インテークマニホールド。
キャブレター式またはスロットルボディ式のガソリン噴射エンジンにおいて、インテークマニホールドとは、キャブレターまたはスロットルボディの後ろからシリンダーヘッドの吸気ポートの手前までの吸気管を指します。その機能は、キャブレターまたはスロットルボディによって各シリンダーの吸気ポートに空気と燃料の混合気を分配することです。
ポート噴射式エンジンやディーゼルエンジンでは、吸気マニホールドは単に清浄な空気をシリンダー吸気口に分配する役割を担います。吸気マニホールドは、空気、燃料混合気、または清浄な空気を各シリンダーにできるだけ均等に分配する必要があるため、吸気マニホールド内のガス流路の長さはできるだけ均等にする必要があります。ガス流抵抗を低減し、吸気容量を向上させるために、吸気マニホールドの内壁は滑らかにする必要があります。
インテークマニホールドについて話す前に、エンジンに空気がどのように取り込まれるかを考えてみましょう。エンジンの紹介で、シリンダー内のピストンの作動について触れましたが、エンジンが吸気行程にあるとき、ピストンが下降してシリンダー内に真空状態（つまり、圧力が低下する状態）を作り出し、外気との圧力差を生み出すことで、空気がシリンダー内に入ることができます。例えば、注射を受けたことがある人は、看護師が注射器のバケツに薬液を吸い込む様子を見たことがあるでしょう。注射器のバケツをエンジンに例えると、バケツ内のピストンが引き抜かれると、液体がバケツに吸い込まれます。これが、エンジンがシリンダー内に空気を吸い込む仕組みです。
吸気端の温度が低いため、複合材料は吸気マニホールドの材料として人気が高まっている。複合材料は軽量で内部が滑らかであり、抵抗を効果的に低減し、吸気効率を高めることができる。
名前の由来
インテークマニホールドはスロットルバルブとエンジン吸気バルブの間に位置し、「マニホールド」と呼ばれる理由は、空気がスロットルバルブに入った後、マニホールド緩衝システムを経て、エンジンのシリンダー数に応じて空気流路が「分割」され、例えば4気筒エンジンには4つの流路、5気筒エンジンには5つの流路があり、空気はそれぞれシリンダーに導入されるからです。自然吸気エンジンでは、インテークマニホールドはスロットルバルブの後ろに位置するため、エンジンのスロットルが開いているときはシリンダーが十分な空気を吸い込むことができず、マニホールド内の負圧が高くなります。エンジンのスロットルが開いているときは、インテークマニホールド内の負圧は小さくなります。そのため、燃料噴射式エンジンでは、インテークマニホールドに圧力計を取り付けて、ECUにエンジン負荷を判定させ、適切な量の燃料を噴射します。
さまざまな用途
マニホールド負圧は、エンジン負荷を判断するための圧力信号を提供するだけでなく、他にも多くの用途があります。ブレーキもエンジンの負圧を利用して補助する必要があるため、エンジン始動時にブレーキペダルは負圧の補助により非常に軽くなります。また、マニホールド負圧を利用する定速制御機構もいくつか存在します。これらの負圧管に漏れが生じたり、不適切な改造が施されたりすると、エンジン制御障害やブレーキ作動への影響を引き起こすため、運転の安全性を維持するために、負圧管に不適切な改造を行わないようご注意ください。
巧妙なデザイン
吸気マニホールドの設計にも多くの知識が必要であり、エンジンの各シリンダーの燃焼条件を均一にするためには、各シリンダーのマニホールドの長さと曲がりをできるだけ同じにする必要があります。エンジンは4ストロークで動作するため、エンジンの各シリンダーは脈動モードでポンプ動作を行い、経験則として、長いマニホールドは低回転数での動作に適しており、短いマニホールドは高回転数での動作に適しています。そのため、一部のモデルでは可変長吸気マニホールド、または連続可変長吸気マニホールドを使用して、エンジンがすべての回転数領域でより優れた性能を発揮できるようにしています。
優越性
プラスチック製インテークマニホールドの主な利点は、低コストで軽量であることです。さらに、PAの熱伝導率はアルミニウムよりも低いため、燃料ノズルと吸気温度が低くなります。これにより、ホットスタート性能の向上、エンジンの出力とトルクの向上だけでなく、コールドスタート時のチューブ内の熱損失をある程度回避し、ガス温度の上昇を加速させることができます。また、プラスチック製インテークマニホールドの壁面は滑らかであるため、空気の流れ抵抗を低減し、エンジンの性能を向上させることができます。
コスト面では、プラスチック製インテークマニホールドの材料費は基本的にアルミニウム製インテークマニホールドと同等であり、プラスチック製インテークマニホールドは一度成形するだけで合格率が高い。一方、アルミニウム製インテークマニホールドは鋳造歩留まりが低く、加工コストが比較的高いため、プラスチック製インテークマニホールドの製造コストはアルミニウム製インテークマニホールドよりも20～35%低い。
材料要件
1) 高温耐性：プラスチック製インテークマニホールドはエンジンシリンダーヘッドに直接接続され、エンジンシリンダーヘッドの温度は130～150℃に達することがあります。そのため、プラスチック製インテークマニホールドの材質には180℃の高温に耐えることが求められます。
2) 高強度: プラスチックマニホールドはエンジンに取り付けられ、自動車エンジンの振動負荷、スロットルとセンサーの慣性力負荷、吸気圧脈動負荷などに耐えるだけでなく、異常な焼き戻しが発生した場合に高圧脈動圧力によってエンジンが爆発しないようにします。
3) 寸法安定性：吸気マニホールドとエンジンの接続部の寸法公差要件は非常に厳しく、マニホールドへのセンサーとアクチュエーターの取り付けも非常に正確でなければなりません。
4) 化学的安定性: プラスチック製吸気マニホールドは作動時にガソリンや不凍液と直接接触し、ガソリンは強力な溶剤であり、冷却液中のグリコールもプラスチックの性能に影響を与えるため、プラスチック製吸気マニホールド材料の化学的安定性は非常に高く、厳密に試験する必要があります。
5) 熱老化安定性; 自動車エンジンは非常に過酷な周囲温度下で動作し、動作温度は30～130℃で変化するため、プラスチック材料はマニホールドの長期的な信頼性を確保できる必要があります。
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