技術紹介 ダウンサイジング直噴過給エンジン用インテークマニホールド ダウンサイジング直噴過給エンジン用 インテークマニホールド※ Intake Manifold for Downsized Direct-Injection Supercharged Engines 諏訪間 貴 康＊１ Takayasu SUWAMA 山 中 純 一＊１ Junichi YAMANAKA 細 谷 悟＊１ Satoru HOSOYA 服 部 将 大＊１ Masahiro HATTORI A downsized direct injection engine is an engine with small displacement that makes both fuel consumption efficiency and high engine performance possible. Small-size and weight-saving construction, high flow rate performance and high rigidity are the major requirements of an intake manifold for such an engine. This digest describes our optimization activities using simulation techniques to achieve the required performance in this product. １．はじめに 約 40％ の重量低減をめざし，重量目標値を 1050g，性能目標値を 60ℓ/sec に設定した． 世界各国での排出ガス規制強化や環境意識 ２．性能 の高まりを受け，小排気量で燃費性能と動力 性能を両立するダウンサイジング直噴過給エ ンジン搭載車の拡大が見込まれる．ダウンサ 小型軽量化を実現するため，本製品はシリ イジング直噴過給エンジンは，環境先進国向 ンダヘッド締結点間に配置するレイアウトを けの出力／燃費性能向上型と新興国向けの廉 採用した（Fig. 2）． 価型の二極化する傾向である．本報では“高出 単純にガス通路を配置すると圧損が大きく 力エンジン並みの流量性能”および“世界最小 なる．またサイドフィードのためスロットル クラスの小型軽量化と高剛性化”に取り組んだ に近いポートと遠いポートで流量バランスが インテークマニホールド開発について紹介す 悪化する．そこで CFD を高精度化し低圧損か る（Fig. 1）． つ従来同等以上のポート配分形状を実現した． 本製品を搭載したダウンサイジング直噴 主にポートとチャンバ接続部である流速の 過給エンジンは圧縮された空気をエンジン 速いファンネル部に流体挙動の再現性を持た 内に送りこむため，高過給圧への対応として Tightening points to cylinder head 高い剛性が求められる．本製品では小型軽量 化において，従来の流量目標性能を確保し， Gas From intercooler Throttle Gas To combustion chamber Fig. 1 Intake manifold exterior Fig. 2 ※2015 年 7 月 3 日受付 ＊１ 開発本部 第二開発部 － 42 － Layout ケーヒン技報 Vol.4 (2015) せるため境界条件を最適化させた結果，実測 との乖離が従来 28％ に対し 2.6％ まで低減さ せることができた（Fig. 3）． Weakest points Funnel Mass flow rate 2.6% Fig. 5 Current Strong optimization 28% また製造工程においては，溶着条件（スト Past ローク・加圧力）をチューニングし最もバラン #1 Fig. 3 #2 #3 #4 Test value Sim. data (Past) Sim. data (Current) スの取れた条件で管理している． ４．まとめ Pressure loss analysis simulation ３．剛性 構造解析により小型軽量化と高剛性化を両 立させ高過給圧への耐久性を実現させること 過給エンジンは自然吸気エンジンに対し耐 ができた．過給エンジンに対応してチャンバ 圧強度が 25％ 程度厳しくなることから構造シ 形状を最適化することで吸気効率の向上と燃 ミュレーションを用いてリブ配置を最適化し 焼室への最適な気筒配分を実現しエンジンの た（Fig. 4）． 省スペース化にも貢献している．本開発にお いて耐久信頼性と流量性能を合わせ持ったイ 本製品はシリンダヘッド締結点間に配置さ れるためエンジンレイアウトの制約上，扁平 ンテークマニホールドを完成させたことで， 形状となることからポート間溶着部に応力が より多くの製品バリエーションに対応できる 集中する．耐圧強度を確保するため，リブの配 技術を確立した． 置を極限まで最適化し十分な強度を得る仕様 著 者 を実現した（F i g . 5）．限られたレイアウトス ペースにおける小型軽量化と剛性向上は，形 状および溶着条件のパラメータスタディから トライ＆エラーを繰り返し成立させた . Von mises stress 諏訪間貴康 お客様と密接して迅速に確実な仕様を決め られ良い製品が開発できたと自負しておりま す．無事量産できたことを関連メンバー皆様 Fig. 4 に感謝申し上げます． （諏訪間） Rib arrangement optimization － 43 －
© Copyright 2024 ExpyDoc
