JPS6045292B2 - 過給内燃機関の排気マニホ−ルド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、過給内燃機関の排気マニホールドに関する
ものである。

内燃機関の排気吹出しに伴つて排気管内にかなり大きな
圧力変動が生ずるので排気管系の良否が内燃機関の性能
に及ぼす効果は比常に大きい。 排気弁の開弁に伴つて
排気マニホールド内にはシリンダ内で膨張しきれない充
分エネルギを有するガスが流入する。

この排気エネルギの過給機のタービンでの回収率を上げ
ることが重要になつてくる。また排気弁出口に発生した
大きな正圧波はマニホールド内を伝播し、タービン部分
で反射され負圧波となつて帰つてくる。これらの波の合
成によつて排気マニホールド内に定常的な圧力振動が生
じる。これに対して排気マニホールドの長さおよび径を
適当に選んで排気吹出し後の１次または２次の負圧波が
排気弁閉止時期近くに同調するようにすればシリンダ内
の残留ガスが吹出されて掃気が良好になり体積効率が向
上することになる。 しかしながら上記したような同調
を図るためには排気マニホールドの長さはかなり長くな
り、船舶用エンジンのように排気マニホールドのレイア
ウトが比較的自由な場合はともかく、車両用のエンジン
では全体の構成からくる制約のためあまり長くすること
ができなかつた。

本発明は上記のことに鑑みなされたもので、排気マニ
ホールドの径を小さくすることは勿論のこと、排気マニ
ホールド内に人工的に負圧波を発生させることにより、
ブローダウンエネルギをできる限りを減衰させずに過給
機のタービンヘ導き、また入口的に発生させた負圧によ
り排気干渉を防ぐことができるようにして掃気効率従つ
て体積効率を向上させることができるようにした過給内
燃機関の排気マニホールドを提供しようとするものであ
る。

以下その構成を図面に示した実施例に基づいて説明す
る。

図中１は６シリンダ用の２分割マニホールドであり、
これは左右対称に構成されている。

そして１ａは第１シリンダに接続した第１支管、ｌｂは
第２シリンダに接続した第２支管、ｌｃ、ｌｄ、ｌｅ、
ｌｆは第３、第４、第５・・・支管であり、左側の第１
、第２、第３支管１ａ、ｌｂ、ｌｃは集合管２ａに、右
側の第４，第５，第６支管は他の集合管２ｂにそれぞれ
接続して出口に導かれている。上記各支管１ａ，１ｂ，
１ｃ，・・・・のうち、出口から最も遠い両側の第１，
第６支管１ａ，１ｆを除く第２〜第５支管１ｂ〜１ｅの
それぞれと集合管２ａ，２ｂとの接続部で、かつそれぞ
れの接続部の上記出口より遠い方の側壁の内面に膨出部
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが設けてあり、これにより、上
記出口から最も遠い支管１ａ，１ｆを除く各支管１ｂ，
１ｃ，・・と集合管２ａ，２ｂとを接続する接続通路４
ａ，４ｂ，・・が他の部分より小径に絞られていると共
に、この各支管１ｂ，１ｃ，・・と集合管２ａ，２ｂと
のそれぞれの接続部の出口より遠い方の集合管通路５ａ
，５ｂ，・・・・が同，様に他の部分より小径に絞られ
ている。そしてこの各絞り率は４０〜７０％程度であり
、好ましくは５０〜６０％程度である。一般にこの種の
内燃機関の点火順序は１−３−５−６−４−２であり、
相隣接するシリンダはクランク角で２４０度の間隔で排
気弁が開くことになる。

またこの種の内燃機関では排気期間は略２４０度（クラ
ンク角）であり、排気干渉は１本の集合管にまとめる場
合に発生しやすい。今第１シリンダの排気弁が開いたと
すると、第１シリンダに接続した第１支管１ａに大きな
圧力波が伝播する。

この圧力波は従来のマニホールドでは第２，第３シリン
ダに接続した第２，第３支管１ｂ，１ｃに圧力波が伝播
するが、第１図に示すマニホールドでは、第１支管１ａ
に発生した圧力波は、第２支管１ｂと集合管２ａとの接
続部直前の集合管通路５ａを通過するときに絞られるた
めこの部分で増速されて、第２支管１ｂと集合管２ａと
の接続通路４ａに負圧が生じる。同様に第１，第２支管
１ａ，１ｂからの圧力波は第３支管１ｃと集合管２ａと
の接続部直前の集合管通路５ｂを通過するときに絞られ
て増速され、第３支管１ｃと集合管２ａとの接続通路４
ｂに負圧が生じる。従つて両端側の第１，第６シリンダ
に接続した最上流側に位置する第１，第６支管１ａ，１
ｆ以外の各支管は隣接するシリンダの排気弁の開弁によ
り負圧になり、これに接続した各シリンダの掃気効率従
つて体積効率を向上させることができる。

下表は従来の排気マニホールドを用いた場合と、本発明
に係る排気マニホールドを用いた場合の内燃機関性能比
較である。

表中ηＲＯｒ％は過給機の総合効率、Ｓ．Ｆ．Ｃは燃料
消費率、Ａ／Ｆは空燃比であり、この表から明らかなよ
うにη．５．Ｆ．Ｃｌ体積効率、Ａ／Ｆ１ブースト比が
従来のマニホールドに比較して本発明に係る排気マニホ
ールドを用いた内燃機関において向上していることがわ
かる。

これは排気干渉を防ぎ掃気効率が向上したことと、排気
エネルギ有効利用が図られたことによるものである。ま
たシリンダ掃気効率に及ぼす効果を弁重合時のシリンダ
前後変動圧力によりみてみると、定格点において、従来
例では第２図Ａに、本発明例では第２図Ｂにそれぞれに
示すようになり、またトルク点においては、従来例では
第３図Ａに、本発明例では第３図Ｂにそれぞれ示すよう
になる。

なお図中実線はシリンダ出口圧（排気弁出口圧）、鎖線
はシリンダ入口圧（吸気弁入口圧）を示す。この図から
明らかなように本発明例では、定格点でシリンダ出口圧
（排気弁出口圧）が大きく負圧になり、またトルク点で
もシリンダ出口圧（排気弁出口圧）が平均して大きく負
圧になり、シリンダの掃気効率に大きな効果を与えるこ
とがわかつた。なお図中Ｔ．Ｄ．Ｃは上死点、１０は吸
気弁開位置、ＥＣは排気弁閉位置を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図Ａ，Ｂお
よび第３図Ａ，Ｂはシリンダ掃気効率に及ぼす効果の従
来例と本発明例とを示す線図である。 １は排気マニホールド、１ａ，１ｂ，１ｃ・・・は支管
、２ａ，２ｂは集合管、３ａ，３ｂ，３ｃ・・・は膨出
部、４ａ，４ｂ・・５ａ，５ｂ・・・は通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個のシリンダのそれぞれに接続する第１、第２
   、第３、・・・・・・支管１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・・
   ・・を集合管２ａ、２ｂに接続して出口に導くようにし
   た過給内燃機関の排気マニホールドにおいて、上記集合
   管２ａ、２ｂに接続した各支管１ａ、１ｂ、１ｃ、・・
   ・・・・のうち、出口から最も遠い支管を除く各支管１
   ｂ、１ｃ、・・・・・・と集合管２ａ、２ｂとを接続す
   る接続通路４ａ、４ｂ、・・・・・・に絞り部を設ける
   と共に、この絞り部を有する各支管１ｂ、１ｃ、・・・
   ・・・と集合管２ａ、２ｂとのそれぞれの接続部の出口
   より遠い方の集合管通路５ａ、５ｂ、・・・・・・に絞
   り部を設けたことを特徴とする過給内燃機関の排気マニ
   ホールド。