JP7174544B2 - intake manifold - Google Patents
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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。 The present invention relates to improvements in intake manifolds used in various engines such as industrial diesel engines and engines for construction machinery.
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。
An intake manifold of an engine generally has a structure in which one passage on the air supply side is branched to each cylinder (each intake port), as disclosed in
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)。 In industrial engines, such as small diesel engines for developing countries and low-end models, in order to save cost and space, one large opening covering each intake port (intake port) is used instead of separating each cylinder. An intake manifold provided with an outlet), a so-called box-type intake manifold, is also frequently used (see Patent Document 2).
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。 In the box-shaped intake manifold, each intake port does not branch off and has an intake passage with one internal space, so there is an aspect that it is susceptible to the pulsation wave flowing backward from other intake ports. If this effect is large, the amount of fuel sucked into the intake port will be less than expected, deteriorating the combustion state and causing the inconvenience of increased black smoke and PM in diesel engines.
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。 Therefore, with the box-shaped intake manifold, the idea was to secure enough volume so that the intake manifold itself could also serve as a surge tank common to all cylinders, thereby reducing intake interference and increasing the amount of intake. When the intake amount increases, not only is the output increased, but exhaust gas such as PM can be reduced, and the advantage of being able to comply with stricter exhaust gas regulations can be obtained.
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。 However, in a small diesel engine, there is an injection pump near the intake port at the end of the plurality of cylinders, and the space around the intake port is limited due to the routing of the fuel injection pipe. Therefore, regardless of whether it is a branched type or a box type, the shape of the intake manifold must be adapted to the limited space, and it is difficult to obtain a sufficient volume. This problem is more pronounced when the intake manifold is box shaped.
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。 The object of the present invention is to improve the intake efficiency of each cylinder and increase the capacity so as to be able to comply with stricter exhaust gas regulations, while accepting the above-mentioned space restrictions, through further structural improvements. to provide an intake manifold capable of
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吸入部とを備え、前記マニホルド本体部の開口側端面をシリンダヘッドに当接してボルト止めするためのボルト止め部が前記マニホルド本体部に形成され、
前記ボルト止め部は、前記マニホルド本体部における前記開口端面とは反対側の背壁から前記開口端面までの全幅に及ぶ長さを有し、
前記ボルト止め部は、通し孔を備えて前記背壁に形成される厚肉部と、前記開口端面と前記厚肉部Aとの間に亘って形成される断面C字状のボルト挿通壁とから構成され、
前記マニホルド本体部が前記シリンダヘッドに取付けられた状態において、前記マニホルド本体の内部空間が、前記ボルト挿通壁の内側空間部と前記通し孔とでなる前記ボルト止め部のボルト挿通用空間部に連通するように張出して形成されていることを特徴とする。
The present invention provides an intake manifold,
A manifold body having one opening sized to cover all of the plurality of intake ports and an air intake portion are provided, and the opening side end face of the manifold body is abutted against the cylinder head and bolted. a bolted portion is formed on the manifold body;
The bolted portion has a length covering the full width from the back wall on the opposite side of the opening end face of the manifold body to the opening end face,
The bolt fastening portion includes a thick portion having a through hole formed in the back wall, and a bolt insertion wall having a C-shaped cross section formed between the opening end face and the thick portion A. consists of
In a state in which the manifold main body is attached to the cylinder head, the internal space of the manifold main body communicates with the bolt insertion space of the bolt stop portion formed by the inner space of the bolt insertion wall and the through hole. It is characterized by being formed so as to protrude.
例えば、ボルト挿通壁における通し孔の中心から内部空間側への突出量kは、使用対象となるボルトの呼び径Dに対して、0.3D≦k≦0.7Dの範囲に設定されていることが望ましい。背壁の外面における通し孔の周囲部分は、使用対象となるボルトのボルト頭との間にシール材の挟持を可能とする平坦面に仕上げられていると良い。また、マニホルド本体部に、開口端面に開口する状態のシール材収容溝が形成され、シール材収容溝は、ボルト挿通用空間部の外側を通っていると好都合である。
For example, the projection amount k from the center of the through hole in the bolt insertion wall to the inner space side is set in the range of 0.3D ≤ k ≤ 0.7D with respect to the nominal diameter D of the bolt to be used. is desirable. The peripheral portion of the through-hole on the outer surface of the back wall is preferably finished into a flat surface that allows the sealing material to be sandwiched between the bolt head of the bolt to be used. Further, it is convenient that the manifold main body is formed with a sealing material accommodating groove that is open to the opening end face, and that the sealing material accommodating groove passes outside the bolt insertion space.
本発明によれば、ボルト止め部のボルト挿通用空間部を内部空間の一部として利用できるようになったので、ボルト止め部の配置やマニホルド本体部の大きさを変えることなく、吸気マニホルドとしての内部空間、即ち容積を無理なく拡大させることができる。 According to the present invention, since the space for bolt insertion of the bolted portion can be used as part of the internal space, the intake manifold can be used without changing the arrangement of the bolted portion or the size of the manifold main body. The internal space, that is, the volume, can be expanded without difficulty.
マニホルド本体部の容積が拡大されているので、シリンダヘッドの各気筒吸気時の吸気干渉を減らすことができ、各吸気ポートからの吸入空気量を増やすことが可能となる。故に、出力向上が図れるとともに、排ガス、特にPMを低減させることが可能になる。 Since the volume of the manifold main body is increased, it is possible to reduce intake interference of the cylinder head during intake of each cylinder, and it is possible to increase the amount of intake air from each intake port. Therefore, it is possible to improve the output and reduce exhaust gas, particularly PM.
その結果、さらなる構造工夫により、配置場所の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て、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。 As a result, through further structural improvements, we were able to improve the intake efficiency of each cylinder and increase the volume so that it would be possible to comply with stricter exhaust gas regulations, while accepting the limitations of the space where it was placed. A possible intake manifold can be provided.
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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of an intake manifold according to the present invention will be described below with reference to the drawings for a case where it is applied to a vertical 3-cylinder industrial diesel engine. The present invention can be applied to intake manifolds corresponding to the number of cylinders, such as for two cylinders and for four cylinders.
まず、従来の吸気マニホルドについて説明する。
図2及び図3(A)に示されるように、吸気マニホルド1は、シリンダヘッド12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、吸入口5を備える空気の吸入部3とを備えている。マニホルド本体部2の開口端面2aをシリンダヘッド12の吸気側側面12aに当接してボルト止めするためのボルト止め部6がマニホルド本体部2に複数個所(5箇所)形成されている。
First, a conventional intake manifold will be described.
As shown in FIGS. 2 and 3A, the
マニホルド本体部2は、シリンダヘッド12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。この箱型の吸気マニホルド1は、外周フランジ壁2Aの開口端面2aをシリンダヘッド12の吸気側側面12aに当接させた状態で、ボルト止め部6に通されるボルト11により、シリンダヘッド12に取付け可能である。
The manifold
吸入部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、吸入口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つの吸入口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。
The
The manifold
図2に示されるように、吸入口5から吸込まれた空気は、矢印a,bのように吸入路7を流れ、開口4から3つの吸気ポートp〔図3(A)を参照〕に流れるようになる。なお、図2においては、吸入部3のある方を後、その反対側を前とする。また、図1(A)や図3(A)においては、開口4側を左、背壁10側を右とする。
As shown in FIG. 2, the air sucked from the
図2及び図3(A)に示されるように、従来のボルト止め部6は、外周フランジ壁2Aから背壁10側に向けて形成される肉厚の厚い部分(厚肉壁)であって、厚み方向(左右方向)を貫通するボルト挿通孔6aが形成されている。ボルト止め部6はマニホルド本体部2の上下幅方向に食い込むように(吸入路7側に入りこむように)形成されており、その左右方向の厚みはマニホルド本体部2の左右幅の半分弱(略半分)に設定されている。
As shown in FIGS. 2 and 3A, the conventional bolted
従って、ボルト止め部6の背壁10側には、ボルト11の頭部が当接する座面6bを確保すること及びボルト操作を行う空間部を設けるために、上壁8や下壁9を内側(吸入路7側)に凹ませた湾入壁13が形成されている。つまり、マニホルド本体部2は、ボルト止め部6及び湾入壁13の部位では、上壁8又は下壁9を内側に凹ませたような形状になっており、その凹ませた分は吸入路7の容積が減少されている。
Therefore, on the side of the
図3(A)に示されるように、開口端面2aに開口する状態で外周フランジ壁2Aに形成されているシール材収容溝14は、各ボルト挿通孔6aの内側を通っている。シール材収容溝14は、開口4を取り囲むように、エンドレス形状でもって開口端面2aに周設されている。なお、図3(A)に描かれている一点破線は、Z-Z断面線で上下に区切られた不連続箇所を示す。
As shown in FIG. 3(A), the sealing
〔実施形態1〕
次に、本発明による吸気マニホルド1について説明する。基本的に、従来の吸気マニホルド1と異なる箇所を説明し、同じ形状や同じ機能を持つ箇所には同じ符号を付し、その説明は割愛する。本発明による吸気マニホルド1が従来の吸気マニホルド1と異なる点は、全体としての大きさは変えずに、内部空間である吸入路7の容積拡大が図られている点である。
[Embodiment 1]
Next, the
図1(A),(B)に示されるように、マニホルド本体部2の内部空間である吸入路7が、ボルト止め部6のボルト挿通用空間部Sに連通するように張出して形成されている。ボルト止め部6のボルト挿通用空間部Sは、マニホルド本体部2における開口端面2aとは反対側の背壁10に形成された通し孔15を有している
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
ボルト止め部6は、上壁8又は下壁9を用いてその内側(吸入路7側)に形成されており、開口端面2aから背壁10までの全幅(全左右長さ)に及ぶ長さを有している。通し孔15が形成されている箇所の背壁10は、通し孔15の周囲部分の肉厚が基本の厚みより明確に増した厚さtの厚肉部10Aに設定されている。
The bolted
ボルト止め部6における吸入路7に連通されているボルト挿通用空間部Sを形成する部分は、吸入路7に向かって開口するC字状の断面形状を有するボルト挿通壁16に形成されている。ボルト挿通壁16は、上壁8又は下壁9の一部であって、下壁9の場合は、図1(B)に示されるように、下壁9が上向きに開口されるC字状のボルト挿通壁16を備えて外側(下側)に張り出るように形成されている。
A
ボルト挿通壁16は、図1(A)に示されるように、開口端面2aと厚肉部10Aとの間の厚さdに亘って下壁9(又は上壁8)に一体形成されている。つまり、ボルト止め部6は、通し孔15を備えた厚みtの厚肉部10Aと、断面C字状で厚さdのボルト挿通壁16とから構成されており、ボルト挿通壁16の内側空間部16aと通し孔15とでボルト挿通用空間部Sが形成されている。
As shown in FIG. 1A, the
吸入路7はボルト挿通用空間部Sを含む状態に形成されており、シール材収容溝14は、ボルト11の外側、即ち内側空間部16aの外側に設けられている。また、吸入路7は、内側空間部16a及び通し孔15に連通しているので、単にボルト止めすると気密性が損なわれ易い。そこで、厚肉部10Aの座面10aは、ボルト11の頭部との間に、気密性を得るためのシール材(液状シール、ガスケットなど)17を挟持できる平坦面とされている。平坦面は、精密鋳造や精密鍛造、或いは切削加工などによる仕上げ面としてもよい。
The
図1(B)に示されるように、ボルト挿通壁16における通し孔15の中心Qから内部空間側(吸入路7側)への突出量kは、使用対象となるボルト11の直径、即ち呼び径Dに対して、0.3D≦k≦0.7Dの範囲に設定されている。この範囲であれば、ボルト挿通壁16からのボルト11の抜け出し(ズレ動き)を防止しながら、内側空間部16aを吸入路7に対して十分な幅でもって開口させることができる。内側空間部16aとボルト11との間の隙間空間を、吸入路7の容積拡大に用いることが可能である。なお、内側空間部16aが吸入路7に連通される箇所の臨み幅nは、図1(B)で示される幅より大きくすることや小さくすることは任意に行える。
As shown in FIG. 1(B), the projection amount k from the center Q of the through
図3(B)に、本発明及び従来のそれぞれの吸気マニホルド1による吸入路7の容積を比較した模式図が示されている。吸入路7は、上壁8の裏面8s、下壁9の裏面9s、及びは背壁10の裏面10sなどにより形成されており、従来の吸気マニホルド1を仮想線で、本発明による吸気マニホルド1を実線でそれぞれ示してある。斜線ハッチングの部分は、ボルト11の容積部分であって、ほぼボルト挿通用空間部Sのことである。
FIG. 3B shows a schematic diagram comparing the volumes of the
従来の吸気マニホルド1の吸入路7は、仮想線による各裏面8s、9s、10sで囲まれた範囲〔図3(A)を参照〕である。本発明の吸気マニホルド1の吸入路7は、実線による各裏面8s、9s、10sで囲まれた範囲からボルト挿通用空間部Sを除いた範囲である。即ち、図3(B)から、吸入路7の容積は、本発明による場合の方が、従来の場合に比べて明らかに増大されていることが分かる。ボルト11の位置は、従来と本発明とで互いに同じである。
The
実施形態1の箱型の吸気マニホルド1は、シール材収容溝14をボルト挿通壁16の外側に設けて吸入路7を内側空間部16aに張り出し形成し、かつ、通し孔15の周囲である座面10aを背壁10の外面と同レベルに設けて、大きなボルト挿通用空間部Sを有する長さの長いボルト止め部6を設けたことを特徴とする。
In the box-shaped
従って、ボルト止め部6のボルト挿通用空間部Sを吸入路(内部空間)7の一部として利用できるようになったので、5か所のボルト止め部6の配置やマニホルド本体部2の大きさを変えることなく、吸気マニホルド1の容積、即ち吸入路7を無理なく拡大させることができる。
Therefore, since the bolt insertion space S of the
吸入路7の容積が拡大されているので、シリンダヘッド12の各気筒吸気時の吸気干渉を減らすことができ、各吸気ポートpからの吸入空気量を増やすことが可能であり、それによって出力向上が図れるとともに、排ガス、特にPMの低減が可能となる利点がある。
ボルト止め部6が、従来よりも大きくなって強度や剛性に優れるので、ボルト11によるシリンダヘッド12への締結力によるマニホルド本体部2の変形が抑制又は解消され、性能劣化の低減や部品としての耐久性向上に寄与できるようになる。
Since the volume of the
Since the bolted
〔別実施形態〕
(1)ボルト止め部6の高さ(厚さ)は、従来の吸気マニホルド〔図3(A)を参照と同じであっても良い。
(2)通し孔15を備えた厚肉部10Aの厚みtは、図1に示される長さより長くても短くても良い。
[Another embodiment]
(1) The height (thickness) of the bolted
(2) The thickness t of the
(3)ボルト挿通壁16の断面形状をU字形やV字形など、より容積拡大に寄与できる形状としても良い。
(4)図示は省略するが、枝分かれ型の吸気マニホルドにおいても、本発明の適用が可能である。
(3) The cross-sectional shape of the
(4) Although not shown, the present invention can also be applied to a branched intake manifold.
2 マニホルド本体部
2a 開口端面
3 吸入部
4 開口
6 ボルト止め部
7 内部空間(吸入路)
10 背壁
10A 厚肉部
10a 平坦面(座面)
12 シリンダヘッド
14 シール材収容溝
15 通し孔
16 ボルト挿通壁
16a 内側空間部
D ボルトの呼び径
Q 通し孔の中心
S ボルト挿通用空間部
k 突出量
p 吸気ポート
2
10 back wall
10A thick part
10a flat surface (bearing surface)
12 cylinder head
14 sealing material accommodation groove
15 through
16a inner space
D Nominal diameter of bolt Q Center of through hole S Space for bolt insertion k Projection amount p Intake port
Claims (4)
前記ボルト止め部は、前記マニホルド本体部における前記開口端面とは反対側の背壁から前記開口端面までの全幅に及ぶ長さを有し、
前記ボルト止め部は、通し孔を備えて前記背壁に形成される厚肉部と、前記開口端面と前記厚肉部Aとの間に亘って形成される断面C字状のボルト挿通壁とから構成され、
前記マニホルド本体部が前記シリンダヘッドに取付けられた状態において、前記マニホルド本体の内部空間が、前記ボルト挿通壁の内側空間部と前記通し孔とでなるボルト挿通用空間部に連通するように張出して形成されている吸気マニホルド。
A bolt for bolting the opening end face of the manifold body into contact with the cylinder head. a stop is formed on the manifold body;
The bolted portion has a length covering the full width from the back wall on the opposite side of the opening end face of the manifold body to the opening end face,
The bolt fastening portion includes a thick portion having a through hole formed in the back wall, and a bolt insertion wall having a C-shaped cross section formed between the opening end face and the thick portion A. consists of
In a state in which the manifold body is attached to the cylinder head, the internal space of the manifold body protrudes so as to communicate with the bolt insertion space formed by the inner space of the bolt insertion wall and the through hole. Intake manifold being formed.
前記シール材収容溝は、前記ボルト挿通用空間部の外側を通っている請求項1~3の何れか一項に記載の吸気マニホルド。 A sealing material accommodating groove is formed in the manifold main body portion so as to open to the opening end face,
4. The intake manifold according to any one of claims 1 to 3, wherein the seal material accommodating groove passes outside the bolt insertion space .
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