JP2004239211A - 吸気モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ECU25はインテークマニホールド23の内側の設置部26に設置されている。設置部26は吸気通路28を形成する壁部45とカバー部52とから構成されている。これにより、ECU25が設置される設置部26と吸気通路28とは壁部45を共有する。すなわち、設置部26と吸気通路28とは壁部45を挟んで隣り合って配置される。そのため、設置部26に設置されているECU25から発生する熱は、壁部45を通して吸気通路28を流れる吸気へ放熱される。また、インテークマニホールド23側にECU25を設置することにより、ECU25により制御されるインジェクタなどの制御部品とECU25は近接して配置され、配線部材を含めてモジュール化することができる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関(以下、内燃機関を「エンジン」という。)の吸気モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジンには、吸気装置を構成する例えばエアクリーナ、エアフロメータ、サージタンクおよびインテークマニホールドなどを一体に構成した吸気モジュールが搭載されている。エンジンの各部を電子的に制御するための電子制御手段(以下、電子制御手段を「ECU」という。)は、マイクロコンピュータであり、演算処理を実行することにより温度が上昇する。そのため、ECUは吸気モジュールを構成するエアクリーナに搭載され、エアクリーナを流れる吸気によって冷却が図られている(特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−81735号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
吸気モジュールは、一般にエアクリーナ側ブロックとインテークマニホールド側ブロックとに大別される。ところで、例えば吸気に燃料を噴射するインジェクタ、あるいは吸気流量を制御するスロットルなどECUによって制御される制御部品は、大部分がインテークマニホールド側ブロックに設置されている。そのため、冷却のためにエアクリーナ側ブロックにECUを設置すると、ECUと制御部品とはそれぞれ別個のブロックに設置される。ECUと制御部品とは配線部材によって電気的に接続されている。そのため、ECUおよび制御部品をそれぞれ別個のブロックに設置すると、配線部材は長くなり配線が複雑化する。また、エアクリーナ側ブロックおよびインテークマニホールド側ブロックはそれぞれエンジン本体に搭載されるため、各ブロックをエンジン本体に搭載した後、配線部材を接続する必要がある。その結果、配線部材を含めたモジュール化は困難である。したがって、吸気モジュールのエンジン搭載時における作業工程が煩雑になるという問題がある。
【0005】
また、インテークマニホールド側ブロックにECUを設置することも考えられる。しかし、インテークマニホールド側ブロックはエアクリーナ側ブロックと比較して形状が複雑である。そのため、ECUの冷却効率を高めるには、複雑な冷却手段を必要とする。その結果、部品点数の増大ならびに構造の複雑化を招くという問題がある。
【0006】
そこで、本発明の目的は、エンジンへの搭載が容易であり、簡単な構造で制御装置の冷却効果の高い吸気モジュールを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、エンジンへの搭載が容易であり、制御装置の損傷が防止される吸気モジュールを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1記載の吸気モジュールによると、インテークマニホールドと制御装置設置部とは吸気通路を形成する壁部を共有している。そのため、制御装置設置部と吸気通路とは壁部を挟んで隣り合っている。これにより、制御装置設置部は吸気通路を流れる吸気によって冷却される。また、吸気通路は例えばエアクリーナと比較して断面積が小さいため、吸気通路を流れる吸気の流速は大きくなる。したがって、簡単な構造で制御装置設置部に設置される制御装置の冷却効果を高めることができる。また、制御装置設置部はインテークマニホールド側に配置されるため、制御装置と制御部品とは近接して配置される。そのため、制御装置と制御部品とは容易に接続される。したがって、エンジンに容易に搭載することができる。
【0008】
本発明の請求項2記載の吸気モジュールによると、インテークマニホールドは反エンジン本体側において略U字形状に湾曲している。そのため、インテークマニホールドの体格の大型化を招くことなく吸気通路を延長することができる。
本発明の請求項3記載の吸気モジュールによると、制御装置設置部はインテークマニホールドの内側すなわちエンジン本体側に配置されている。吸気モジュールが搭載されたエンジンは、インテークマニホールドの湾曲部を進行方向前方にして車両に設置される。そのため、例えば車両の前方から衝撃が加えられた場合でも、制御装置はインテークマニホールドによって保護される。したがって、制御装置の損傷を防止することができる。また、湾曲するインテークマニホールドの内側はこれまで部材が設置されていないいわゆるデッドスペースである。そのため、インテークマニホールドの内側に制御装置設置部を配置することにより、このデッドスペースは有効に活用される。したがって、制御装置設置部を配置する場合でも、体格の大型化を招くことはない。
【0009】
本発明の請求項4記載の吸気モジュールによると、制御装置設置部はインテークマニホールドの外周側すなわち反エンジン本体側に配置してもよい。これにより、吸気モジュールおよびエンジン本体の形状、ならびに車両へのエンジン搭載状態に応じて制御装置設置部を配置することができる。
本発明の請求項5記載の吸気モジュールによると、制御装置設置部はカバー部を有している。これにより、制御装置設置部にはカバー部および壁部により収容室が形成される。
【0010】
本発明の請求項6記載の吸気モジュールによると、カバー部はインテークマニホールドと一体に成形されている。例えばインテークマニホールドおよびカバー部を樹脂で成形する場合、収容室を形成するカバー部およびインテークマニホールドは型抜きにより容易に成形可能である。これにより、部品点数の増加を招くことなく、簡単な構造で制御装置設置部を成形することができる。
【0011】
本発明の請求項7記載の吸気モジュールによると、カバー部はインテークマニホールドと別体に成形されている。例えばカバー部をインテークマニホールドと別体に金属で成形すると、制御装置から発生する熱は熱伝導度の大きなカバー部からも放熱される。これにより、制御装置の冷却を促進することができる。
【0012】
本発明の請求項8記載の吸気モジュールによると、略U字形状に湾曲して伸びるインテークマニホールドの内側すなわちエンジン本体側に制御装置設置部を備えている。そのため、制御装置設置部はインテークマニホールドにより包囲される。吸気モジュールが搭載されたエンジンは、インテークマニホールドの湾曲部を進行方向前方にして車両に設置される。そのため、例えば車両の前方から衝撃が加えられた場合でも、制御装置はインテークマニホールドによって保護される。したがって、制御装置の損傷を防止することができる。
【0013】
本発明の請求項9記載の吸気モジュールによると、制御装置の基板と吸気通路とを接続する放熱手段を備えている。放熱手段は、制御装置において発生した熱を基板から吸気通路を流れる吸気に放熱させる。したがって、制御装置の冷却を促進することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
(第1実施例)
本発明の第1実施例による吸気モジュールを搭載したエンジンを図1に示す。エンジン1は、エンジン本体10および吸気モジュール20から構成されている。吸気モジュール20は、エンジン本体10の図示しない吸気流路側に接続されている。
【0015】
吸気モジュール20は、図2に示すようにスロットル21、サージタンク22、インテークマニホールド23、インジェクタ24、制御装置としてのECU25、設置部26およびフランジ27を備えている。スロットル21は、一方の端部が図示しないエアクリーナの吸気出口側に接続される。また、スロットル21の他方の端部は、サージタンク22に接続されている。スロットル21は、エアクリーナで異物が除去された吸気が流入する吸気管31と、吸気管31を開閉する図示しないスロットル弁とを有している。スロットル弁は、駆動部32の例えばモータなどにより駆動される。駆動部32は配線部材33によりECU25と電気的に接続されており、スロットル弁の開閉はECU25により制御される。エアクリーナにおいて異物が除去された吸気は、スロットル21に流入し、吸気管31を流れる流量が制御される。
【0016】
サージタンク22、インテークマニホールド23およびフランジ27は、図1および図3に示すように樹脂からなる第一部材41、第二部材42および第三部材43から構成されている。第一部材41は、図1に示すようにサージタンク22の下方を構成している。第二部材42は、インテークマニホールド23の外周部分を構成している。第三部材43は、インテークマニホールド23の内周部分、フランジ27ならびに設置部26を構成している。
【0017】
サージタンク22は、スロットル21とインテークマニホールド23とを接続している。スロットル21により流量が調整された吸気は、サージタンク22を経由してインテークマニホールド23が形成する吸気通路28へ分配される。第一部材41、第二部材42および第三部材43は、それぞれ例えば溶着などにより接合されている。サージタンク22には、図2に示すように吸気圧センサ34が設置されている。吸気圧センサ34は、サージタンク22内の吸気の圧力を検出する。吸気圧センサ34が検出した吸気の圧力は、電気信号として配線部材35を介してECU25に出力される。
【0018】
図1に示すようにインテークマニホールド23は、サージタンク22からエンジン本体10の各気筒へ分配される吸気が流れる吸気通路28を形成する。本実施例の場合、エンジン本体10は四つの気筒を有しており、インテークマニホールド23は四本の吸気通路28を形成している。サージタンク22から吸気通路28へ流入した吸気は、エンジン本体10の図示しない吸気流路を経由して各気筒へ吸入される。吸気通路28は、図4に示すように第二部材42の壁部44と第三部材43の壁部45とから形成されている。
【0019】
インテークマニホールド23は、反エンジン本体側において湾曲する略U字形状に形成されている。インテークマニホールド23は、サージタンク22から反エンジン本体方向へ伸びるとともに、反エンジン本体側において湾曲して折り返され、サージタンク22側にあるエンジン本体10方向へ伸びている。吸気モジュール20を搭載したエンジン1は、図1の矢印に示すようにインテークマニホールド23の湾曲部分が進行方向前方となるように車両に搭載される。
【0020】
図2に示すインジェクタ24は、吸気通路28を流れる吸気に燃料を噴射する。インジェクタ24は図示しない電磁弁を有している。インジェクタ24の電磁弁は、配線部材36によりECU25と電気的に接続されている。ECU25は、設定された燃料の噴射量および噴射時期に応じてインジェクタ24に駆動信号を出力する。インジェクタ24は、電磁弁が開閉することにより、燃料レール29に供給された燃料を吸気通路28へ噴射する。
【0021】
ECU25は、吸気モジュール20を構成するスロットル21の駆動部32、吸気圧センサ34、ならびにインジェクタ24の電磁弁と接続されている。また、ECU25には、例えばエンジン本体10の回転数を検出する図示しない回転数センサ、エンジン本体10の冷却水の温度を検出する図示しない水温センサ、ならびに図示しないアクセルの開度を検出するアクセル開度センサなどが接続されている。ECU25は、これらの回転数センサ、水温センサ、アクセル開度センサおよび吸気圧センサ34などから出力される出力信号からエンジン本体10の運転状態を検出する。そして、ECU25は、エンジン本体10の運転状態に応じてスロットル弁の開度ならびに燃料の噴射量および噴射時期を設定し、設定に応じた駆動信号をスロットル21およびインジェクタ24に出力する。
ECU25は、図1に示すように複数の電子素子が設置された基板251を有している。ECU25は、例えばCPU、ROMおよびRAMなどを有するマイクロコンピュータである。そのため、ECU25は演算を実行することにより発熱する。
【0022】
ECU25は、インテークマニホールド23の内周側に形成されている設置部26に設置されている。設置部26は、インテークマニホールド23の内周側の壁部45とカバー部52とにより包囲される収容室53を有している。設置部26を構成する壁部45は、インテークマニホールド23の吸気通路28を形成する。すなわち、インテークマニホールド23と設置部26とは、壁部45を共有している。これにより、収容室53と吸気通路28とは壁部45を挟んで隣り合って配置される。カバー部52は、インテークマニホールド23の内周側を形成する第三部材43に一体に成形されている。収容室53には、ECU25を取り付けるための取付部54、55が設置されている。取付部54、55は第三部材43と一体に成形されている。なお、取付部54、55は第三部材43と別体に成形してもよい。ECU25は、取付部54、55に取り付けることにより設置部26に固定される。設置部26は、図3および図4に示すように一方の端部すなわちスロットル21側が開口している。これにより、ECU25はスロットル21側から設置部26に挿入される。
【0023】
フランジ27は、インテークマニホールド23のサージタンク22とは反対側の端部に設置されている。フランジ27は、第三部材43によりインテークマニホールド23の内周側などと一体に成形されている。フランジ27をエンジン本体10の吸気流路側に取り付けることにより、吸気モジュール20はエンジン本体10に固定される。
【0024】
以上、説明した本発明の第1実施例では、インテークマニホールド23の吸気通路28を形成する壁部45は、ECU25が設置される設置部26を包囲する壁として共有されている。そのため、設置部26と吸気通路28とは壁部45を挟んで隣り合って配置される。これにより、設置部26と吸気通路28とを隔てる壁部45は、吸気通路28を流れる吸気によって冷却される。その結果、設置部26、ならびに設置部26に設置されているECU25は冷却される。したがって、簡単な構造で設置部26に設置されるECU25の冷却効果を高めることができる。
【0025】
また、吸気通路28は断面積がエアクリーナ内部における吸気通路よりも小さい。そのため、吸気通路28を流れる吸気の流速は、エアクリーナの吸気通路を流れる吸気の流速よりも大きくなる。その結果、壁部45による放熱効果が向上し、エアクリーナにECU25を搭載する場合と比較してECU25の冷却を促進することができる。
【0026】
第1実施例では、インテークマニホールド23の内周側に設置部26を設置している。吸気モジュール20が搭載されたエンジン1を、インテークマニホールド23の湾曲部分が進行方向前方となるように車両に搭載すると、設置部26はインテークマニホールド23により包囲される。そのため、インテークマニホールド23の内周側に位置する設置部26にECU25を設置することにより、車両の前方から衝撃が加わっても、衝撃はインテークマニホールド23によって吸収され、ECU25に伝わる衝撃は緩和される。したがって、ECU25の破損を防止することができる。また、従来いわゆるデッドスペースであったインテークマニホールド23の内周側に設置部26を配置することにより、エンジン本体10周辺の空間を有効に利用することができる。したがって、インテークマニホールド23の近傍にECU25を設置しても、吸気モジュール20の体格の大型化を招くことはない。
【0027】
第1実施例では、インテークマニホールド23を備える吸気モジュール20にECU25が設置される。スロットル21、インジェクタ24および吸気圧センサ34などECU25によって制御される制御部品はインテークマニホールド23の近傍に配置されている。そのため、インテークマニホールド23にECU25を設置することにより、ECU25とスロットル21、インジェクタ24および吸気圧センサ34などの制御部品とを接続する配線部材33、35、36は、短縮される。したがって、吸気モジュール20の構造を簡略化することができる。
【0028】
また、インテークマニホールド23を備える吸気モジュール20にECU25を設置することにより、ECU25と制御部品とは近接して配置される。そのため、吸気モジュール20は、配線部材33、35、36を含めてモジュール化される。これにより、吸気モジュール20をエンジン本体10に搭載した後、制御部品とECU25とを配線部材により接続する必要がない。したがって、吸気モジュール20のエンジン本体10への搭載を容易にすることができる。
【0029】
第1実施例では、設置部26および吸気通路28を形成する壁部45ならびに設置部26を形成するカバー部52は第三部材43に一体に成形されている。すなわち、インテークマニホールド23の壁部45とカバー部52とは一体に成形されている。本実施例のように設置部26の一方の端部が開口する構成とすることにより、樹脂からなる第三部材43は射出成形される。このとき、インテークマニホールド23およびカバー部52は同時に一体成形される。したがって、カバー部52を形成する場合でも、部品点数および製造工数の増大を招くことなく、構造を簡単にすることができる。
【0030】
(変形例)
第1実施例では、カバー部52をインテークマニホールド23と一体に成形する構成について説明した。しかし、カバー部52をインテークマニホールド23とは別体に構成してもよい。この場合、カバー部52は、インテークマニホールド23と同一または異なる樹脂から形成してもよく、金属から形成してもよい。例えばカバー部52を金属から形成すると、カバー部52を樹脂により形成する場合と比較して熱伝導度は大きくなる。そのため、ECU25から発生した熱は、壁部45を経由して吸気通路28へ放熱されるとともに、カバー部52を経由して大気中に放熱される。したがって、ECU25の冷却をさらに促進することができる。
【0031】
また、第1実施例では、ECU25をカバー部52により覆う構成としている。しかし、インテークマニホールド23の内周側にECU25を設置し、カバー部52を廃止する構成としてもよい。ECU25をインテークマニホールド23の内周側に設置することにより、カバー部52を廃止してもECU25はインテークマニホールド23により保護される。したがって、ECU25の損傷を防止できるとともに、部品点数の削減を図ることができる。
【0032】
(第2実施例)
本発明の第2実施例による吸気モジュールを図5に示す。第1実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第2実施例の場合、図5に示すようにECU25が設置される設置部26はインテークマニホールド23の外周側に配置されている。すなわち、設置部26は、吸気モジュール20、エンジン本体10、ならびにエンジン本体10が搭載される車両などの設計に応じてインテークマニホールド23の外周側に設置してもよい。また、第2実施例の場合、カバー部56は第二部材42と一体に形成されている。設置部26は吸気通路28を形成する壁部44を挟んで吸気通路28と隣り合って配置されている。
【0033】
第2実施例では、第1実施例と同様にECU25は壁部44を介して吸気通路28を流れる吸気によって冷却される。したがって、ECU25の冷却効果を高めることができる。また、設置部26は、一方の端部が開口しているため、第二部材42は射出成形により成形することができる。
【0034】
第2実施例では、カバー部56がエンジン本体10とは反対側に突出している。そのため、ECU25からの発熱を放熱するためのカバー部56の表面積は拡大する。また、エンジン本体10とは反対側に突出することにより、エンジン本体10からの熱を受けにくい。したがって、ECU25の冷却を促進することができる。
【0035】
(第3実施例)
本発明の第3実施例による吸気モジュールを図6に示す。第1実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第3実施例の場合、図6に示すように設置部26にECU25の基板251を取り付けるための取付部61、62は第三部材43と別体に金属で形成されている。これらの取付部61、62は、インテークマニホールド23の壁部45を貫いて吸気通路28に面している。そのため、取付部61、62の吸気通路28に面している端面61a、62aは、吸気通路28を流れる吸気にさらされる。これにより、取付部61、62は吸気通路28を流れる吸気よって冷却される。すなわち、取付部61、62は、特許請求の範囲の放熱手段となる。その結果、ECU25から発生した熱は、基板251から取付部61、62を経由して吸気通路28の吸気へ逃がされる。すなわち、ECU25の発熱は、壁部45だけでなく取付部61、62によって積極的に吸気通路28の吸気へ放熱される。したがって、ECU25を冷却効率をさらに高めることができる。
【0036】
(第4実施例)
第4実施例では、図7に示すように各取付部61、62から吸気通路28へそれぞれフィン61b、62bが突出している。取付部61、62には、単数または複数のフィン61b、62bが突出して形成されている。これにより、取付部61、62に伝達された熱はフィン61b、62bを通してさらに積極的に吸気通路28を流れる吸気へ逃がされる。ECU25から発生した熱は、基板251から取付部61、62およびフィン61b、62bを経由して吸気通路28の吸気へ逃がされる。フィン61b、62bを形成することにより、放熱される部分の表面積が拡大する。したがって、ECU25の冷却効率をさらに高めることができる。
【0037】
以上説明した複数の実施例では、実施例ごとに個別に説明した。しかし、上記の複数の実施例を組み合わせて吸気モジュールに適用してもよい。また、複数の実施例では、設置部の一方の端部すなわちスロットル側が開口する構成としたが、反スロットル側など他の部分が開口する構成としてもよい。さらに、複数の実施例では、スロットル、サージタンク、インテークマニホールド、インジェクタおよびフランジなどから構成する吸気モジュールに本発明を適用する場合について説明したが、各装置を任意に組み合わせた吸気モジュールに本発明を適用することができ、上記の組合せに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による吸気モジュールを適用したエンジンを示す模式的な断面図である。
【図2】本発明の第1実施例による吸気モジュールを示す概略斜視図である。
【図3】本発明の第1実施例による吸気モジュールを構成する第一部材、第二部材および第二部材を示す概略斜視図である。
【図4】図3の鎖線IVを含む面で切断した断面図である。
【図5】本発明の第2実施例による吸気モジュールを適用したエンジンを示す模式的な断面図である。
【図6】本発明の第3実施例による吸気モジュールを適用したエンジンを示す模式的な断面図である。
【図7】本発明の第4実施例による吸気モジュールを適用したエンジンを示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
1 エンジン(内燃機関)
10 エンジン本体
20 吸気モジュール
23 インテークマニホールド
25 ECU(制御装置)
26 設置部
28 吸気通路
44、45 壁部
52 カバー部
53 収容室
56 カバー部
61、62 取付部(放熱手段)
61b、62b フィン(放熱手段)
251 基板
Claims (9)
- 吸気が流れる吸気通路を形成する壁部を有し、吸気を内燃機関の各気筒へ分配するインテークマニホールドと、
前記壁部を前記インテークマニホールドと共有し、前記内燃機関を制御する制御装置が設置される制御装置設置部と、
を備えることを特徴とする吸気モジュール。 - 前記インテークマニホールドは、反内燃機関本体側において前記内燃機関本体に向けて略U字形状に湾曲していることを特徴とする請求項1記載の吸気モジュール。
- 前記制御装置設置部は、湾曲する前記インテークマニホールドの内側に配置されていることを特徴とする請求項2記載の吸気モジュール。
- 前記制御装置設置部は、湾曲する前記インテークマニホールドの外側に配置されていることを特徴とする請求項2記載の吸気モジュール。
- 前記制御装置設置部は、前記壁部とともに収容室を形成するカバー部を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の吸気モジュール。
- 前記カバー部は、前記インテークマニホールドと一体に成形されていることを特徴とする請求項5記載の吸気モジュール。
- 前記カバー部は、前記インテークマニホールドと別体に成形されていることを特徴とする請求項5記載の吸気モジュール。
- 内燃機関本体から伸び反内燃機関本体側において前記内燃機関本体に向けて略U字形状に湾曲して形成され、吸気を内燃機関の各気筒へ分配するインテークマニホールドと、
湾曲する前記インテークマニホールドの内側に配置され前記内燃機関を制御する制御装置が設置される制御装置設置部と、
を備えることを特徴とする吸気モジュール。 - 前記制御装置の基板と前記吸気通路とを接続し、前記基板から発生した熱を前記吸気通路を流れる吸気に放熱する放熱手段を備えることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項記載の吸気モジュール。
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