JP3393670B2 - パイプ製インテークマニホールド - Google Patents

パイプ製インテークマニホールド

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JP3393670B2
JP3393670B2 JP06983693A JP6983693A JP3393670B2 JP 3393670 B2 JP3393670 B2 JP 3393670B2 JP 06983693 A JP06983693 A JP 06983693A JP 6983693 A JP6983693 A JP 6983693A JP 3393670 B2 JP3393670 B2 JP 3393670B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、複数のパイプの両端部
にフランジが接合されるパイプ製インテークマニホール
ドに関する。 【0002】 【従来の技術】従来、複数のパイプの両端部にフランジ
が接合されるパイプ製インテークマニホールドとして
は、例えば、特開昭63ー18178号公報に記載のも
のが知られている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術にあっては、複数のパイプはアルミ合金製の直
管をベンディング加工により曲げ、その曲げ加工部はほ
ぼ断面真円形状のままとして用いていたため、この曲げ
加工部において吸入空気の剥離が生じ、圧力損失が大き
くなってしまうという問題があった。 【0004】つまり、図6に示すように、パイプ101
の曲げ加工部102での吸入空気の流れの状態をみる
と、吸入空気はパイプの曲げに沿って流れの方向を変え
るため、曲げの外周側では流速が高まると共に圧力が低
下し、曲げの内周側では流速が遅くなると共に圧力が高
まる。したがって、この曲げ加工部102での断面の流
れをみると、図7に示すように、曲げの外側から2方向
に別れてパイプ内壁に沿って内側に流れる2つの還流が
斜線の部位で生じ、曲げの内側部分にはこの還流に伴っ
て空気の剥離が生じ、この空気の剥離が生じる断面積が
大きい分だけ吸入空気の通気抵抗となり、圧力損失が大
きくなる。 【0005】本発明は、上記のような問題に着目してな
されたもので、その目的とするところは、パイプの曲げ
加工部での圧力損失の低減によりエンジン出力の向上を
図り得るパイプ製インテークマニホールドを提供するこ
とにある。 【0006】上記目的を達成するため本発明では、複数
のパイプの両端部に入口フランジと出口フランジが接合
されるパイプ製インテークマニホールドにおいて、パイ
プの扁平率を、下式{(長径−短径)/長径}×100
(%)により与え、パイプの扁平方向を短径方向とした
とき、前記複数のパイプの曲げ加工部を、曲げ方向と扁
平方向とを一致させた扁平形状とし、その扁平率を5%
〜7%に設定した。 【0007】 【作用】パイプ製インテークマニホールドによる吸気時
は、エアーフィルタにより粉塵が取り除かれた外気が入
口フランジ→複数のパイプ→出口フランジを経過してエ
ンジンのシリンダ室に送り込まれる。 【0008】この複数のパイプを空気が流れる時、その
曲げ加工部においては、曲げの外側から2方向に別れて
パイプ内壁に沿って内側に流れる2つの還流が生じ、こ
の還流に伴って曲げの内側部分の空気が剥離しようとす
るが、パイプの曲げ加工部を、曲げ方向と扁平方向とを
一致させた扁平形状とし、その扁平率を5%〜7%に設
定していることで、空気の剥離部分がこの扁平形状によ
り押し潰されて剥離断面積が小さく抑えられる。 【0009】したがって、空気の剥離断面積が小さくな
った分だけ吸入空気を流す有効断面積が拡大することに
なり、有効断面積の拡大により通気抵抗が低く抑えら
れ、圧力損失が低減される。 【0010】ここで、パイプを曲げ加工した時、曲げ加
工に伴って曲げ加工部が幾分か扁平となるが、例えば、
アルミ合金製パイプの場合、曲げ加工による扁平率は、
最大2%程度であり、扁平率5%にするには、曲げ加工
と同時にあるいは曲げ加工後に扁平加工を要する。ま
た、扁平率をあまりに高くすれば、パイプ曲率が最も小
さくなる曲げ方向の両側のパイプ内壁部に空気の剥離が
生じ、逆に、扁平率が7%以上となると剥離断面積の拡
大傾向がみられる。 【0011】以上の理由により、パイプの曲げ加工部の
扁平率を、通気抵抗値が小さくなりエンジン出力の向上
を期待できる領域である5%〜7%に設定している。 【0012】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 【0013】まず、構成を説明する。 【0014】図1は本発明実施例のパイプ製インテーク
マニホールド1を示す全体斜視図である。 【0015】実施例のパイプ製インテークマニホールド
1は、図1に示すように、図外のスロットルチャンバに
接続されるスロットルチャンバ取付用フランジ2(入口
フランジに相当)と、溶接用部品としてのプレート3
と、エンジンのインテークポートに接続されるヘッドフ
ランジ4(出口フランジに相当)と、4気筒エンジンの
各シリンダ内に吸入空気を分配する4本のパイプ5〜8
とで構成されている。 【0016】前記スロットルチャンバ取付用フランジ2
とプレート3とヘッドフランジ4は、鋳造性,溶接性の
良好なAlーCuーSi系のアルミ鋳物で成形されてお
り、また、各パイプ5〜8は、耐食性,加工性の良好な
3000系のアルミ合金で形成されている。 【0017】前記スロットルチャンバ取付用フランジ2
は、図2に示されるように、プレート3の端面と互いに
端面同士を突き合わせた状態で、その外側をアルミ溶接
W1により接合されている。 【0018】前記プレート3は、4本のパイプ5〜8を
パイプ穴3aに差し込んだ状態で、内側からアルミ溶接
W2により接合されている。このアルミ溶接W2は、図
2に示すように、溶接強度の確保と、通気抵抗低減のた
め、滑らかなビード形状にて溶接されている。 【0019】前記ヘッドフランジ4は、図3に示される
ように、各パイプ5〜8の端部をパイプ段差穴4aに差
し込んだ状態で、その外側をアルミ溶接W3により接合
されている。このパイプ段差穴4aの段差寸法は、ほぼ
パイプ厚と同じとされ、溶接状態で滑らかな内面を形成
するようにしている。 【0020】前記パイプ5〜8は、その曲げ加工部9,
10,11,12,13を、曲げ方向と扁平方向とを一
致させた楕円扁平形状とし、その扁平率を6.2%程度
に設定している。なお、扁平率とは、{(長径−短径)
/長径}×100(%)の式により求められる。 【0021】ここで、パイプを曲げ加工した時、曲げ加
工に伴って曲げ加工部が幾分か扁平となるが、変形しに
くいアルミ合金製パイプの場合、曲げ加工による扁平率
は、最大2%程度であり、扁平率6.2%程度にするに
は、曲げ加工と同時にあるいは曲げ加工後に扁平加工を
要する。 【0022】なお、各アルミ溶接W1,W2,W3に
は、溶加材として溶接性,強度及び耐食性の良好な40
43材が使用されている。 【0023】次に、作用を説明する。 【0024】[製造時]パイプ製インテークマニホール
ド1の製造時、まず、複数のパイプ5〜8の曲げ加工部
9,10,11,12,13を、扁平率を6.2%程度
の楕円扁平形状に成形する。 【0025】そして、この扁平曲げ加工部を有する複数
のパイプ5〜8を、プレート3のパイプ穴3aに差し込
み、プレート3の裏面内側からアルミ溶接W2により滑
らかなビード形状にて接合される。 【0026】そして、複数のパイプ5〜8が接合されて
いるプレート3側に、プレート端面とフランジ端面とを
突き合わせた状態にて外側からスロットルチャンバ取付
用フランジ2がアルミ溶接W1により接合される。 【0027】また、パイプ5〜8の反対側端部において
は、パイプ5〜8の端部をパイプ段差穴4aに差し込ん
だ状態にて外側から溶接が行なわれ、ヘッドフランジ4
がアルミ溶接W3により接合される。 【0028】[吸気時]パイプ製インテークマニホール
ド1による吸気時は、エアーフィルタにより粉塵が取り
除かれた外気がスロットルチャンバ取付用フランジ2→
複数のパイプ5〜8→ヘッドフランジ4を経過してエン
ジンのシリンダ室に送り込まれる。 【0029】この複数のパイプ5〜8を空気が流れる
時、その曲げ加工部9,10,11,12,13におい
ては、曲げの外側から2方向に別れてパイプ内壁に沿っ
て内側に流れる2つの還流が生じ、この還流に伴って曲
げの内側部分の空気が剥離しようとするが、パイプの曲
げ加工部9,10,11,12,13を、曲げ方向と扁
平方向とを一致させた楕円扁平形状とし、その扁平率を
6.2%程度に設定していることで、図4に示すよう
に、空気の剥離部分がこの扁平形状により押し潰されて
剥離断面積が小さく抑えられる。 【0030】したがって、空気の剥離断面積が小さくな
った分だけ吸入空気を流す有効断面積が拡大することに
なり、有効断面積の拡大により通気抵抗が低く抑えら
れ、圧力損失が低減される。 【0031】ここで、パイプの扁平率を様々に変えてそ
の通気抵抗を測定した実験結果を図5に示す。 【0032】この実験結果で明らかなように、扁平率が
0%から6.2%程度までは通気抵抗値が徐々に小さく
なり、扁平率が6.2%程度を超えると通気抵抗値が上
昇する特性をとなる。 【0033】これは、扁平率が0%から6.2%程度ま
では空気の剥離断面積が徐々に小さくなっていることを
意味し、扁平率6.2%程度で最も空気の剥離断面積が
小さくなる。しかし、扁平率が6.2%程度を超えると
空気の剥離断面積が逆に拡大していることを意味してい
る。つまり、扁平率をあまりに高くすれば、パイプ曲率
が最も小さくなる曲げ方向の両側のパイプ内壁部に空気
の剥離が生じ、扁平率の増大にしたがって剥離断面積の
拡大傾向がみられることによる。 【0034】以上の実験結果を踏まえた場合、パイプ5
〜8の曲げ加工部9,10,11,12,13の扁平率
は、5%〜7%に設定した場合、通気抵抗値が十分に小
さくなりエンジン出力の向上を期待できる領域である。 【0035】次に、効果を説明する。 【0036】実施例のパイプ製インテークマニホールド
1にあっては、下記に列挙する効果が併せて達成され
る。 【0037】(1) 複数のパイプ5〜8の曲げ加工部9,
10,11,12,13を、曲げ方向と扁平方向とを一
致させた楕円扁平形状とし、その扁平率を6.2%程度
に設定したため、パイプの曲げ加工部での圧力損失の低
減によりエンジン出力の向上を図り得るパイプ製インテ
ークマニホールド1を提供することができる。 【0038】(2) スロットルチャンバ取付用フランジ2
の溶接作業で、複数のパイプ5〜8とスロットルチャン
バ取付用フランジ2の間にプレート3を介在させたこと
で、パイプ5〜8との接合でプレート3の裏面内側から
容易にアルミ溶接W2を行なうことができ、良好な溶接
作業性が確保される。 【0039】つまり、複数のパイプ5〜8が、図1に示
すように密集するスロットルチャンバ取付用フランジ2
側において、複数のパイプ5〜8とスロットルチャンバ
取付用フランジ2とを外側から直接溶接しようとする
と、溶接トーチが入り込みにくい部分が存在し、溶接作
業性が悪化すると共に溶接強度も確保しにくい。 【0040】(3) 製品全体に熱を与えるロー付とは異な
り、溶接では接合するアルミ溶接W1,W2,W3の部
分のみに溶接のアーク熱を加えるだけで接合するため、
両フランジ2,4やパイプ5〜8等の構成部品の熱変形
が抑制され、吸気機能の低下を防止することができる。 【0041】これらの構成部品が熱変形した場合、エン
ジンへの組み付け時に隙間等を生じ、吸気機能自体を低
下させることになる。 【0042】(4) アルミ溶接W1,W2,W3による接
合ではロー付の様に接合時にフラックスを用いないた
め、接合部の耐食性が向上する。 【0043】(5) アルミ溶接W1,W2,W3による接
合では母材同士が溶加材を介して接合されるため、ロー
付に比べて接合強度が向上する。 【0044】(6) ロー付とは異なり全体を高温雰囲気下
におかないため、パイプとしてアルミ合金性パイプを使
用する場合、高価な高融点アルミ合金をパイプ素材に代
えて廉価な材料(3000系材料)が使用可能となり低
コスト性が達成される。 【0045】(7) アルミ溶接W2を滑らかなビード形状
としたため、インテークマニホールドを流れる空気の流
れがスムーズになり、エンジン出力性能を低下させるこ
とがない。 【0046】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。 【0047】例えば、実施例では、4気筒エンジンに適
用したものを示したが、6気筒エンジンや8気筒エンジ
ン用のパイプ製インテークマニホールドにも適用できる
ことは勿論である。 【0048】また、実施例では、パイプの曲げ加工部の
扁平形状を、楕円扁平形状とした例を示したが、空気の
剥離が発生するパイプの曲げ方向内側の半分のみを扁平
とする形状としたり、図7で示す空気の剥離部分を除い
たリンゴ形状のような扁平形状等としても良い。 【0049】また、扁平率も6.2%程度に限られるも
のではなく、5%〜7%の範囲内であれば本発明に含ま
れる。 【0050】 【発明の効果】以上説明してきたように、本発明にあっ
ては、複数のパイプの両端部に入口フランジと出口フラ
ンジが接合されるパイプ製インテークマニホールドにお
いて、複数のパイプの曲げ加工部を、曲げ方向と扁平方
向とを一致させた扁平形状とし、その扁平率を5%〜7
%に設定したため、パイプの曲げ加工部での圧力損失の
低減によりエンジン出力の向上を図り得るパイプ製イン
テークマニホールドを提供することができるという効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】 【図1】実施例のパイプ製インテークマニホールドを示
す斜視図である。 【図2】図1のAーA断面図である。 【図3】図1のBーB断面図である。 【図4】パイプの曲げ加工部を示す断面図である。 【図5】扁平率に対する通気抵抗特性図である。 【図6】従来のパイプの曲げ加工部を流れる吸気の流れ
を示す図である。 【図7】従来のパイプの曲げ加工部を示す断面図であ
る。 【符号の説明】 1 パイプ製インテークマニホールド 2 スロットルチャンバ取付用フランジ(入口フラン
ジ) 3 プレート 4 ヘッドフランジ(出口フランジ) 5,6,7,8 パイプ 9,10,11,12,13 曲げ加工部

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 複数のパイプの両端部に入口フランジと
    出口フランジが接合されるパイプ製インテークマニホー
    ルドにおいて、パイプの扁平率を、下式 {(長径−短径)/長径}×100(%) により与え、 パイプの扁平方向を短径方向としたとき、 前記複数のパイプの曲げ加工部を、曲げ方向と扁平方向
    とを一致させた扁平形状とし、その扁平率を5%〜7%
    に設定したことを特徴とするパイプ製インテークマニホ
    ールド。
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