JP2007211736A - エンジンのインテークマニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】 インテークマニホールドの部品点数を削減等してコスト低減を図る。
【解決手段】 本発明に係るエンジンのインテークマニホールドは、スロットルバルブを通過した空気が流入する第１室２３と、その第１室２３内の空気を各々の気筒に導く複数本の分岐通路２４と、各々の分岐通路２４の途中位置２４ｃと第１室２３とを連通させる連絡通路２８と、各々の連絡通路２８を開閉可能な吸気切替えバルブ３０とを有するインテークマニホールドであって、第１室２３と連通状態、あるいは遮断状態に保持される密閉状の空間で、吸気切替えバルブ３０のアクチュエータの駆動源となる圧力を貯える第２室２５を備え、第２室２５と第１室２３とは隔壁２２で仕切られており、その隔壁２２が連絡通路２８の通路壁３５の一部を構成し、連絡通路２８の通路壁３５は吸気切替えバルブ３０のバルブボディと一体化されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、エンジンに吸入される空気をそのエンジンの各々の気筒に分配する集合管であり、スロットルバルブを通過した空気が流入する第1室と、その第1室内の空気を前記各々の気筒に導く複数本の分岐通路と、各々の分岐通路の途中位置と前記第1室とを連通させる連絡通路と、各々の連絡通路を開閉可能な吸気切替えバルブとを有するエンジンのインテークマニホールドに関する。

上記したエンジンのインテークマニホールドに関する技術が特許文献１に記載されている。
エンジンのインテークマニホールド１００は、図８に示すように、スロットルバルブ（図示省略）を通過した空気の流入口１０３を備えるサージタンク室Ｓと、そのサージタンク室Ｓ内の空気をエンジンの各々の気筒に導く複数本の分岐通路１０５とを備えている。分岐通路１０５は前記サージタンク室Ｓを囲むように形成されており、その分岐通路１０５の入口１０５ｅと出口１０５ｐとの途中位置が連絡通路１０８によって前記サージタンク室Ｓと接続されている。そして、前記連絡通路１０８の通路壁１０８ｋの先端にその連絡通路１０８を開閉する吸気切替えバルブ１１０のバルブボディ１１１がボルト１１７等により取付けられている。

吸気切替えバルブ１１０は、バルブボディ１１１内で円盤状の弁体１１５を回転させることで連絡通路１０８を開閉する構成であり、アクチュエータ（図示省略）により駆動される。前記アクチュエータは、圧力配管により負圧源となる蓄圧容器（図示省略）に接続されており、前記圧力配管の途中位置に電磁弁（図示省略）が取付けられている。そして、エンジンの低回転領域では、前記電磁弁が前記圧力配管を開放して前記アクチュエータが蓄圧容器の負圧により連絡通路１０８を閉じる方向に吸気切替えバルブ１１０を動作させる。これにより、分岐通路１０５の通気部分が長くなり、エンジンの低回転領域で吸気慣性効果が良好に得られるようになる。また、エンジンの高回転領域では、前記電磁弁が前記圧力配管を閉鎖し、前記アクチュエータが連絡通路１０８を開く方向に吸気切替えバルブ１１０を動作させる。これにより、分岐通路１０５の通気部分が短くなり、エンジンの高回転領域で吸気慣性効果が良好に得られるようになる。

特開平１０−２９９５９４号公報

しかし、上記したエンジンのインテークマニホールド１００によると、吸気切替えバルブ１１０のアクチュエータの駆動源となる蓄圧容器はインテークマニホールド１００と別体であるため、設置スペース上、及びコスト上で不利である。
また、吸気切替えバルブ１１０を連絡通路１０８の通路壁１０８ｋの先端にボルト１１７等により取付ける構成のため、取付け座の加工や取付け部品等が必要になる。さらに、吸気切替えバルブ１１０と通路壁１０８ｋとのシール性を考慮すると加工精度を高くする必要がある。このため、インテークマニホールド１００がコスト高となる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明の技術的課題は、インテークマニホールドの部品点数を削減等してコスト低減を図ることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、エンジンに吸入される空気をそのエンジンの各々の気筒に分配する集合管であり、スロットルバルブを通過した空気が流入する第1室と、その第1室内の空気を前記各々の気筒に導く複数本の分岐通路と、各々の分岐通路の途中位置と前記第1室とを連通させる連絡通路と、各々の連絡通路を開閉可能な吸気切替えバルブとを有するエンジンのインテークマニホールドであって、前記第1室と連通状態、あるいは遮断状態に保持される密閉状の空間で、前記吸気切替えバルブのアクチュエータの駆動源となる圧力を貯える第２室を備えており、前記第２室と前記第1室とは隔壁で仕切られており、その隔壁が前記連絡通路の通路壁の一部を構成し、さらに前記連絡通路の通路壁は前記吸気切替えバルブのバルブボディと一体化されていることを特徴とする。

本発明によると、第２室と第1室とは隔壁で仕切られる構成のため、従来のように、前記第２室をインテークマニホールドと別体にする場合に比較して設置スペース上、及びコスト上で有利である。さらに、第２室と第1室との隔壁が連絡通路の通路壁の一部を構成しているため、前記第２室を第1室、及び連絡通路と隣り合うように広い範囲で形成することができる。
また、吸気切替えバルブのバルブボディは、連絡通路の通路壁と一体化されている。このため、予め製作された吸気切替えバルブのバルブボディを前記連絡通路に取付ける場合と比較して、ボルトやシール材等が不要になり、部品点数の削減によりコスト低減を図ることができる。

請求項２の発明によると、複数の樹脂製のインテークマニホールド分割片が相互に溶着されることにより成形される構成で、連絡通路は、第1室と第２室との隔壁を備える第１のインテークマニホールド分割片に設けられていることを特徴とする。
このように、複数のインテークマニホールド分割片を相互に溶着させて一体化させる構成のため、インテークマニホールドの密閉性と剛性とを確保できる。
請求項３の発明によると、複数の樹脂製のインテークマニホールド分割片が相互に溶着されることにより成形される構成で、連絡通路は、各々の分岐通路の途中位置が形成されている第２のインテークマニホールド分割片に設けられていることを特徴とする。
請求項４の発明によると、第２室と第1室との隔壁には、連通孔とその連通孔を開閉可能な逆止弁が設けられており、前記逆止弁は、第1室内の負圧が第２室内の負圧よりも大きいときに前記連通孔を開き、前記第1室内の負圧が前記第２室内の負圧よりも小さいときに前記連通孔を閉じるように構成されていることを特徴とする。
このため、第２室と第1室との間に両室をつなぐ配管等が不要になり、コスト低減が図れるとともに、配管の外れによるトラブルを防止できる。

本発明によると、第２室は第1室と隔壁で仕切られる構成のため、その第２室を別体にする場合に比較して設置スペース上、及びコスト上で有利である。さらに、吸気切替えバルブのバルブボディは、連絡通路の通路壁と一体化されているため、ボルトやシール材等が不要になり、部品点数の削減によりコスト低減を図ることができる。

［実施形態１］
以下、図１〜図７に基づいて本発明の実施形態１に係るエンジンのインテークマニホールドの説明を行う。本実施形態に係るエンジンのインテークマニホールドはエンジンに吸入される空気をそのエンジンの各々の気筒に分配する集合管である。ここで、図１は本実施形態に係るインテークマニホールドを前方から見た斜視図であり、図２は後方から見た斜視図である。図３、図４はインテークマニホールドの横断面図であり、図５は図３のV−V矢視断面図、図６は図３のVI−VI矢視断面図である。また、図７はエンジンの吸気装置全体を表す模式図である。

＜エンジンの吸気装置１０の概要について＞
エンジンのインテークマニホールドの説明を行う前に、先ず、図７に基づいて、エンジンの吸気装置１０の概要について説明する。
エンジンの吸気装置１０は、エンジン１の各々の気筒（図示省略）に燃焼空気（以下、空気という）を供給するための装置であり、図７に示すように、空気の通路である吸気管１２を備えている。吸気管１２には、上流側から順番にエアクリーナ１４、流量計１５、スロットルバルブ１７が取付けられており、そのスロットルバルブ１７の弁体１７ｖが自動車の運転室内に設置されたアクセルペタル（図示省略）の動作と連動するように構成されている。さらに、吸気管１２はスロットルバルブ１７の下流側にインテークマニホールド２０を備えており、そのインテークマニホールド２０により分配された空気がエンジンの各々の気筒に供給される。

＜エンジンのインテークマニホールド２０について＞
本実施形態に係るインテークマニホールド２０は、エンジンの低回転領域と高回転領域とで後記する分岐通路２４の通気部分の長さを変えられるように構成されており、図１に示すように、スロットルバルブ１７が取付けられる入り側フランジ２１ｆを備えている。ここで、インテークマニホールド２０の幅方向をＸ方向、長手方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向として図示する。

入り側フランジ２１ｆは、図１、図５に示すように、入口短管２１の先端に設けられており、その入口短管２１がインテークマニホールド２０の内部中央に形成されたサージタンク室２３（図３〜図６参照）と連通している。このため、スロットルバルブ１７を通過した空気が入口短管２１を通ってサージタンク室２３内に流入するようになる。
サージタンク室２３は、インテークマニホールド２０の長手方向（図においてＹ方向）に延びるように形成されている。そして、サージタンク室２３の周囲に、そのサージタンク室２３内の空気をエンジン１の各々の気筒に導く複数本（図では４本）の分岐通路２４が、図１、図２等に示すように、横並び状態（Ｙ方向に並んだ状態）で略渦巻き状に形成されている。このように、分岐通路２４は、略渦巻き状に形成されているため、通気部分の長さ寸法を大きく取ることができる。
分岐通路２４の上流端には、図３〜図５に示すように、サージタンク室２３内で開口する拡開入口部２４ｅが形成されており、その分岐通路２４の下流端にはエンジン１側に接続される出口部２４ｐが形成されている。そして、前記分岐通路２４の途中位置２４ｃに、図３に示すように、その分岐通路２４とサージタンク室２３とを連通させる連絡通路２８が接続されている。

＜吸気切替えバルブ３０について＞
連絡通路２８は、図５、図６に示すように、分岐通路２４と同様にＹ方向に並んだ状態で形成されており、各々の連絡通路２８に吸気切替えバルブ３０の弁体３１（後記する）が装着されている。吸気切替えバルブ３０は、エンジンの低回転領域で連絡通路２８を閉鎖し、高回転領域で連絡通路２８を開放する４連バルブである。吸気切替えバルブ３０は、図６に示すように、各々の連絡通路２８の中心をＹ方向に横断するバルブシャフト３３と、そのバルブシャフト３３を回転自在に支持する軸受け３６，３７と、前記バルブシャフト３３に取付けられて、各々の連絡通路２８内でバルブシャフト３３と共に軸回りに回転する円盤状の弁体３１とを備えている。連絡通路２８の通路壁３５は、図３等に示すように、吸気切替えバルブ３０のバルブボディ３５を構成しており、各々の連絡通路２８の両側でバルブシャフト３３を支持する軸受け３６は通路壁３５と一体化されている。

吸気切替えバルブ３０のバルブシャフト３３の一端（入り側フランジ２１ｆと反対側）は、図２、図６等に示すように、軸受け３７を介してインテークマニホールド２０の外部に突出しており、その突出端３３ｆにアーム４１が固定されている。そして、そのアーム４１の端部にピンと連結孔とを介してアクチュエータ４３の作動レバー４４が相対回転可能状態で連結されている。即ち、図２において、アクチュエータ４３が作動レバー４４を突出させる方向に動作することで、アーム４１及びバルブシャフト３３が右回転し、弁体３１が連絡通路２８を開くようになる。また、アクチュエータ４３が作動レバー４４を収納する方向に動作することで、アーム４１及びバルブシャフト３３が左回転し、弁体３１が連絡通路２８を閉じるようになる。

インテークマニホールド２０の内部には、図３〜図５に示すように、サージタンク室２３の隣りで、連絡通路２８の上側に蓄圧室２５が設けられている。蓄圧室２５は、アクチュエータ４３の駆動源となる負圧を貯える部屋であり、隔壁２２によってサージタンク室２３と仕切られている。さらに、前記隔壁２２は連絡通路２８の通路壁３５（吸気切替えバルブ３０のバルブボディ３５）と一体化されている。
隔壁２２には、図３（Ｂ）に示すように、蓄圧室２５とサージタンク室２３とを連通させる連通孔２２ｈが仮想円弧上に複数個形成されており、その仮想円弧の中心孔２２ｃに連通孔２２ｈを開閉可能な逆止弁２２ｖが装着されている。逆止弁２２ｖは、例えば、ゴム等の弾性体により成形されており、中心孔２２ｃに通される連結部１２２と、連通孔２２ｈをサージタンク室２３側から覆う傘状の弁体１２４とから構成されている。そして、サージタンク室２３の負圧が蓄圧室２５の負圧よりも大きいときは、逆止弁２２ｖの弁体１２４がサージタンク室２３側から引っ張られて変形し、連通孔２２ｈが開かれる。また、サージタンク室２３の負圧が蓄圧室２５の負圧よりも小さいときには、弁体１２４が隔壁２２に押し付けられて連通孔２２ｈが閉じられる。このため、蓄圧室２５室内は常に負圧に保持されている。
前記蓄圧室２５は、圧力配管（図示省略）によってアクチュエータ４３に接続されており、その圧力配管に電磁弁（図示省略）が取付けられている。そして、前記電磁弁がエンジン制御装置（ＥＣＵ）からの信号によって前記圧力配管を開放することで、アクチュエータ４３には蓄圧室２５の負圧が加わるようになる。これによって、アクチュエータ４３は、作動レバー４４を収納する方向に動作し、連絡通路２８を閉じるように弁体３１を回転させる。また、前記電磁弁がエンジン制御装置（ＥＣＵ）からの信号で前記圧力配管を閉鎖し、アクチュエータ４３を大気側に連通させると、アクチュエータ４３はバネ力で作動レバー４４を突出させる方向に動作し、連絡通路２８を開くように弁体３１を回転させる。
即ち、前記サージタンク室２３が本発明の第１室に相当し、前記蓄圧室２５が本発明の第２室に相当する。

＜インテークマニホールド２０の分割構成について＞
次に、インテークマニホールド２０の分割構成について簡単に説明する。
インテークマニホールド２０は、図４に示すように、複数（図では４セット）の樹脂製のインテークマニホールド分割片２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが相互に溶着されることにより成形される。
ここで、第１のインテークマニホールド分割片２０ａは、隔壁２２を備えるサージタンク室２３の略左半分と、連絡通路２８の吸気切替えバルブ３０装着部分と、分岐通路２４の一部（短管部２４ｓ）とから構成されている。
第２のインテークマニホールド分割片２０ｂと、第３のインテークマニホールド分割片２０ｃとは、前記短管部２４ｓより下流側の分岐通路２４及び蓄圧室２５を構成する分割片であり、第２のインテークマニホールド分割片２０ｂが分岐通路２４の内周側、第３のインテークマニホールド分割片２０ｃが分岐通路２４の外周側を構成している。即ち、分岐通路２４の内周側を構成する第２のインテークマニホールド分割片２０ｂは、分岐通路２４の途中位置２４ｃに接続された連絡通路２８の端部２８ｔと、蓄圧室２５の略左半分と、分岐通路２４の出口部２４ｐとを備えている。
第４のインテークマニホールド分割片２０ｄは、前記短管部２４ｓより上流側の分岐通路２４と、サージタンク室２３の略右半分（隔壁２２及び連絡通路２８を除く部分）とから構成されている。

＜インテークマニホールド２０の動作について＞
次に、インテークマニホールド２０の動作について説明する。
スロットルバルブ１７が全閉に近い状態では、エンジン１の各々の気筒に吸引される空気流量が減少するため、インテークマニホールド２０のサージタンク室２３内における負圧は大きくなる。サージタンク室２３内の負圧が大きいと、隔壁２２に設けられた逆止弁２２ｖの弁体１２４がサージタンク室２３側に引っ張られて変形し、図３（Ｂ）に示す隔壁２２の連通孔２２ｈが開かれる。これによって、蓄圧室２５とサージタンク室２３とが連通し、蓄圧室２５内の圧力（負圧）がサージタンク室２３内の圧力（負圧）とほぼ等しくなる。
また、スロットルバルブ１７が全閉に近い状態では、エンジン１の回転数は低回転領域にあるため、エンジン制御装置（ＥＣＵ）からの信号で電磁弁が前記圧力配管を開放し、蓄圧室２５内の負圧が圧力配管を介してアクチュエータ４３に加わるようになる。これによって、アクチュエータ４３が連絡通路２８を閉鎖する方向に吸気切替えバルブ３０の弁体３１を回転させる。この結果、スロットルバルブ１７から入口短管２１を介してサージタンク室２３内に流入した空気は、各々の分岐通路２４の拡開入口部２４ｅからその分岐通路２４内を通って出口部２４ｐからエンジン１の各々の気筒に供給される。
即ち、分岐通路２４の通気部分の長さ寸法が大きくなり、エンジン１の低回転領域で吸気慣性効果が良好に得られるようになる。ここで、吸気慣性効果とは、吸気開始時に管内に発生した負圧が圧力波となって開口端（サージタンク側）まで伝播し、反転して正圧波となってエンジン１の吸気弁端に戻る際に、その正圧波により空気を気筒内に押し込む働きをいう。

また、スロットルバルブ１７が開かれて、エンジン１の各々の気筒に吸引される空気流量が増大すると、インテークマニホールド２０のサージタンク室２３内における負圧は小さくなる（大気圧に近くなる）。サージタンク室２３内の負圧が小さくなると、蓄圧室２５側の負圧がサージタンク室２３側の負圧よりも大きくなるため、逆止弁２２ｖの弁体１２４が隔壁２２に吸着され（押し付けられ）、連通孔２２ｈが閉じられる。これによって、蓄圧室２５とサージタンク室２３とが遮断され、蓄圧室２５は密閉状態となる。この結果、蓄圧室２５内はほぼ一定負圧のまま保持される。
さらに、スロットルバルブ１７が開かれることで、エンジン１の回転数が高回転領域に入ると、エンジン制御装置（ＥＣＵ）からの信号で電磁弁が前記圧力配管を閉鎖する。これにより、アクチュエータ４３がバネ力等で連絡通路２８を開放する方向に吸気切替えバルブ３０の弁体３１を回転させる。この結果、サージタンク室２３内に流入した空気は、各々の連絡通路２８から各々の分岐通路２４の途中位置２４ｃに流入し、その途中位置２４ｃから分岐通路２４内を通って出口部２４ｐからエンジン１の各々の気筒に供給される。
即ち、分岐通路２４の通気部分の長さ寸法が小さくなり、エンジン１の高回転領域で吸気慣性効果が良好に得られるようになる。

＜本実施形態に係るインテークマニホールド２０の長所について＞
本発明に係るインテークマニホールド２０によると、蓄圧室２５とサージタンク室２３とは隔壁２２で仕切られる構成のため、従来のように、蓄圧室をインテークマニホールドと別体にする場合に比較して設置スペース上、及びコスト上で有利である。さらに、蓄圧室２５とサージタンク室２３との隔壁２２が連絡通路２８の通路壁３５の一部を構成しているため、前記蓄圧室２５をサージタンク室２３、及び連絡通路２８と隣り合う広い範囲で形成することができる。
また、吸気切替えバルブ３０のバルブボディ３５は、連絡通路２８の通路壁３５と一体化されている。このため、予め製作された吸気切替えバルブのバルブボディを連絡通路２８に取付ける場合と比較して、ボルトやシール材等が不要になり、部品点数の削減によりコスト低減を図ることができる。
また、複数のインテークマニホールド分割片２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを相互に溶着させてインテークマニホールド２０を成形する構成のため、インテークマニホールド２０の密閉性と剛性とを確保できる。
また、蓄圧室２５とサージタンク室２３との隔壁２２には、連通孔２２ｈとその連通孔２２ｈを開閉可能な逆止弁２２ｖが設けられている。そして、逆止弁２２ｖは、サージタンク室２３内の負圧が蓄圧室２５内の負圧よりも大きいときに連通孔２２ｈを開き、サージタンク室２３内の負圧が蓄圧室２５内の負圧よりも小さいときに連通孔２２ｈを閉じるように構成されている。このため、蓄圧室２５とサージタンク室２３との間に両室をつなぐ配管等が不要になり、コスト低減が図れるとともに、配管の外れによるトラブルを防止できる。

＜変更例＞
本実施形態に係るインテークマニホールド２０では、第１のインテークマニホールド分割片２０ａに連絡通路２８の吸気切替えバルブ３０装着部分を設ける例を示したがこれに限定されるわけではない。即ち、連絡通路２８の途中位置２４ｃを構成する第２のインテークマニホールド分割片２０ｂに連絡通路２８の吸気切替えバルブ３０装着部分と隔壁２２の一部を設けることも可能である。
また、本実施形態では、第１から第４のインテークマニホールド分割片２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを組み合わせてインテークマニホールド２０を成形する例を示したが、分割片の数は適宜変更可能である。
また、本実施形態では、４本の分岐通路２４を備えるインテークマニホールド２０を例示したが、分岐通路２４の数はエンジンの型式に合わせて適宜変更可能である。

本発明の実施形態１に係るインテークマニホールドを前方から見た斜視図である。 インテークマニホールドを後方から見た斜視図である。 インテークマニホールドの横断面図である。 インテークマニホールドの分割構成を表す横断面図である。 図３のV−V矢視断面図である。 図３のVI−VI矢視断面図である。 エンジンの吸気装置全体を表す模式図である。 従来のインテークマニホールドの横断面図である。

符号の説明

１ エンジン
１７ スロットルバルブ
２０ インテークマニホールド
２０ａ 第１のインテークマニホールド分割片
２０ｂ 第２のインテークマニホールド分割片
２２ 隔壁
２２ｖ 逆止弁
２２ｈ 連通孔
２３ サージタンク室（第１室）
２４ 分岐通路
２５ 蓄圧室（第２室）
２８ 連絡通路
３０ 吸気切替えバルブ
３５ バルブボディ（通路壁）
４３ アクチュエータ

Claims (4)

1. エンジンに吸入される空気をそのエンジンの各々の気筒に分配する集合管であり、スロットルバルブを通過した空気が流入する第1室と、その第1室内の空気を前記各々の気筒に導く複数本の分岐通路と、各々の分岐通路の途中位置と前記第1室とを連通させる連絡通路と、各々の連絡通路を開閉可能な吸気切替えバルブとを有するエンジンのインテークマニホールドであって、
   前記第1室と連通状態、あるいは遮断状態に保持される密閉状の空間で、前記吸気切替えバルブのアクチュエータの駆動源となる圧力を貯える第２室を備えており、
   前記第２室と前記第1室とは隔壁で仕切られており、その隔壁が前記連絡通路の通路壁の一部を構成し、さらに前記連絡通路の通路壁は前記吸気切替えバルブのバルブボディと一体化されていることを特徴とするエンジンのインテークマニホールド。
2. 請求項１に記載されたエンジンのインテークマニホールドであって、
   複数の樹脂製のインテークマニホールド分割片が相互に溶着されることにより成形される構成で、
   前記連絡通路は、前記第1室と前記第２室との隔壁を備える第１のインテークマニホールド分割片に設けられていることを特徴とするエンジンのインテークマニホールド。
3. 請求項１に記載されたエンジンのインテークマニホールドであって、
   複数の樹脂製のインテークマニホールド分割片が相互に溶着されることにより成形される構成で、
   前記連絡通路は、各々の分岐通路の途中位置が形成されている第２のインテークマニホールド分割片に設けられていることを特徴とするエンジンのインテークマニホールド。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載されたエンジンのインテークマニホールドであって、
   前記第２室と前記第1室との隔壁には、連通孔とその連通孔を開閉可能な逆止弁が設けられており、前記逆止弁は、第1室内の負圧が前記第２室内の負圧よりも大きいときに前記連通孔を開き、前記第1室内の負圧が前記第２室内の負圧よりも小さいときに前記連通孔を閉じるように構成されていることを特徴とするエンジンのインテークマニホールド。
   

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