JPH06101587A - 内燃機関の吸気マニホールド - Google Patents

内燃機関の吸気マニホールド

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JPH06101587A
JPH06101587A JP25272692A JP25272692A JPH06101587A JP H06101587 A JPH06101587 A JP H06101587A JP 25272692 A JP25272692 A JP 25272692A JP 25272692 A JP25272692 A JP 25272692A JP H06101587 A JPH06101587 A JP H06101587A
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mounting housing
heat
synthetic resin
manifold
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秀昭 高橋
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2225/00Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • F05C2225/08Thermoplastics

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 EGRバルブ等の高温部品から合成樹脂製マ
ニホールド本体への伝熱量を低減する。 【構成】 EGRバルブ6を合成樹脂製マニホールド本
体に取付けるアタッチメント5に、波形の薄肉の取付ハ
ウジング11を設け、波形の吸気通路側端部(谷部)を
吸気通路中に突出することにより、波形のまわりに吸気
流れを作り、取付ハウジング11から吸気ガスへの熱伝
達を促進して、取付ハウジング11を伝導している熱を
奪い、合成樹脂製マニホールド本体を熱的に保護する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気マニホ
ールドに関し、とくに、合成樹脂製マニホールド本体
に、排気ガス再循環装置用バルブ(EGRバルブ)等の
高温部品を取付けるための構造に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平2−146251号公報は、合成
樹脂製マニホールド本体に、排気ガス再循環装置用バル
ブ等の高温部品を、耐熱性アダプタを介して取付けた内
燃機関の吸気マニホールドを開示している。そこでは、
耐熱性アダプタの裏面に、補強用リブ部を兼ねた冷却フ
ィンを形成し、高温部品の熱が樹脂製吸気マニホールド
本体に多量伝わることを防止している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来構造
では、300℃以上の高温の排気ガスの還流によって加
熱されたEGRバルブからの伝導熱を取除く方法が、冷
却フィンが吸気によって冷却される効果のみに頼ってお
り、冷却速度も遅く、大量EGR化(20−30%排気
ガスを戻す)に追随するのは困難であった。
【0004】本発明の目的は、高温部品から合成樹脂製
吸気マニホルド本体への熱伝導を、大量EGR時でも十
分低減できる内燃機関の吸気マニホルドを提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、内部に吸気通路を形成する合成樹脂製マニホール
ド本体に、排気ガス再循環装置用バルブ等の高温部品を
耐熱性アッタチメントを介して取付け、該アタッチメン
トの一部を波形状の取付ハウジングから構成し、該取付
ハウジングの波形の吸気通路側端部を吸気通路中に突出
させた内燃機関の吸気マニホールドによって、達成され
る。
【0006】
【作用】上記本発明の内燃機関の吸気マニホールドで
は、高温部品の熱は、アタッチメントの取付ハウジング
を介して、合成樹脂製マニホールド本体へと伝わる。し
かし、取付ハウジングが波形状に形成されていて、その
波形の吸気通路側端部(谷部)は吸気通路中に突き出て
いるので、低温の吸気ガス流れにさらされており、熱は
取付ハウジングの吸気通路側端部と吸気ガス流れとの間
の熱伝達によって吸気ガスにもち去られ、合成樹脂製マ
ニホールド本体まで熱伝導で伝わる熱は大幅に減少され
る。したがって、マニホールド本体を合成樹脂製として
も耐熱上問題はなくなる。
【0007】
【実施例】以下に、本発明に係る内燃機関の吸気マニホ
ールドの望ましい実施例を図面を参照して説明する。図
1に示すように、本発明実施例の内燃機関の吸気マニホ
ールドは、合成樹脂製のマニホールド本体Mと、マニホ
ールド本体Mに取付けられる排気ガス再循環装置用バル
ブ(EGRバルブ)6等の高温部品(以下、高温部品が
EGRバルブ6の場合を例にとる)と、EGRバルブを
マニホールド本体に取付ける耐熱性アタッチメント5
(以下、単にアタッチメントという)とを有する。
【0008】マニホールド本体Mは、気筒数と同数のポ
ートを有するポート部1と、これらのポートが集合する
サージタンク部2と、シリンダヘッドへの取付用の取付
フランジ部3とから成る。EGRバルブ6はサージタン
ク部2にアタッチメント5を介して取付けられる。
【0009】図2は、アタッチメント5とその周辺部を
拡大して示している。アタッチメント5は、EGRバル
ブ6を取付けるための取付座部9、高温の排気ガスをサ
ージタンク部2内に導入する案内管10、EGRバルブ
側端とマニホールド本体側端部とを連結する取付ハウジ
ング11、取付座部とEGRバルブとの間のパッキン
8、および取付ハウジングとマニホールド本体との間の
シール材13から成る。
【0010】300℃以上にもなる還流排気ガス14に
より高温となるEGRバルブ6からの熱を冷却して、マ
ニホールド本体のアタッチメント取付部7a、7bの温
度を、樹脂の耐熱温度である120℃以下にするため
に、アタッチメント5を次のように構成する。
【0011】まず、案内管10は取付ハウジング11と
別体とされ、サージタンク部2内の吸気通路の中央付近
まで延ばされて開口されている。これによって、流入し
てくる吸気速度の最も大きいところで、還流排気ガス1
4を低温の吸気ガスと効率よくまぜることができ、その
結果、サージタンク部2内での排気ガス温が十分に低く
なる。
【0012】また、案内管10は取付ハウジング11の
内側に配設されており、取付ハウジング11よりもサー
ジタンク部2内に突き出ている。これによって、案内管
10の中を流れる還流排気ガス14が、高温の状態で直
接取付ハウジング11に接触することが防止される。す
なわち、還流排気ガス14から取付ハウジング11への
直接の熱伝達はなくなる。
【0013】取付ハウジング11は、薄肉(0.1〜3
mm程度)のステンレス材から成り、かつ波形状に形成
されている。この波形は、サージタンク部2の壁面が延
びる方向(すなわち吸気流れ方向)に直角の方向に上下
するように波うっており、1波以上の波形(図2の例で
は2波)とされている。
【0014】波形が複数波を有する場合、波形の吸気通
路側端部(谷部)は案内管10から遠いもの程吸気通路
中への突出し量を順次小さく設定してある。たとえば、
図2の例では、2つの波があり、案内管10のサージタ
ンク部内壁面からの突出し量lを基準にとると、案内管
10に近い波端部Aの突出し長さlA は2/3lに、案
内管10から遠い波端部Bの突出し長さlB は1/3l
に設定されている。
【0015】上記のように波の突出し量を変えることに
よって、全ての波の吸気通路側端部に吸気ガスの流れが
あたるようになり、取付ハウジング11の波形のまわり
に、吸気流れ12aからの流れ12b、12c、12d
と12b′、12c′、12d′が形成される。流れが
あるときの表面から流体への熱伝達は自然対流熱伝達に
比べて飛躍的に向上するから、取付ハウジング11から
低温の吸気ガスへの熱伝達は大であり、取付ハウジング
11を熱伝導によってEGRバルブ6側からマニホルド
本体側へ流れる熱の大部分は、吸気ガスに熱伝達により
奪われていく。波形とすることにより、放熱表面積が大
きくなることによる冷却効果の増大は当然にあるが、上
記のように取付ハウジング11まわりに強制的に流れを
作ることによる冷却効果の増大も大きく認められる。
【0016】なお、案内管10の突出し量lの方が取付
ハウジング11の突出し量よりは大とされている。これ
は、案内管10が取付ハウジング11の陰になって、案
内管10から出た還流排気ガス14が取付ハウジング1
1の陰で滞留してヒートスポットを形成するのを防止す
るためである。
【0017】次に、作用を説明する。EGRバルブ6部
位での排気ガス温度は、通常、約320℃になる。した
がって、EGRバルブ6を直接合成樹脂製マニホールド
本体のサージタンク部2に取付けることはできない。還
流排気ガス14は、案内管10により案内されて、取付
ハウジング11に接触することなくサージタンク部内吸
気通路の中央付近に排出され、吸気ガスと混じり、低温
になる。
【0018】EGRバルブ6は内部を流れる排気ガス温
度近く迄高温となるが、EGRバルブ6から合成樹脂製
のサージタンク部2には、取付ハウジング11を介して
の熱伝導によってのみ、熱が伝わることができる。
【0019】しかし、取付ハウジング11は波形とされ
ており、かつ吸気通路中に突出されているので、取付ハ
ウジング11まわりに吸気流れが形成され、取付ハウジ
ング11から低温の吸気ガスへの熱伝達が促進される。
これは、取付ハウジング11中をEGRバルブ6からサ
ージタンク部2に向って熱伝導によって伝わる熱が吸気
ガスによって奪われることを意味する。したがって、取
付ハウジング11のサージタンク部2への取付側端部で
は、取付ハウジング11の温度は十分に低下されてい
る。
【0020】還流排気ガス温325℃(案内管温242
℃)の場合、図2のように2波をもつ取付ハウジング1
1で温度を測定してみたところ、図2のA部で201
℃、B部で146℃、取付ハウジング11のサージタン
ク部2への取付側端部で103℃であり、樹脂の耐熱温
度120℃以下の目標を十分に達成することができた。
【0021】従来は、大量EGR化に対応できるように
するために、アルミニウム鋳物で吸気マニホールドは作
製されているが、上記のように100℃近傍に温度を下
げることができたため、吸気マニホールド本体を樹脂化
できる。合成樹脂製吸気マニホールドとした場合、アル
ミニウム製に比べて約50%の軽量化、10〜20%の
コストダウン、約2〜3%のエンジン性能の向上が得ら
れる。
【0022】また、従来の樹脂製吸気マニホールドで大
量EGR化に対応するには、特別の高耐熱性樹脂の使用
が必要であり、製造工程での成形型温も高くなり、エネ
ルギ費も高くつくが、100℃近傍にまで下げられる本
発明では、樹脂材料も従来程高耐熱性である必要がな
く、樹脂材料の選択の自由度が向上し、かつコストダウ
ンもはかれる。
【0023】さらに、EGRバルブ6にも従来のEGR
バルブがそのまま使用でき、他のエンジンとの部品共通
化に有利である。したがって、部品数低減、コスト低減
がはれる。また、EGRシステムにEGR排気ガスを冷
却するための特別な装置、たとえばEGRクーラーを設
けることを必要としない。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、取付ハウジングを波形
状とし、波形の吸気通路側端部(波形の谷部)を吸気通
路中に突出させたので、突出し部まわりに吸気流れを形
成でき、取付ハウジング中を伝導している熱を、取付ハ
ウジングと吸気ガスとの間の熱伝達により奪うことがで
き、合成樹脂のマニホールド本体への取付部での取付ハ
ウジングの温度を樹脂の耐熱温度以下に下げることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る内燃機関の吸気マニホ
ールドの全体斜視図である。
【図2】図1のうちアタッチメントとその近傍の拡大断
面図である。
【符号の説明】
2 サージタンク部 5 アタッチメント 6 EGRバルブ 8 パッキン 9 取付座部 10 案内管 11 取付ハウジング 13 シール材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に吸気通路を形成する合成樹脂製マ
    ニホールド本体に、排気ガス再循環装置用バルブ等の高
    温部品を耐熱性アタッチメントを介して取付けた内燃機
    関の吸気マニホールドにおいて、前記アタッチメントの
    一部を波形状の取付ハウジングから構成し、該取付ハウ
    ジングの波形の吸気通路側端部を吸気通路中に突出させ
    たことを特徴とする内燃機関の吸気マニホールド。
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