JP2007127094A - インテークマニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を低減するインテークマニホールドを提供する。
【解決手段】マニホールド本体４０との一体成形により形成され、第１シリンダヘッド側と第２シリンダヘッド側とに分けて配置され、インテークマニホールド内に生じる負圧を蓄圧する複数の負圧タンク１５及び１６と、負圧タンク１５及び１６から供給される負圧によってバタフライ弁装置を駆動する負圧アクチュエータと、を備え、第１シリンダヘッド側の負圧タンクと第２シリンダヘッド側の負圧タンクとの間を連通する連通路１００がマニホールド本体４０に形成されている。負圧タンク１５及び１６を連通する連通路１００をマニホールド本体４０に形成するので、部品点数を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対のシリンダヘッドがクランク角方向に所定角度をあけて配置される内燃機関に吸気を供給するインテークマニホールドに関する。

従来、インテークマニホールドに生じる負圧を負圧タンクに蓄圧し、この負圧タンクからの供給負圧を利用してバタフライ弁装置を駆動することにより、インテークマニホールド内の通路を開閉する技術が知られている。
このような技術では、負圧タンクの容積を確保する必要があるため、例えばインテークマニホールド周囲のまとまったスペースに負圧タンクが配置される（例えば、特許文献１参照。）。インテークマニホールド周囲のまとまったスペースに負圧タンクを配置する場合、負圧タンクをインテークマニホールドに近接した位置に配置することができるので、特許文献１に開示されるように、インテークマニホールドと負圧タンクとの一体成形が可能になる。こうした一体成形は、部品点数を増大させることなく負圧タンクを形成できるので、望ましい。

特開２００５−００２９４２号公報

しかしながら、Ｖ型の内燃機関等に使用されるインテークマニホールドでは、そのマニホールド周囲に大容積の負圧タンクを配置できるだけのまとまったスペースを確保することが難しい。この場合、インテークマニホールドから離間したスペースに負圧タンクを配置しなければならず、インテークマニホールドと負圧タンクとを一体成形することができなくなる。そのため、負圧タンクを構成する部品や負圧タンクとインテークマニホールドとを接続する部品等が別途必要となり、部品点数が増加するという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、部品点数を低減するインテークマニホールドを提供することを目的とする。

請求項１〜５に記載の発明によると、複数の負圧タンクが内燃機関の第１シリンダヘッド側と第２シリンダヘッド側とに分けて配置される。そのため、負圧タンクを一箇所に配置できるだけのまとまったスペースがマニホールド本体の周囲に存在しなくても、第１シリンダヘッド側と第２シリンダヘッド側とに小さなスペースがあれば、それらのスペースを利用して複数の負圧タンクを個々に配置できる。これにより各負圧タンクをマニホールド本体の近接位置に配置できるので、それら負圧タンクとマニホールド本体との一体成形によって負圧タンク構成部品の点数増加を抑えることができる。

さらに請求項１〜５に記載の発明によると、第１シリンダヘッド側の負圧タンクと第２シリンダヘッド側の負圧タンクとの間が連通路によって連通させられるので、各負圧タンクの共同により負圧アクチュエータを駆動できる程度の負圧を蓄圧できる。しかもこの連通路はマニホールド本体に形成されるので、連通路を形成するための部品が不要となる。
以上、請求項１〜５に記載の発明によれば、マニホールド本体の周囲にまとまったスペースがない場合でも、部品点数を低減しつつ負圧タンクを形成できる。

請求項２に記載の発明によると、第１シリンダヘッドと第２シリンダヘッドとがバンク角を挟んで向き合うＶ型の内燃機関に適用されるので、インテークマニホールドの周囲にまとまったスペースを確保することが難しい。しかし、上述したように複数の負圧タンクが互いに分かれて配置されてマニホールド本体と一体成形されているので、部品点数を低減しつつ負圧タンクを形成できる。
なお、本発明は、一対のシリンダヘッドがクランク角方向に互いに離間して配置される内燃機関であれば、Ｖ型の内燃機関の他にも、例えば水平対向型の内燃機関に適用可能である。

請求項３に記載の発明によると、マニホールド本体を構成する複数のパーツのうち互いに接合されるパーツ間の接合界面に連通路が形成されるので、マニホールド本体に連通路を容易に形成できる。
吸気通路を形成するマニホールド本体を複数のパーツで構成する場合、隣り合う吸気通路間にパーツ間の接合界面を配置することで、吸気通路の形成が容易となる。そこで、請求項４に記載の発明によると、連通路が形成されるパーツ間の接合界面は、隣り合う吸気通路間に配置されるので、吸気通路の形成容易性と連通路の形成容易性とを同時に得ることができる。

請求項５に記載の発明によると、同一のシリンダヘッドの吸気ポートに接続される複数の吸気通路間にスペースがある場合、そのスペースを利用して各負圧タンクの一部を配置することにより、インテークマニホールドの体格を小さくできる。したがって、インテークマニホールドの設置自由度が高くなる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係るインテークマニホールド１０が組み合わされる車両用の内燃機関１を示している。内燃機関１は、４つの吸気ポート２をクランク軸３の軸方向に並べて形成する一対のシリンダヘッド４、５がクランク角方向に互いに離間して配置される８気筒のエンジンである。特に本実施形態が組み合わされる内燃機関１は、第１シリンダヘッド４と第２シリンダヘッド５とがバンク角θを挟んで向き合うＶ型エンジンである。

図３および図４に示すようにインテークマニホールド１０は、マニホールド本体１１、負圧タンクとしての負圧タンク１５、１６、バタフライ弁装置８０、電磁三方切換弁６１、負圧アクチュエータとしてのダイヤフラムアクチュエータ９０を備えている。
マニホールド本体１１は樹脂で形成され、導入通路１９、サージタンク１２、低回転用通路１３、高回転用通路１４を形成している。導入通路１９は、エアクリーナ（図示しない）とサージタンク１２との間を連通している。サージタンク１２は比較的大きな容積を有しており、エアクリーナを経由して取り込まれた清浄な吸気が導入通路１９からサージタンク１２に流入する。

低回転用通路１３および高回転用通路１４は、内燃機関１の気筒数に対応してそれぞれ８つずつ設けられている。低回転用通路１３の上流側の端部６３はサージタンク１２に連通している。低回転用通路１３の下流側の端部は、内燃機関１において対応する吸気ポート２に接続される。高回転用通路１４の上流側の端部６４はサージタンク１２に連通している。高回転用通路１４の下流側の端部は、対応する低回転用通路１３の中途部に連通している。このように本実施形態では、各低回転用通路１３および各高回転用通路１４が共同して、特許請求の範囲に記載の吸気通路を構成し、各低回転用通路１３および各高回転用通路１４がそれぞれ、特許請求の範囲に記載の吸気通路内部の分割された通路部に相当する。

図１および図４に示すようにマニホールド本体１１には、第１負圧タンク１５および第２負圧タンク１６が当該本体１１との一体樹脂成形により形成されている。第１負圧タンク１５および第２負圧タンク１６はそれぞれ所定の容積を有しており、後に詳述するように互いに連通している。第１負圧タンク１５はマニホールド本体１１の第１シリンダヘッド４側に配置されている。一方、第２負圧タンク１６はマニホールド本体１１の第２シリンダヘッド５側に配置されている。即ち第１負圧タンク１５と第２負圧タンク１６とは、マニホールド本体１１を挟む両側に配置されている。

図４に示すようにバタフライ弁装置８０は、マニホールド本体１１に組み付けられている。バタフライ弁装置８０は、２本の弁軸８２、８つの弁体８３を有している。一方の弁軸８２は、第１シリンダヘッド４の各吸気ポート２に低回転用通路１３を通じて連通する４つの高回転用通路１４を横切る姿勢で回転可能に設けられている。また、他方の弁軸８２は、第２シリンダヘッド５の各吸気ポート２に低回転用通路１３を通じて連通する４つの高回転用通路１４を横切る姿勢で回動可能に設けられている。８つの弁体８３は略円板状に形成されて、対応する高回転用通路１４に配置されており、当該対応通路１４を横切る弁軸８２に一体回転可能に支持されている。したがって、弁軸８２とともに弁体８３が回転駆動されることにより高回転用通路１４が開閉される。

図３に示すように電磁三方切換弁６１は、マニホールド本体１１に組み付けられている。電磁三方切換弁６１は、第１負圧タンク１５内の負圧と大気圧とをダイヤフラムアクチュエータ９０の負圧室に選択的に供給する弁である。
ダイヤフラムアクチュエータ９０は、負圧により駆動される周知の負圧アクチュエータであり、負圧室、ダイヤフラム、ダイヤフラムを押圧する圧縮コイルばね（いずれも図示しない）等を備えている。ダイヤフラムは、バタフライ弁装置８０の各弁軸８２の一端部にリンク機構９２を介して連結されている。ダイヤフラムは、第１負圧タンク１５から供給管９４を通じて負圧室に供給される負圧による力と、圧縮コイルばねの押圧力による力との大小関係に応じて弾性変形する。この弾性変形によりリンク機構９２が作動し、各弁軸８２が回転駆動される。

次に、インテークマニホールド１０の特徴部分についてさらに詳細に説明する。なお、以下の説明では、便宜上、各低回転用通路１３を図１に示すように低回転用通路１３ａ〜１３ｈとし、各高回転用通路１４を図１に示すように高回転用通路１４ａ〜１４ｈとする。また、以下の説明では、便宜上、図４に示すＸ方向を「上」方向、図４に示すＹ方向を「下」方向とする。

図１に示すようにマニホールド本体１１では、第１シリンダヘッド４の各吸気ポート２に連通する低回転用通路１３ａ〜１３ｄと、第２シリンダヘッド５の各吸気ポート２に連通する低回転用通路１３ｅ〜１３ｈとが互い違いに配置されている。マニホールド本体１１において低回転用通路１３ａ〜１３ｄを形成する部分の間ならびに低回転用通路１３ｄを形成する部分の外周側には、第１シリンダヘッド４の各吸気ポート２の周辺となる箇所に第１負圧タンク１５の一部１５２を配置するためのスペース７１が存在している。また、マニホールド本体１１において低回転用通路１３ｅ〜１３ｈを形成する部分の間には、第２シリンダヘッド５の各吸気ポート２の周辺となる箇所に第２負圧タンク１６の一部１６２を配置するためのスペース７２が存在している。

図４に示すように、本実施形態のマニホールド本体１１および負圧タンク１５、１６は、第１下部材２０、第２下部材３０、中間部材４０および上部材５０の４つのパーツで構成されている。これら４つのパーツは、例えばポリアミド系樹脂やポリプロピレン系樹脂等の耐熱性の高い樹脂で形成されており、射出成形によって個々に形成された後、上述した順で溶着されて接合されている。

図５に平面図を示す第１下部材２０は、第１下部材２０の短手方向の一端側で長手方向に互いに離間して並ぶ４つの開口２２ａ〜２２ｄと、短手方向の他端側で長手方向に互いに離間して並ぶ４つの開口２２ｅ〜２２ｈとを有している。ここで、開口２２ａ〜２２ｄは低回転用通路１３ａ〜１３ｄの下流側端部を形成し、第１シリンダヘッド４の各吸気ポート２に個別に接続される。また、開口２２ｅ〜２２ｈは低回転用通路１３ｅ〜１３ｈの下流側端部を形成し、第２シリンダヘッド５の各吸気ポート２に個別に接続される。

第１下部材２０はさらに、サージタンク１２、開口２２ａ〜２２ｈ、第１負圧タンク１５および第２負圧タンク１６を区画する区画壁部２３を有している。区画壁部２３の一部は下側壁部２３ａ〜２３ｈとして、各低回転用通路１３ａ〜１３ｈの上流側端部６３の下側部分を形成する。下側壁部２３ｂ、２３ｃ間において第１下部材２０は、サージタンク１２に生じる負圧を第１負圧タンク１５に供給するための通路２４を形成している。なお、第１下部材２０では、第１負圧タンク１５が通路２４を挟む両側に分割されて２つの分割部１５０を形成している。また、第１下部材２０では、第２負圧タンク１６が分割されて３つの分割部１６０を形成している。

図６に平面図を示す第２下部材３０は、第１下部材２０の各開口２２ａ〜２２ｈに接続されて低回転用通路１３ａ〜１３ｈの下流側端部を形成する開口３２ａ〜３２ｈを有している。さらに第２下部材３０は、低回転用通路１３ａ〜１３ｈの上流側端部６３の上側部分を形成する上側壁部３５ａ〜３５ｈと、導入通路１９の下側部分を形成する下側壁部３９ａとを有している。さらに第２下部材３０は、サージタンク１２、開口３２ａ〜３２ｈ、第１負圧タンク１５および第２負圧タンク１６を区画する区画壁部３４を有している。なお、第２下部材３０では、各分割部１５０間が連結部１５１により連結されて第１負圧タンク１５が形成されている。また、第２下部材３０では、各分割部１６０が連結部１６１により連結されて第２負圧タンク１６が形成されている。

第２下部材３０はさらに、第１下部材２０が形成する通路２４と第１負圧タンク１５の連結部１５ｃとの間に支持壁部３７を有している。この支持壁部３７には、逆止弁３８が設置されて支持されている。したがって、サージタンク１２内の圧力が低下する、即ちサージタンク１２に負圧が生じることで逆止弁３８が開弁すると、サージタンク１２内の負圧が第１負圧タンク１５に供給され、さらに第１負圧タンク１５に連通する第２負圧タンクにも負圧が供給される。逆に、サージタンク１２内の圧力が高くなることで逆止弁３８が閉弁すると、第１負圧タンク１５内及び第２負圧タンク１６内に負圧が蓄積される。

図１に平面図を示す中間部材４０は、第２下部材３０の各開口３２ａ〜３２ｈに接続されて低回転用通路１３ａ〜１３ｄの下流側端部を形成する複数の開口４２ａ〜４２ｈを有している。さらに中間部材４０は、低回転用通路１３の中途部の下側部分を形成しサージタンク１２を区画する下側壁部４３ａ〜４３ｈと、高回転用通路１４ａ〜１４ｈを形成しサージタンク１２を区画する通路壁部４４ａ〜４４ｈと、導入通路１９の上側部分を形成する上側壁部３９ｂとを有している。

中間部材４０はさらに、長手方向に並ぶ低回転用通路１３ａ〜１３ｈ間に形成されてそれら通路１３ａ〜１３ｈを区画する区画壁部４７を有している。区画壁部４７の一部は、開口４２ａ〜４２ｈ、第１負圧タンク１５および第２負圧タンク１６を区画している。なお、中間部材４０では、第１負圧タンク１５が分割されて４つの分割部１５２を形成しており、これら各分割部１５２が上述のスペース７１に配置されている。また、中間部材４０では、第２負圧タンク１６が分割されて３つの分割部１６２を形成しており、これら各分割部１６２が上述のスペース７２に配置されている。
そして、特に本実施形態の中間部材４０では、図１および図７に示すように、区画壁部４７のうち低回転用通路１３ｄと低回転用通路１３ｈとを区画する部分４７０に溝１００ａが形成されている。

図８に平面図ならびに図９に底面図を示す上部材５０は、低回転用通路１３ａ〜１３ｈの中途部の上側部分を形成する上側壁部５１ａ〜５１ｈを有している。さらに上部材５０は、長手方向に並ぶ低回転用通路１３ａ〜１３ｈ間に形成されてそれら通路１３ａ〜１３ｈを区画する区画壁部５２を有している。区画壁部５２の一部は、第１負圧タンク１５および第２負圧タンク１６を区画している。なお、上部材５０では、中間部材４０の場合と同様に、第１負圧タンク１５と第２負圧タンク１６とがそれぞれ４つの分割部１５２と３つの分割部１６２とに分割されている。そして、各分割部１５２、１６２は、図８〜図１０（但し図１０は分割部１６２のみの例）に示すように区画壁部１５２から上方へ張り出す形で、それぞれスペース７１、７２に配置されている。

そして、特に本実施形態の上部材５０では、図７および図９に示すように、区画壁部５２のうち低回転用通路１３ｄと低回転用通路１３ｈとを区画する部分５２０に溝１００ｂが形成されている。マニホールド本体１１では、この上部材５０の区画壁部５２の部分５２０と中間部材４０の区画壁部４７の部分４７０とが図７の如く接合されることで、部分５２０の溝１００ｂと部分４７０の溝１００ａとにより囲まれた連通路１００が形成されている。即ち連通路１００は、部分５２０、４７０の接合界面に形成されている。この連通路１００は、第１負圧タンク１５と第２負圧タンク１６との間を連通しており、それによって各負圧タンク１５、１６は共同することで負圧アクチュエータを駆動できる程度の負圧を蓄圧可能となっている。

次に、インテークマニホールド１０の作動について説明する。
電磁三方切換弁６１によって第１負圧タンク１５および第２負圧タンク１６内の負圧がダイヤフラムアクチュエータ９０の負圧室に供給されると、その供給負圧によってダイヤフラムが圧縮コイルばねを圧縮させつつ弾性変形し、リンク機構９２を作動させる。その結果、各弁軸８２が回転駆動されて各弁体８３が各高回転用通路１４を開くため、サージタンク１２への流入吸気は各高回転用通路１４を経由して内燃機関１の各吸気ポート２に供給される。

一方、電磁三方切換弁６１によって大気圧がダイヤフラムアクチュエータ９０の負圧室に供給されると、ダイヤフラムが圧縮コイルばねにより押圧されて弾性変形し、リンク機構９２を作動させる。その結果、各弁軸８２が回転駆動されて各弁体８３が各高回転用通路１４を閉じるため、サージタンク１２への流入吸気は各高回転用通路１４を迂回して各低回転用通路１３により内燃機関１の各吸気ポート２に供給される。

以上説明した本実施形態のインテークマニホールド１０によると、第１負圧タンク１５と第２負圧タンク１６とを内燃機関１の第１シリンダヘッド４側と第２シリンダヘッド５側とに分けて配置し、それら負圧タンク１５、１６間を連通路１００により連通させている。これにより、負圧タンクを一箇所に配置できるだけのまとまったスペースがマニホールド本体１１周囲に存在しなくても、マニホールド本体１１周囲の小さなスペース７１、７２等を利用して負圧タンク１５、１６を配置可能となっている。このようにマニホールド本体１１の近接位置に負圧タンク１５、１６を配置可能となったことにより、それら負圧タンク１５、１６とマニホールド本体１１との一体成形も可能となっているため、負圧タンク構成部品の点数増加が抑えられている。

また、インテークマニホールド１０によると、負圧タンク１５、１６間を連通させる連通路１００をマニホールド本体１１により形成しているので、負圧タンク１５、１６間を連通させるための部品が不要となっている。しかも、マニホールド本体１１を構成する部材４０、５０が低回転用通路１３ｄ、１３ｈ間において接合してなる接合界面に連通路１００を形成しているので、低回転用通路１３ｄ、１３ｈおよび連通路１００を部材４０、５０の接合と同時に形成することができる。故に、低回転用通路１３ｄ、１３ｈおよび連通路１００の形成が容易となる。
このようなインテークマニホールド１０によれば、マニホールド本体１１の周囲にまとまったスペースがなくても、部品点数を低減しつつ負圧タンクを形成できるので、製造工数やコストの低減に繋がる。

ここまで本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
例えば本発明が組み合わされる内燃機関１の形態は、上記実施形態のようなＶ型エンジンに限られるものではなく、例えば水平対向型エンジンであってもよい。また、内燃機関１の吸気ポート２の総数は、上記実施形態のような８つに限られるものではなく、適宜設定可能であり、その場合、吸気ポート２の総数に応じた数の通路１３、１４がマニホールド本体１１に形成される。さらに、通路部としてマニホールド本体１１に形成される通路１３、１４の形態は、上記実施形態のような一方の通路１４が他方の通路１３の中途部に連通する形態に限られるものではなく、例えば吸気通路を上下あるいは左右に仕切ることで形成されるものであってもよい。

本発明の一実施形態に係るパーツの上面図。 （Ａ）は本発明の一実施形態に係る内燃機関およびインテークマニホールドをクランク軸方向から見た正面図、（Ｂ）はその上面図。 本発明の一実施形態に係るインテークマニホールドの上面図。 本発明の一実施形態に係るインテークマニホールドの断面図。 本発明の一実施形態に係るパーツの上面図。 本発明の一実施形態に係るパーツの上面図。 本発明の一実施形態に係るインテークマニホールドの断面図。 本発明の一実施形態に係るパーツの上面図。 本発明の一実施形態に係るパーツの底面図。 本発明の一実施形態に係るインテークマニホールドの断面の模式図。

符号の説明

１ 内燃機関、２ 吸気ポート、３ クランク軸、４ 第１シリンダヘッド、５ 第２シリンダヘッド、１０ インテークマニホールド、１１ マニホールド本体、１３ 低回転用通路（吸気通路、通路部）、１４ 高回転用通路（吸気通路、通路部）、１５ 負圧タンク、１６ 負圧タンク、２０ 第１下部材（パーツ）、３０ 第２下部材（パーツ）、４０ 中間部材（パーツ）、５０ 上部材（パーツ）、８０ バタフライ弁装置、９０ ダイヤフラムアクチュエータ（負圧アクチュエータ）、１００ 連通路

Claims (5)

1. 少なくとも一つの吸気ポートを各々形成する第１シリンダヘッドおよび第２シリンダヘッドがクランク角方向に互いに離間して配置される内燃機関に吸気を供給するインテークマニホールドであって、
   前記第１シリンダヘッドおよび前記第２シリンダヘッドの各々の前記吸気ポートに個別に接続される複数の吸気通路を形成し、各前記吸気通路の内部が複数の通路部に分割されるマニホールド本体と、
   各前記吸気通路の少なくとも一つの前記通路部を開閉するバタフライ弁装置と、
   前記マニホールド本体との一体成形により形成され、前記第１シリンダヘッド側と前記第２シリンダヘッド側とに分けて配置され、前記インテークマニホールド内に生じる負圧を蓄圧する複数の負圧タンクと、
   各前記負圧タンクから供給される負圧によって前記バタフライ弁装置を駆動する負圧アクチュエータと、
   を備え、
   前記第１シリンダヘッド側の前記負圧タンクと前記第２シリンダヘッド側の前記負圧タンクとの間を連通する連通路が前記マニホールド本体に形成されていることを特徴とするインテークマニホールド。
2. 前記第１シリンダヘッドと前記第２シリンダヘッドがバンク角を挟んで向き合うＶ型の前記内燃機関に吸気を供給することを特徴とする請求項１に記載のインテークマニホールド。
3. 前記マニホールド本体は複数のパーツで構成され、
   前記連通路は、互いに接合される前記パーツ間の接合界面に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のインテークマニホールド。
4. 前記連通路が形成される前記接合界面は、隣り合う前記吸気通路間に配置されることを特徴とする請求項３に記載のインテークマニホールド。
5. 前記第１シリンダヘッドの複数の前記吸気ポートに接続される複数の前記吸気通路間に前記第１シリンダヘッド側の前記負圧タンクの一部が配置され、前記第２シリンダヘッドの複数の前記吸気ポートに接続される複数の前記吸気通路間に前記第２シリンダヘッド側の前記負圧タンクの一部が配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のインテークマニホールド。
   
   
   
   

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