JPH0658142A - 動圧過給機関の排気マニホールド構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 着火順序によりネジリ振動の発生回転数が変
化するので、発電機仕様では、５０Ｈｚ地域と６０Ｈｚ
地域とで、内燃機関の所要回転数が異なった場合に、該
回転数を変更すると、ネジリ振動の発生する回転数を回
避するために、着火順序を変更する必要があるのであ
る。このように、着火順序が変化した場合に、排気干渉
を回避する為に、排気マニホールドの群構成を簡単に変
更することが出来るのである。 【構成】 直列８列気筒で単一過給器を装備した動圧過
給方式の内燃機関において、排気マニホールドを、内側
合流マニホールドと、外側合流マニホールドと、２排気
口マニホールドと、１排気口マニホールドにより構成
し、内燃機関の着火順序の変更に際し、排気干渉を回避
する群構成に変更可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の最も使用頻
度の高い回転数が変更される場合に、同じ着火順序の場
合には、ネジリ振動の多い回転数で常時内燃機関を運転
する可能性が発生するのである。このように、所望の回
転数が変わると、内燃機関の着火順序を変更する必要が
あり、このように着火順序が変更されると、動圧過給機
関を用いる場合には、マニホールドの容量を大きくしな
いので、排気干渉を回避する為に群構成の排気マニホー
ルドの群を変更する必要が出てくるのである。このよう
に排気マニホールドの群構成が変化した場合にも、簡単
に排気マニホールドの構成を変更可能としたものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、排気マニホールドを群構成と
した技術は公知とされているのである。例えば特公昭２
６−６５５３号公報や、実開昭５７−１３４３１５号公
報に記載の技術の如くである。また排気マニホールドを
連結分離可能とした技術も、実開昭５９−２２９２６号
公報に記載の如き技術が公知とされているのである。

【０００３】また従来は、８気筒の内燃機関で単一過給
機を装備した場合には、次の如き排気マニホールドとし
ていたのである。第１に、４つの群構成でパルスコンバ
ータの動圧過給方式。この場合には、排気マニホールド
の配管が多く、構造が複雑で多くのサポートを必要とす
る為に、本発明に比較して配管容積が大きいという不具
合があったのである。第２に、単一群構成の静圧過給方
式。この場合には、第１の場合に比較して、更に大きな
配管容積を必要とし、給気マニホールドの前で、絞りに
より混合気の量的制御を行うガス機関等では、絞り分の
ロスをカバーする為に、きわめて効率の高い過給機が必
要となっていたのである。また一般的にも、部分負荷で
の性能確保の為に、高効率の過給機を使用していたので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、次の如くである。第１に、着火順序により
ネジリ振動の発生回転数が変化するので、発電機仕様で
は、５０Ｈｚ地域と６０Ｈｚ地域とで、内燃機関の所要
回転数が異なった場合に、該回転数を変更すると、ネジ
リ振動の発生する回転数を回避するために、着火順序を
変更する必要があるのである。このように、着火順序が
変化した場合に、排気干渉を回避する為に、排気マニホ
ールドの群構成を簡単に変更することが出来るのであ
る。また発電機以外に使用する内燃機関の場合にも、所
望の定格出力により回転数が変更され、これに合わせ
て、着火順序を変更することがあるのであるが、このよ
うな場合においても、排気マニホールドの群構成の変更
が容易に出来るのである。第２に、静圧過給方式のよう
な高効率の過給機を必要としない。第３に、よりコンパ
クトな配管容積とする。第４に、構造が単純でメンテナ
ンスも容易に行える。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の
手段を説明する。即ち、直列８気筒で単一過給機を装備
した動圧過給方式の内燃機関において、排気マニホール
ドを、内側合流マニホールドと、外側合流マニホールド
と、２排気口マニホールドと、１排気口マニホールドに
より構成し、内燃機関の着火順序の変更に際し、排気干
渉を回避する群構成に変更可能としたものである。

【０００６】

【作用】次に作用を説明する。まず図１０において、５
０Ｈｚ・１５００回転の発電機用内燃機関において、ネ
ジリ振動を説明する。該図１０の場合に、８気筒の内燃
機関の着火順序が、１→２→４→６→８→７→５→３の
順で着火するような場合であり、この場合には、図１０
の如く、１５００回転の近傍においてネジリ振動が少な
くなるのである。しかし、該着火順序のままで、６０Ｈ
ｚ発電の為に内燃機関の回転数を１８００回転に上げる
と、図１０において、１８００回転の近傍には大きなネ
ジリ振動が発生しているので、該着火順序のままの内燃
機関は使用できないということとなるのである。

【０００７】故に、６０Ｈｚ・１８００回転用にする為
には、図１１に示すネジリ振動の如く、１８００回転の
近傍で、ネジリ振動の無い着火順序とする必要があり、
この場合には、１例として１→３→７→５→２→４→８
→６のような着火順序とする必要がある。この着火順序
で排気干渉が発生しないように群構成とする為に、図２
の如く、１−２−７−８と、４−５−６−７のような群
構成が最も、排気干渉が少ないものとなるのである。

【０００８】以上の如く、所定の回転数、例えば１５０
０回転と１８００回転と、相違する回転数で常時回転す
る場合には、該回転数ではネジリ振動が大きい場合と小
さい場合とがあり、このネジリ振動を変える為には、着
火順序を変更する必要が有るのである。着火順序を変更
すると、排気干渉が発生しないような群構成は異なるも
のとなり、図１・図２に示すように群構成の排気マニホ
ールドを変更する必要があるのである。本発明において
は、このように群構成が変化した場合において、容易に
取付変更が出来る群構成の排気マニホールドを提供する
のである。

【０００９】

【実施例】次に実施例を説明する。図１は１−４−５−
８と２−３−６−７を群構成とした場合の排気マニホー
ルドを示す内燃機関の正面図、図２は１−２−７−８
と、３−４−５−６を群構成とした場合の排気マニホー
ルドを示す内燃機関の正面図、図３は過給機と排気マニ
ホールドの部分を示す内燃機関の側面図、図４は排気マ
ニホールドと過給機との連結部の拡大図、図５は外側合
流マニホールドＣの正面図、図６は内側合流マニホール
ドＡの正面図、図７は２排気口マニホールドＢの正面
図、図８は１排気口マニホールドＤの正面図、図９は連
結パイプ１２の正面図、図１０は５０Ｈｚ・１５００定
格回転の場合のネジリ振動を示す図面、図１１は６０Ｈ
ｚ・１８００回転の場合のネジリ振動を示す図面であ
る。

【００１０】図１において説明する。シリンダブロック
２２の下部にオイルパン２３が付設されている。またシ
リンダブロック２２の内部に８気筒のシリンダ１・２・
３・４・５・６・７・８が穿設されており、シリンダブ
ロック２２の上面に、８個のシリンダヘッドが配置され
ている。そして各シリンダ１・２・３・４・５・６・７
・８の排気口に、排気マニホールドが連設されて、各シ
リンダからの排気を内側合流マニホールドＡと外側合流
マニホールドＣにより集めて、過給機のタービン２６に
供給している。該過給機のタービン２６の回転により、
過給機のブロワー２７を回転し、空気と燃料ガスの混合
機を圧縮してエアクーラー２８により冷却した後に、シ
リンダ１・２・３・４・５・６・７・８内に供給してい
る。過給機のタービン２６を回転した排気は排気口２４
から排出される。

【００１１】以上のようなガス内燃機関において、本発
明は、内燃機関の定格回転が変更された場合に、ネジリ
振動を最低の状態にする為に、シリンダの着火順序を変
更すると、これに追随して、排気干渉の最も少ない排気
マニホールドの群構成に変更可能とするものである。

【００１２】実施例として、図１は５０Ｈｚ発電機用の
内燃機関であり、着火順序を１→２→４→６→８→７→
５→３とした場合を示している。このように着火順序
を、例えば１→２→４→６→８→７→５→３とすること
により、図１０に示す如く、５０Ｈｚの交流を得る為の
内燃機関の回転数である１５００回転の時のネジリ振動
を最も少なくすることが出来るのである。このように着
火順序を決定した場合に、排気干渉を最も少なくするこ
とが出来る、排気マニホールドの群構成が、１−４−５
−８を一組とし外側合流マニホールドＣに集め、２−３
−６−７を一組とし内側合流マニホールドＡに集めるの
が最適となるのである。

【００１３】また逆に、６０Ｈｚ発電機用の内燃機関の
場合には、回転数は１８００回転が所望されるのであ
り、該１８００回転で最もネジリ振動が少ないのが、図
１１に示す如く、例えば１→３→７→５→２→４→８→
６において発生する捩じり振動が、１８００回転におい
て最も少なくなるのである。このように、着火順序を１
→３→７→５→２→４→８→６とした場合には、図１に
示した排気マニホールドの群構成では、排気干渉が発生
するので、群を変更する必要があるのである。この場合
には、図２の如く１−２−７−８を内側合流マニホール
ドＡに合流し、３−４−５−６を外側合流マニホールド
Ｃに合流させるのが最適となるのである。

【００１４】同じ内燃機関でも、着火順序を換えた場合
において、排気干渉を少なくする為に、群構成を変更す
ると、これに応じて簡単に排気マニホールドの付け替え
が出来るように構成している。即ち、本発明において
は、排気マニホールドを、内側合流マニホールドＡと外
側合流マニホールドＣと、２排気口マニホールドＢ．
Ｂ'と、１排気口マニホールドＤ、Ｄ 'と、連結パイプ
１２に分割したのである。そして、これらの内側合流マ
ニホールドＡと２排気口マニホールドＢ・Ｂ 'と外側合
流マニホールドＣと１排気口マニホールドＤ・Ｄ 'を連
結する部分には、フレキシブル連結管１５が介装されて
おり、また２排気口マニホールドＢ・Ｂ 'と１排気口マ
ニホールドＤ・Ｄ 'が、内側合流マニホールドＡや外側
合流マニホールドＣから遠くに離れた場合の為に、連結
パイプ１２が設けられているのである。該連結パイプ１
２は、図２の如く排気マニホールドを変換した場合に
は、長さの短い、連結パイプ１１を使用するのである。

【００１５】図１においては、１−４−５−８のシリン
ダは、外側合流マニホールドＣに合流すべく構成してお
り、シリンダ１は１排気口マニホールドＤ 'のブラケッ
トを装着し、シリンダ４と５は外側合流マニホールドＣ
に一体的に構成したブラケット１９・１８を連結し、シ
リンダ８には１排気口マニホールドＤのブラケット２０
を装着している。またシリンダ２・４には、２排気口マ
ニホールドＢ 'の各排気ブラケットを装着し、シリンダ
６・７には、２排気口マニホールドＢのブラケット１７
・１６を装着している。

【００１６】そして、２排気口マニホールドＢ 'と２排
気口マニホールドＢは、フレキシブル連結管１５・１５
を介して内側合流マニホールドＡと連結し、１排気口マ
ニホールドＤ 'と１排気口マニホールドＤは、排気マニ
ホールドに連結パイプ１２・１２とフレキシブル連結管
１５・１５を嵌装して、外側合流マニホールドＣと連結
している。該内側合流マニホールドＡと外側合流マニホ
ールドＣは、過給機のタービン２６に連結されている。

【００１７】図２においては、シリンダ１・２には、２
排気口マニホールドＢ 'を連結し、シリンダ７・８には
２排気口マニホールドＢを連結し、２排気口マニホール
ドＢ'と２排気口マニホールドＢは連結パイプ１１・１
１と、フレキシブル連結管１５・１５を介装して内側合
流マニホールドＡと連結している。また、シリンダ３に
は１排気口マニホールドＤ '装着され、シリンダ６には
１排気口マニホールドＤが装着されている。１排気口マ
ニホールドＤ 'とＤとフレキシブル連結管１５・１５を
介装して、外側合流マニホールドＣに連結されている。
シリンダ４と５には、外側合流マニホールドＣに一体的
に構成されたブラケット１９・１８が装着されている。

【００１８】図３と図４において図示した如く、内側合
流マニホールドＡと外側合流マニホールドＣは、過給機
のタービン２６の入口部において合流し、過給機のター
ビン２６を排気により駆動した後に、排気口２４から排
出される。またガス燃料供給管３０より、ガス燃料が過
給機のブロワー２７の入口側に供給されて、過給機のブ
ロワー２７により圧縮された後に、燃料ガスと空気の圧
縮混合されたものが、エアクーラー２８からシリンダ１
・２・３・４・５・６・７・８の給気口に供給される。

【００１９】図５においては、外側合流マニホールドＣ
の構成を示している。該外側合流マニホールドＣの合流
口１４ａは、内側合流マニホールドＡの合流口１３ｄに
連結される。また該外側合流マニホールド管１４には、
マニホールド１９・１８が一体的に構成され、またフレ
キシブル連結管１５を装着する連結口１４ｃ・１４ｂが
構成されている。該外側合流マニホールド管１４とマニ
ホールド１９・１８により外側合流マニホールドＣが構
成されている。

【００２０】図６においては、内側合流マニホールドＡ
が図示されている。該内側合流マニホールドＡは内側合
流マニホールド管１３とフレキシブル連結管１５により
構成されており、該内側合流マニホールド管１３には、
外側合流マニホールドＣの合流口１４ａを連結する合流
口１３ｄと、過給機のタービン２６の排気流入口に連結
される連結口１３ａと、フレキシブル連結管１５により
マニホールドを連結する連結口１３ｃ・１３ｂが構成さ
れている。

【００２１】図７においては、２排気口マニホールドＢ
が構成されており、該２排気口マニホールドＢにはマニ
ホールド１７・１６が一体的に構成されている。図８に
は１排気口マニホールドＤが図示されている。該１排気
口マニホールドＤにはマニホールド２０が構成されてい
る。また図９には連結パイプ１２が図示されている。該
連結パイプ１２の他に図２の場合には、短い連結パイプ
１１が使用される。

【００２２】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。即ち、第１に、従来の８
気筒の内燃機関の場合に、マニホールドを群構成としな
いで、すべてのシリンダからの排気を合流させる場合に
は、該マニホールドの容量を極力大きく構成し、排気干
渉による悪影響が発生しないように構成する必要があ
り、この場合には、動圧過給することが出来ず、静圧過
給とすることとなるので、過給機が静圧過給でも駆動可
能な如く、高効率で高価な過給機を必要とするのであ
る。これに対して、本発明の場合には、排気マニホール
ドを群構成として、各群の排気マニホールドにおいて
は、排気干渉を極力少なくなるように構成したので、マ
ニホールドの容量を小さくした動圧過給方式とすること
ができ、動圧過給方式の過給機は低価格で低効率の過給
機でも良くなるのである。

【００２３】第２に、排気マニホールドを群構成とした
ことにより、排気干渉を回避することが可能となり、従
来の如く、排気干渉を回避する為に、マニホールドの容
量を大きくする必要がなくなったのである。これによ
り、マニホールドを小径とし、排気マニホールド部の上
下の幅も小さくすることが出来たのである。

【００２４】第３に、排気マニホールドを内側合流マニ
ホールドＡと２排気口マニホールドＢ・Ｂ 'と外側合流
マニホールドＣと１排気口マニホールドＤ・Ｄ 'に分け
ることにより、簡単に群構成の排気マニホールドを構成
することができ、簡単な構造でメンテナンスも容易に行
うことが出来たのである。

【００２５】第４に、発電機用の内燃機関の場合には、
５０Ｈｚ地域と６０Ｈｚ地域で、所望の回転数が１５０
０回転と１８００回転と異なり、この回転において最も
ネジリ振動の少ない内燃機関とする為には、着火順序を
変更する必要があり、着火順序を変更すると、排気干渉
を少なくする為に、群構成を１−４−５−８と２−３−
６−７から、１−２−７−８と、４−５−６−７等の如
く変更する必要があるが、この場合の変更を、内側合流
マニホールドＡと２排気口マニホールドＢ・Ｂ'と外側
合流マニホールドＣと１排気口マニホールドＤ・Ｄ 'の
交換により簡単に出来るように成ったのである。

【００２６】第５に、内燃機関の設計において、大きな
設計要素であるクランク軸強度とメタル面圧を最適な状
態とする為に、着火順序を変更する場合があるが、この
ような場合にも、排気マニホールドの群構成の変換を行
うことが出来るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】１−４−５−８と２−３−６−７を群構成とし
た場合の排気マニホールドを示す内燃機関の正面図。

【図２】１−２−７−８と、４−５−６−７を群構成と
した場合の排気マニホールドを示す内燃機関の正面図。

【図３】過給機と排気マニホールドの部分を示す内燃機
関の側面図。

【図４】排気マニホールドと過給機との連結部の拡大
図。

【図５】外側合流マニホールドＣの正面図。

【図６】内側合流マニホールドＡの正面図。

【図７】２排気口マニホールドＢの正面図。

【図８】１排気口マニホールドＤの正面図。

【図９】連結パイプ１２の正面図。

【図１０】５０Ｈｚ・１５００定格回転の場合のネジリ
振動を示す図面。

【図１１】６０Ｈｚ・１８００回転の場合のネジリ振動
を示す図面である。

【符号の説明】 １・２・３・４・５・６・７・８ シリンダ Ａ 内側合流マニホールド Ｂ，Ｂ’ ２排気口マニホールド Ｃ 外側合流マニホールド Ｄ，Ｄ’ １排気口マニホールド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直列８気筒で単一過給機を装備した動圧
   過給方式の内燃機関において、排気マニホールドを、内
   側合流マニホールドと、外側合流マニホールドと、２排
   気口マニホールドと、１排気口マニホールドにより構成
   し、内燃機関の着火順序の変更に際し、排気干渉を回避
   する群構成に変更可能としたことを特徴とする動圧過給
   機関の排気マニホールド構造。