーナ、スロツトルボデイ１
９、及び吸気マニホルド１１によつて、エンジン
本体１の各燃焼室６に吸気を供給する吸気系２２
が構成されている。

吸気マニホルド１１の吸気導入通路１７の下面
には、EGRガス導入ポート２３が設けられてい
る。このポート２３には、EGRバルブを介して
EGRパイプ（いずれも図示せず）が接続され、
燃焼室６で燃焼されて排気ポート８から排出され
る排気ガスの一部が、吸気系２２に戻されるよう
になつている。

また、第３，４図に示されているように、分配
チヤンバ１２及び吸気導入通路１７の傾斜部の下
面には、その一側にライジ部２４が一体に設けら
れている。このライザ部２４は、吸気導入通路１
７の下面側から分配チヤンバ１２の下面の中央部
付近にまで至り、再び吸気導入通路１７の下面側
に戻る往復冷却水通路２５，２５からなるもの
で、その吸気導入通路１７側の両端部は冷却水導
入ポート２６ａ及び冷却水排出ポート２６ｂとさ
れ、それらのポート２６ａ，２６ｂが冷却水パイ
プ（図示せず）を介してエンジン本体１のウオー
タジヤケツト及びラジエータに接続されるように
なつている。

次に、このような吸気装置を備えたエンジンの
作用について説明する。

エンジンの運転時には、エアクリーナを通して
吸入され静浄化された空気は、スロツトルボデイ
１９において絞り弁２１₁，２１₂によりその運転
状態に応じて計算された後、吸気マニホルド１１
の吸気導入通路１７を通して分配チヤンバ１２に
導かれる。この間において、EGRガス導入ポー
ト２３から導入された排気ガスが、適宜その空気
に混入される。そして、その吸気は、分配チヤン
バ１２において６本の吸気分配管１３，１３，…
に均等に分配され、それぞれ対応する気筒３の燃
焼室６に導かれる。このとき、燃料噴射ノズル１
６から燃料が噴射され、その燃料が吸気とともに
燃焼室６内に流入する。

上述のように、分配チヤンバ１２がシリンダ列
２，２′間の谷間の底部に設置され、吸気分配管
１３は、その分配チヤンバ１２から上方に延びた
後、緩やかに湾曲して斜め下方に延びるようにさ
れているので、その吸気分配管１３の長さは十分
に長い。したがつて、エンジンが低回転域にある
ときには、吸気慣性効果が十分に働くようにな
り、高い吸気充填効率が得られるようになる。ま
た、その吸気分配管１３の湾曲は緩やかなもので
あるので、エンジンの高回転域においても、吸気
抵抗が著しく増大することはない。そして、この
ような配置により、吸気マニホルド１１をＶ形エ
ンジンのシリンダ列２，２′間の谷間に完全に収
容することができるようになり、エンジン全体が
コンパクトにまとめられるようになる。

外気温の低温時、エンジンを停止した後、しば
らく時間が経過すると、エンジンが低温となり、
吸気系２２内に残つている吸気中の水蒸気が凝結
して、管壁等に水滴が付着する。その吸気中に排
気ガスが混入しているときには、特に水滴の付着
量が多くなる。吸気分配管１３のシリンダヘツド
５側に向かう傾斜部にそのような水滴が付着した
ときには、その水滴は管壁に沿つて流下して燃焼
室６に導かれるので、あまり問題となることはな
い。しかしながら、分配チヤンバ１２から垂直に
立ち上がる吸気分配管１３の管壁に水滴が付着し
たときには、その水滴は分配チヤンバ１２に向か
つて流下する。また、スロツトルボデイ１９と分
配チヤンバ１２とを結ぶ吸気導入通路１７に水滴
が付着したときにも、その吸気導入通路１７が分
配チヤンバ１２に向けて下降傾斜しているので、
その水滴は分配チヤンバ１２へと流下する。この
ように、吸気系２２は、少なくとも分配チヤンバ
１２の付近では分配チヤンバ１２が最も低位置と
なるようにされているので、分配チヤンバ１２内
に水が溜まつてしまう。

しかしながら、次にエンジンを始動すると、暖
機運転によつてエンジン冷却水温が速やかに上昇
する。そして、高温となつたエンジン冷却水が分
配チヤンバ１２の下面のライザ部２４に導かれ
る。それによつて、分配チヤンバ１２の壁面が急
速に加熱され、内部に溜まつていた水が蒸発す
る。こうして、暖機運転の完了前に、分配チヤン
バ１２内の水はほとんど完全に蒸発してしまうの
で、EGRの開始時に、排気ガス中の成分が水と
化合することはなくある。また、分配チヤンバ１
２内の水が凍結していたとしても、速やかに解凍
され、更に蒸発する。したがつて、その凍結によ
つてエンジンの運転中の吸気抵抗が増大すること
も防止される。

第５図は、上記実施例によるライザ部２４を備
えたものと、従来のライザ部２４を備えていない
ものとを用いて、エンジン冷却水温により吸気マ
ニホルド１１の分配チヤンバ１２の壁面温度がど
のように変化するかを測定した結果を示すグラフ
である。

この図から明らかなように、ライザ部２４を備
えたもの（実線）では、従来のもの（破線）に比
べて、分配チヤンバ１２の壁面温度が急速に、し
かもはるかに高温にまで上昇する。それによつ
て、上述のような効果が得られることがわかる。

なお、上記実施例においては、Ｖ形多気筒エン
ジンとしているが、本考案は、これに限らず、直
列多気筒エンジン等にも適用することができる。
そのような場合には、吸気分配管１３は、分配チ
ヤンバ１２から垂直に立ち上がるものとは限ら
ず、斜め上方に傾斜して延びるものとされること
もあり得る。

また、上記実施例においては、ライザ部２４は
分配チヤンバ１２の下面の一側に設けられるもの
としているが、これを分配チヤンバ１２の下面全
面に形成するようにすることもできる。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案によれ
ば、分配チヤンバの下面にライザ部を設けてエン
ジン冷却水を導くようにしているので、エンジン
始動時には、その分配チヤンバが急速に加熱さ
れ、かなりの高温となる。したがつて、分配チヤ
ンバ内に水が溜まつていても、その水は速やかに
蒸発してしまうので、EGRの開始によつて分配
チヤンバ内に排気ガスが導入されたときにも、排
気ガスが水に溶けることはなくなり、アルミ合金
製の分配チヤンバを含む吸気マニホルドが腐食す
ることは防止されるようになる。また、分配チヤ
ンバ内で水が凍結していても、速やかに解凍され
るので、その凍結によつて吸気抵抗が増大するこ
とも防止されるようになる。

そして、このように、分配チヤンバ内に水が溜
まることによる問題が解決されるので、分配チヤ
ンバを低位置に配置し、その分配チヤンバから各
気筒に吸気を導く吸気分配管を、長く、緩やかな
湾曲を有するものとすることができるようにな
り、吸気充填効率が高く、しかもコンパクトなエ
ンジンとすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による吸気装置を備えた燃料
噴射式多気筒エンジンの一実施例を示す切り欠き
正面図、第２図は、そのエンジンの吸気系の要部
の縦断側面図、第３図は、そのエンジンの吸気マ
ニホルドの、分配チヤンバ部分の側面図、第４図
は、その分配チヤンバ部分の底面図、第５図は、
その実施例のものと従来のものとの、エンジン冷
却水温による分配チヤンバ壁温の変化を比較して
示す実験結果のグラフである。 １……エンジン本体、２，２′……シリンダ列、
３……気筒、６……燃焼室、１１……吸気マニホ
ルド、１２……分配チヤンバ、１３……吸気分配
管、１６……燃料噴射ノズル（燃料噴射装置の一
部）、１７……吸気導入通路、１９……スロツト
ルボデイ、２２……吸気系、２３……排気還流ガ
ス導入ポート、２４……ライザ部、２５……冷却
水通路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 スロツトルボデイ１９を通して導かれる吸気を
   分配チヤンバ１２により各気筒３，３，…に分配
   するようにした吸気系２２と、 各気筒３の燃焼室６の近傍においてその吸気中
   に燃料を噴射する燃料噴射装置１６とを備え、 前記スロツトルボデイ１９と前記分配チヤンバ
   １２とを結ぶ吸気導入通路１７が、その分配チヤ
   ンバ１２に向けて下降し、 その分配チヤンバ１２から各気筒３に吸気を導
   く吸気分配管１３が、その分配チヤンバ１２から
   上方に延び出すようにされている、燃料噴射式多
   気筒エンジンにおいて； 排気系から各気筒３の燃焼室６に還流される排
   気ガスが、前記分配チヤンバ１２内を通過するよ
   うにされており、 その分配チヤンバ１２の下面に、エンジン冷却
   水が導かれるライザ部２４が設けられている、 燃料噴射式多気筒エンジンの吸気装置。