JP2021110234A - Exhaust manifold for engine with supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、農用トラクタやバックホウに搭載されるディーゼルエンジンなどに適用される排気マニホルド、つまりは、過給機付エンジン用排気マニホルドに関する。 The present invention relates to an exhaust manifold applied to a diesel engine mounted on an agricultural tractor or a backhoe, that is, an exhaust manifold for an engine with a supercharger.
トラクタ用のディーゼルエンジンなどの産業用エンジンにおいては、特許文献1にて開示されるように、シリンダヘッドの各排気ポートに連結される複数の排気枝管と、各枝管の終端を連通する合流管部とを有して1つの部品に形成された排気マニホルドが用いられる。排気ガスは高温であって熱的条件が厳しいので、一般的に排気マニホルドは鋳鉄により作成されているものが多い。 In an industrial engine such as a diesel engine for a tractor, as disclosed in Patent Document 1, a plurality of exhaust branch pipes connected to each exhaust port of a cylinder head and a confluence of the ends of the branch pipes are communicated with each other. An exhaust manifold having a pipe portion and formed into one component is used. Since the exhaust gas has a high temperature and severe thermal conditions, the exhaust manifold is generally made of cast iron.
特に、特許文献2で開示されるような過給機(ターボチャージャー)付エンジンでは、排気マニホルドにおいては、各排気ポートから出た排気ガスを合流管部で集約させて、過給機のタービン入口側に送り込む構成が採られる。エンジンのコンパクト化のために、過給機は排気マニホルドに近接配備されるので、(1)排気マニホルドの形状が複雑化し易い、という問題があった。
In particular, in an engine with a supercharger (turbocharger) as disclosed in
また、次のような問題点や改良点もあった。
(2)小型エンジンでは、搭載レイアウト上でのスペースが小さく融通が利きにくいので、過給機への排気出口部を排気マニホルドの長手方向の中央部に配置することが、まずできない。
In addition, there were the following problems and improvements.
(2) With a small engine, the space on the mounting layout is small and it is difficult to be flexible, so it is almost impossible to arrange the exhaust outlet to the turbocharger at the center of the exhaust manifold in the longitudinal direction.
(3)上記(2)により、各排気枝管からの排気出口部までの距離(ポート長)が異なり過ぎてバランスが悪くなり、過給機の性能を上げ難い。例えば、直列4気筒エンジンでは、排気出口部は、3番目の排気枝管(排気ポート)が最も近くなるので、1−3−4−2の燃焼タイミングでは第1排気枝管と第3排気枝管とが排気干渉し易い不都合がある。 (3) Due to the above (2), the distance (port length) from each exhaust branch pipe to the exhaust outlet portion is too different and the balance becomes poor, and it is difficult to improve the performance of the turbocharger. For example, in an in-line 4-cylinder engine, the third exhaust branch pipe (exhaust port) is closest to the exhaust outlet, so the first exhaust branch and the third exhaust branch at the combustion timing of 1-3-4-2. There is an inconvenience that the exhaust easily interferes with the pipe.
本発明の目的は、排気干渉が無い又は抑制できるようにしながら、狭いスペースにも配置できるコンパクト化も可能となるように、総合的に改善された過給機付エンジン用排気マニホルドを提供する点にある。 An object of the present invention is to provide a comprehensively improved exhaust manifold for an engine with a supercharger so that it can be placed in a narrow space and can be made compact while eliminating or suppressing exhaust interference. It is in.
本発明は、過給機付エンジン用排気マニホルドにおいて、
各排気ポートに連結される複数の排気枝管と、各枝管の端部どうしを連通する合流管部とを有し、前記合流管部の長手方向での中央部以外の位置に過給機への排気出口部が設けられ、
前記排気出口部は、前記合流管部からその長手方向に交差する方向に取り出され、かつ、湾曲した迂回形状を持つ状態に形成されていることを特徴とする。
The present invention relates to an exhaust manifold for an engine with a supercharger.
A supercharger having a plurality of exhaust branch pipes connected to each exhaust port and a merging pipe portion that communicates the ends of the branch pipes with each other at a position other than the central portion in the longitudinal direction of the merging pipe portion. Exhaust outlet to
The exhaust outlet portion is taken out from the confluence pipe portion in a direction intersecting with the longitudinal direction thereof, and is formed in a state having a curved detour shape.
本発明に関して、上述した構成(手段)以外の特徴構成や手段ついては、請求項2〜7を参照のこと。
Regarding the present invention, refer to
本発明によれば、排気出口部の長さを、湾曲されない場合に比べて長く取ることができるから、排気出口部が合流管部の長手方向で中央部以外にあっても、各気筒における排気枝管から過給機に至る通路長さのばらつきを抑制することが可能になる。 According to the present invention, the length of the exhaust outlet portion can be made longer than that in the case where the exhaust outlet portion is not curved. Therefore, even if the exhaust outlet portion is located in the longitudinal direction of the confluence pipe portion other than the central portion, the exhaust gas in each cylinder is exhausted. It is possible to suppress variations in the length of the passage from the branch pipe to the turbocharger.
その結果、排気干渉が無い又は抑制できるようにしながら、狭いスペースにも配置できるコンパクト化も可能となるように、総合的に改善された過給機付エンジン用排気マニホルドを提供することができる。 As a result, it is possible to provide a comprehensively improved exhaust manifold for an engine with a supercharger so that it can be arranged in a narrow space and can be made compact while eliminating or suppressing exhaust interference.
また、スペース上の制約などにより、排気出口部における迂回する部分の断面積が制限され易い場合には、排気合流部と排気出口部との通路の境目に角Rを付けて断面幅の拡張を図れば、合流管部から排気出口部への排気ガスの流れをより円滑化可能となる利点がある。 In addition, if the cross-sectional area of the detoured portion at the exhaust outlet is likely to be restricted due to space restrictions, etc., the cross-sectional width can be expanded by adding an angle R at the boundary between the passage between the exhaust confluence and the exhaust outlet. If this is done, there is an advantage that the flow of exhaust gas from the merging pipe portion to the exhaust outlet portion can be made smoother.
以下に、本発明による過給機付エンジン用排気マニホルドの実施の形態を、農用トラクタなどに好適な産業用ディーゼルエンジンの排気マニホルドについて、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of an exhaust manifold for an engine with a supercharger according to the present invention will be described with reference to the drawings regarding an exhaust manifold for an industrial diesel engine suitable for an agricultural tractor or the like.
図1〜図3に直列4気筒の過給機付ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンと略称する)Eが示されている。このエンジンEは、シリンダブロック1の上にシリンダヘッド2が組付けられ、シリンダヘッド2の上にヘッドカバー3が組付けられている。シリンダブロック1の下にはオイルパン4が組付けられ、ヘッドカバー3の上方には排気処理装置5が搭載されている。
FIGS. 1 to 3 show an in-line 4-cylinder diesel engine with a supercharger (hereinafter, simply abbreviated as an engine) E. In this engine E, the
エンジンEの前側には、伝動ケース9、クランクプーリ(駆動プーリ)6、ウォータポンプ7などが配備され、後側にはフライホイール8が配備されている。エンジンEの左側には、排気マニホルド(過給機付エンジン用排気マニホルド)10、EGRクーラ11、過給機12、オイルフィルタ13などが配備され、右側には吸気マニホルド14、オイルレベルゲージ15などが配備されている。
A
図2に示されるように、シリンダヘッド2の左側面に、排気マニホルド10がボルト止めにより取り付けられており、排気マニホルド10の排気出口部10Cに、過給機12の排気導入部12Cがボルト止めにより連結されている。また、排気マニホルド10の直下位置には、EGRクーラ11が排気マニホルド10で両端支持される状態の前後向き姿勢で配置されている。過給機12は、排気導入部12Cを備えるタービン12Bと、コンプレッサ12Aとを有するターボチャージャーである。
As shown in FIG. 2, the
図4〜図6に示されるように、排気マニホルド10は、シリンダヘッド2の各排気ポートp1,p2,p3,p4に連結される4つ(複数の一例)の排気枝管10Aと、各排気枝管10Aの端部どうしを互いに連通する合流管部10Bと、排気出口部10Cと、ガス導出部10Dと、EGR通路部10Eとを有して構成されている。排気マニホルド10は鋳鉄製であって、複数のボルト用孔10hが主に各排気枝管10Aに形成されている。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
シリンダヘッド2から4つの排気枝管10Aに出された排気ガスは、合流管部10Bで合流されるとともに、その一部が合流管部10Bの前端部に形成されているガス導出部10DからEGRクーラ11に流れ、残りの排気ガスは排気出口部10Cから過給機12に流れていく。なお、ガス導出部10DとEGR通路部10Eとには、EGRクーラ11をボルト止め連結するための前及び後フランジ部22,23が形成されている。
The exhaust gas discharged from the
各排気枝管10Aには、一対のボルト用孔10h,10hを有してシリンダヘッド2に取り付けるための取付フランジ10fが形成されている。最後尾の第4排気枝管10Aについては、EGR通路部10Eをガス通路部2A(後述)にボルト連結する機能も発揮するため、3つのボルト用孔10hを有する大取付フランジ24に形成されている。図5においては、隣り合う取付フランジ10f,10f(又は24)の間を前後に繋いで強度・合成の向上に寄与可能な連結肉部10mが形成されているが、連結肉部10mを省いて各取付フランジ10f、24が互いに独立する構成でもよい。
Each
ガス導出部10Dの排気ガスは、EGRガスとしてEGRクーラ11及びEGR通路部10Eを通り、シリンダヘッド2の後端部に形成されたガス通路部2A(図3を参照)に流れていく。ガス通路部2Aを経たEGRガスは、吸気マニホルド14などの吸気通路に戻される。過給機12を経た排気ガスは、排気ダクト16を通って排気処理装置5に送られる。
The exhaust gas of the gas lead-out
図4〜図6に示されるように、過給機12への排気出口部10Cは、合流管部10Bの長手方向(前後方向)での中央部以外の位置に、詳しくは前から3番目の第3排気枝管10Aの位置に合致させて設けられている。排気出口部10Cは、合流管部10Bからその長手方向に交差する方向(左方向)に取り出され、かつ、前後方向視で湾曲した迂回形状を持つ状態に形成されている。
As shown in FIGS. 4 to 6, the exhaust outlet portion 10C to the
各排気枝管10A及びその内部通路である枝管通路10aは左右向きに延びており、合流管部10B及びその内部通路である合流通路10bは前後方向に延びている。排気出口部10Cには、合流管部10Bからの取出し箇所の左右方向から、排気導入部12Cに連結される出口フランジ19の右上から左下に延びる斜め方向に向きを変えるように約湾曲した排気出口通路10cが内部形成されている。
Each
排気出口部10Cにおける合流管部10Bからの取出し箇所である合流始端部20での排気出口通路10cの軸心20pと、出口フランジ19での排気出口通路10cの軸心19pとは、約120〜130度(例:124度)の交差角θでもって交わる状態に排気出口通路10cが湾曲形成されている。合流始端部での軸心20pは、第3枝管通路10aの軸心でもある。
The
出口フランジ19には、左前と左後と右中との3箇所に雌ねじ部18が形成され、右中の雌ねじ部18をその下方及び前方に避けるように排気出口通路10cが形成されている。つまり、排気出口部10Cに、過給機12の排気導入部12Cをボルト止めするための雌ねじ部18が形成され、排気出口部10Cに形成される排気出口通路10cが、雌ねじ部18を迂回する湾曲形状に形成されている。
The outlet flange 19 is formed with female threaded
そして、排気出口通路10cにおける雌ねじ部18を迂回する部分21は、迂回方向に交差する方向(前後方向)の幅が拡張されている。ここで、「迂回方向」とは、合流始端部での軸心20p及び出口フランジでの軸心19pを含んで左右上下に延びる仮想の縦面に沿う方向(上下方向や左右方向など)であり、その仮想の縦面に交差する方向の一例が、直交する方向としての前後方向である。
The width of the
図5に示されるように、迂回する部分21の幅の拡張は、具体的には、合流管部10Bに形成される合流通路10bと排気出口通路10cとの境目に大きな角Rが施されることにより構成されている。迂回する部分21は、その上下方向長さが雌ねじ部18の存在により圧縮されているので、左右幅を他の部分よりも拡げることで断面積の縮小を解消(又は抑制)させる手段である。
As shown in FIG. 5, in order to expand the width of the
合流通路10bと排気出口通路10cとを大きな角Rで繋ぐことにより、排気出口部10Cにおける迂回する部分21の前後幅が実質的に拡張されており、断面積の確保が可能になっている。なお、幅の拡張手段としては、迂回する部分21の前後幅の寸法自体をその他の部分よりも大きく設定する、という構成を採ってもよい。
By connecting the merging
図5に示されるように、基本前後に延びる合流管部10B及び合流通路10bのうち、前から3番目の第3排気枝管10Aと、最後部の第4排気枝管10Aとの間の部分は、後に行くほど右による斜め通路10nとされている。配置スペースの制約などから、第4排気枝管10Aを短くし、EGR通路部10Eと干渉無くコンパクトに構成することができている。
As shown in FIG. 5, of the merging
〔作用効果について〕
排気出口部10Cは、合流管部10Bからその長手方向(前後方向)に交差する方向(左右方向)に取り出され、かつ、排気出口通路10cが左向きから右斜め上方に向けて約120度方向転換するように湾曲した迂回形状を持つ状態に形成されている。
[About action and effect]
The exhaust outlet portion 10C is taken out from the
この構成によれば、排気出口通路10cの長さを、湾曲されない場合に比べて長く取ることができるから、排気出口部10Cが合流管部10Bの長手方向で中央部以外にあっても、各気筒における排気枝管から過給機に至る通路長さのばらつきを抑制することが可能になる。その結果、排気干渉が無い又は抑制できるようにしながら、狭いスペースにも配置できるコンパクト化も可能となるように、総合的に改善された過給機付エンジン用排気マニホルドの実現が可能である。
According to this configuration, the length of the
排気出口部10Cに形成される排気出口通路10cが、右中の雌ねじ部18を迂回する湾曲形状に形成されている。従って、湾曲内側のスペースを、過給機12の取付手段の配置スぺースに有効活用しながら、排気出口部10Cの始端部と終端部とを雌ねじ部18で連結して強度や剛性の強化が可能になる、という合理的な構造物となる利点がある。
The
排気出口通路10cにおける雌ねじ部18を迂回する部分21は、迂回方向に交差する方向(前後方向)の幅が拡張されているので、迂回することに起因する排気出口通路10cの断面積の減少を解消又は抑制することができる。従って、配置スペース上で不利になり易い湾曲形状の排気出口部10Cでありながら、断面積減少が抑制され、円滑な排気ガスの流れを確保できる利点がある。
Since the width of the
迂回する部分21の幅の拡張は、合流管部10Bに形成される合流通路10bと排気出口通路10cとの境目に角Rが施されることで構成されていれば、合流通路10bから排気出口通路10cへの排気ガスの流れをより円滑化しながら、前述した「円滑な排気ガスの流れ」が実現可能となる利点がある。
If the width of the
直列4気筒エンジンにおいて、2番目又は3番目の排気枝管10Aの延長線上に取出し箇所20があるなど、排気出口部10Cの合流管部10Bからの取出し箇所20が、複数の排気枝管10Aのうちの何れかの延長線上に配置される構成を採ることができる。従って、複数の気筒における燃焼タイミング上において、例えば、4気筒では1番気筒と3番気筒とが排気干渉し易いなど、排気通路長さ(排気ポート長)が伸ばされた場合と同様の排気干渉の抑制効果を得ることが可能になる。
In an in-line 4-cylinder engine, there is a take-
合流管部10Bの両端部のうち、排気出口部10Cを基準として排気マニホルド10の長手方向での遠い側の端部(前端部)に、EGR用のガス導出部10Dが設けられているので、大部分の排気ガスを過給機へ円滑に送ることができながら、EGR用の排気ガスも良好に取り出すことができるバランスの良い排気マニホルド10が実現できている。
Of both ends of the merging
〔別実施形態〕
直列6気筒の過給機付エンジンにおいて、3番目又は4番目の排気枝管の延長線上に、過給機への湾曲した排気出口部を設ける構成や、直列3気筒で過給機付エンジンの1番目と2番目の間、又は2番目と3番目との間に屈曲した排気出口通路が配置された排気マニホルドでもよい。
本発明は、実質的に排気枝管10Aが無い(箱型排気マニホルド)又はほぼ無い構造の排気マニホルドにも適用可能である。
[Another Embodiment]
In an in-line 6-cylinder engine with a supercharger, a configuration in which a curved exhaust outlet to the supercharger is provided on an extension of the third or fourth exhaust branch pipe, or an in-line 3-cylinder engine with a supercharger It may be an exhaust manifold in which a curved exhaust outlet passage is arranged between the first and the second, or between the second and the third.
The present invention is also applicable to an exhaust manifold having a structure in which there is substantially no
10 排気マニホルド
10A 排気枝管
10B 合流管部
10C 排気出口部
10D ガス導出部
10b 排気合流通路
10c 排気出口通路
12 過給機
12C 排気導入部
18 雌ねじ部
20 取出し箇所
21 迂回する部分
10
Claims (7)
前記排気出口部は、前記合流管部からその長手方向に交差する方向に取り出され、かつ、湾曲した迂回形状を持つ状態に形成されている過給機付エンジン用排気マニホルド。 It has a plurality of exhaust branch pipes connected to each exhaust port and a merging pipe portion that communicates the ends of the merging pipes with each other, and supercharges the merging pipe portion at a position other than the central portion in the longitudinal direction. An exhaust outlet to the machine is provided,
The exhaust outlet portion is an exhaust manifold for an engine with a supercharger, which is taken out from the confluence pipe portion in a direction intersecting the longitudinal direction thereof and is formed in a state of having a curved detour shape.
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