JP2008038750A

JP2008038750A - エンジンの吸気装置

Info

Publication number: JP2008038750A
Application number: JP2006214046A
Authority: JP
Inventors: Kanefumi Muroi; 周文室井; Shinichiro Kato; 信一郎加藤
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】吸気マニホールド及び流体配管をエンジン上部の空間に効率良く配置することができるとともに、各吸気管にブローバイガスを略均等に分配することができるエンジンの吸気装置を提供すること。
【解決手段】複数の気筒を鉛直線に対して傾斜させた状態で車両のフロアＦＬの下方（床下）に搭載されるエンジンに設けられる装置であって、サージタンク１６と複数の吸気管１７〜２０及び吸気管フランジを備えた吸気マニホールドをエンジンの上部に配設して成るエンジンの吸気装置において、中央吸気管１８，１９の上流端をサージタンク１６の側壁１６ａの中央下部に接続し、その外側斜め上方に、端部吸気管１７，２０の上流端を平面視で前記中央吸気管１８，１９に重ねて接続するとともに、ガス導入部（ブローバイガス配管の下流端）をサージタンク１６の側壁１６ａの吸気管１７〜２０によって囲まれる空間Ｓの上部に接続する。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の気筒を鉛直線に対して傾斜させた状態で車両の床下に搭載されるエンジンの吸気装置に関するものである。

車両の床下に搭載されるエンジンは、車両の床下に所要の最低地上高を確保するために気筒を鉛直線に対して傾斜させている（特許文献１，２参照）。そして、このエンジンの上部には、吸気マニホールド、冷却水配管やブローバイガス配管等の流体配管、ハーネス等が配置されている。

ところで、車両の床下に搭載されるエンジンの上部は車両の床によって高さが制限されるため、吸気マニホールドを構成するサージタンクや吸気管を車両の床とエンジンとの間の空間に効率良く配設しなければ、冷却水配管やブローバイガス配管等の流体配管を配設することが困難になる。

そこで、特許文献３には、図６及び図７に示すような吸気装置が提案されている。

即ち、図６は従来の吸気装置の吸気マニホールドの平面図、図７は図６のＣ−Ｃ線断面図であり、図示のように、吸気マニホールド１５’の４本の吸気管１７’，１８’，１９’，２０’を２本ずつ上下方向に重ねてサージタンク１６’に接続する構成が採用されている。
特開平１１−２００９６８号公報特開２００４−３３９９９０号公報特開２００２−３６４３８０号公報

しかしながら、特許文献３において提案された図６及び図７に示す吸気装置においては、各吸気管１７’〜２０’の間隔が狭く、サージタンク１６’にブローバイガス導入用のガス導入部２２’を設ける場合、このガス導入部２２’を吸気管１８’，１９’の上方に配置すると、サージタンク１６’の高さが高くなり、図７に示すようにガス導入部２２’と車両のフロアＦＬ’とのクリアランスδ’が小さくなるという問題がある。

又、図７に示すように、ガス導入部２２’から各吸気管１７’〜２０’の上流開口端（サージタンク１６’への接続部）中心までの距離ａ’，ｂ’に差が生じるため、該ガス導入部２２’からサージタンク１６’へと戻されるブローバイガスが各吸気管１７’〜２０’に均等に分配されず、エンジンの安定した運転が阻害されるという問題も発生する。

従って、本発明の第１の目的とする処は、吸気マニホールド及び流体配管をエンジン上部の空間に効率良く配置することができるとともに、サージタンクの高さを高くすることなく該サージタンクにブローバイガス配管を接続して各吸気管にブローバイガスを略均等に分配することができるエンジンの吸気装置を提供することにある。

他方、吸気管にサーモケースを一体に形成し、該サーモケースにサーモスタット収納部と冷却水導入部及びヒータ用冷却水取出部を設けた場合、冷却水温が低いエンジン始動時等の暖機運転時に冷却水の全量をサーモスタットを素通りしてヒータ用冷却水取出部へと流す構成が採用されていたため、暖機運転時にはサーモスタットによって冷却水の熱が直接感知されず、サーモスタットの温度追従性が悪く、その動作に時間遅れが生ずるという問題があった。

従って、本発明の第２の目的とする処は、冷却水量を制御するサーモスタットの温度追従性を高めることができるエンジンの吸気装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、複数の気筒を鉛直線に対して傾斜させた状態で車両の床下に搭載されるエンジンに設けられる装置であって、サージタンクと、該サージタンクと各気筒とを連結する複数の吸気管及び各吸気管を前記エンジンに連結する吸気管フランジを備えた吸気マニホールドを前記エンジンの上部に配設し、前記サージタンクを平面視で気筒列と直交する方向で且つ前記吸気管フランジに対向する位置に配置するとともに、前記吸気管の各上流端を気筒順に平行に並べて前記サージタンクの気筒列方向と平行な側壁に接続する一方、該吸気管の近傍に、冷却水配管及びブローバイガス配管を含む流体配管を配設して成るエンジンの吸気装置において、
前記吸気管のうち気筒列方向中央部に配される中央吸気管の上流端を前記サージタンクの側壁の中央下部に接続し、その外側斜め上方に、気筒列方向端部に配される端部吸気管の上流端を平面視で前記中央吸気管に重ねて接続するとともに、前記ブローバイガス配管の下流端を前記サージタンクの側壁の前記吸気管によって囲まれる部分の上部に接続したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ブローバイガス配管の下流端の前記サージタンクの側壁への接続位置を、前記吸気管の上流開口端中心からの距離が略等しくなる位置としたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記端部吸気管の一方にサーモケースを一体に形成し、該サーモケースにサーモスタット収納部と冷却水導入部及びヒータ用冷却水取出部を設けるとともに、前記冷却水導入部からサーモケース内に導入される冷却水を前記サーモスタット収納部を経由して前記ヒータ用冷却水取出部へと導くための隔壁をサーモケース内に形成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、吸気管のうち気筒列方向中央部に配される中央吸気管の上流端をサージタンクの側壁の中央下部に接続し、その外側斜め上方に、気筒列方向端部に配される端部吸気管の上流端を平面視で前記中央吸気管に重ねて接続したため、サージタンクに複数の吸気管を一列に並べて連結する構成に比べ、吸気マニホールドの気筒列方向の幅を縮小して該吸気マニホールドをエンジンの上部の空間に効率良く配置することができるとともに、端部吸気管の長さが中央吸気管の長さよりも大幅に長くなることがなく、吸気管の等長化を実現することができる。

又、ブローバイガス配管の下流端をサージタンクの側壁の吸気管によって囲まれる部分の上部に接続したため、サージタンクの高さを高くすることなく該サージタンクにブローバイガス配管を接続することができ、ブローバイガス配管をエンジンの上部の空間に効率良く配置してエンジンと車両の床との間に所要のクリアランスを確保することができる。

請求項２記載の発明によれば、ブローバイガス配管の下流端のサージタンクの側壁への接続位置を、吸気管の上流開口端中心からの距離が略等しくなる位置としたため、エンジンからブローバイガスを通ってサージタンクへと戻されるブローバイガスが各吸気管に略均等に分配され、エンジンの安定した運転が可能となる。

請求項３記載の発明によれば、エンジンの暖機運転時等において冷却水がラジエータをバイパスして車室内のヒータへと流される場合においても、冷却水導入部からサーモケース内に導入される冷却水は、隔壁によってサーモスタット収納部を経由するため、サーモスタット導入部に収納されたサーモスタットが冷却水の温度を直接感知して時間遅れなく動作し、その温度追従性が高められる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る吸気装置を備えたエンジンの正面図、図２は同エンジンの平面図、図３は吸気マニホールドの一部を破断した平面図、図４は同吸気マニホールドの側面図（図３の矢視Ａ方向の図）、図５は図３のＢ−Ｂ線断面図である。

図１に示すように、車両のフロアＦＬの下方にはエンジン１が気筒を鉛直線Ｍに対して傾斜させた状態でマウントメンバ５０上に搭載されている。ここで、正面視略Ｕ字状の前記マウントメンバ５０は、車両の左右に車体前後方向（図１の紙面垂直方向）に配された左右のサイドメンバ５１にその両端が取り付けられており、このマウントメンバ５０上に左右のマウントゴム５２（図１には一方のみ図示）を介して搭載されている。

ここで、エンジン１は、４つの気筒を車体前後方向（図２の左右方向）に並設して成る直列４気筒エンジンであって、図１に示すように、４つの気筒は、そのシリンダ軸線Ｌが正面視（クランク軸方向視）で鉛直線Ｍに対して図示の角度θだけ車両の左側（図１の右側）に傾斜している。

そして、図１に示すように、エンジン１の下部にはオイルパン２が配置されており、エンジン１の前面側には、エンジン１の動力の一部で駆動される補機としてのウォータポンプ３、空調用コンプレッサ４及びオルタネータ５が配されている。ここで、車体前後方向に延びるクランク軸６の前端部には大小異径の２段の駆動プーリ７，８が結着され、前記ウォータポンプ３、空調用コンプレッサ４及びオルタネータ５の各入力軸端には小径の従動プーリ９，１０，１１がそれぞれ結着されている。そして、小径側の駆動プーリ８と前記従動プーリ９，１０との間には無端状の駆動ベルト１２が巻装され、大径側の駆動プーリ７と前記従動プーリ１１との間には無端状の駆動ベルト１３が巻装されており、クランク軸６の回転は、小径側の駆動プーリ８及び駆動ベルト１２を経て従動プーリ９，１０に伝達されてウォータポンプ３と空調用コンプレッサ４が駆動されるとともに、大径側の駆動プーリ７及び駆動ベルト１３を経て従動プーリ１１に伝達されてオルタネータ５が駆動される。

又、図示しないが、エンジン１の前方の車両前面にはラジエータが配置され、エンジン１の後部にはトランスミッションが取り付けられており、クランク軸６の回転はトランスミッションによって変速されて後輪に伝達される。尚、図２に示すように、エンジン１の左側部からは排気マニホールド１４が車体後方に向かって導出している。

次に、本発明に係る吸気装置の構成について説明する。

エンジン１の上部には、吸気装置を構成する吸気マニホールド１５が配設されており、この吸気マニホールド１５は、矩形ボックス状のサージタンク１６と、該サージタンク１６と４つの各気筒とを連結する４本の吸気管１７，１８，１９，２０と、各吸気管１７〜２０をエンジン１に連結するプレート状の吸気管フランジ２１とを一体化して構成されている。

上記サージタンク１６は、図２に示すように、平面視で気筒列と直交する方向（車幅方向）で且つ前記吸気管フランジ２１に対向する位置（エンジン１の上部の右側位置）に配置されており、エンジン１に取り付けられる前記吸気管フランジ２１には４本の前記吸気管１７〜２０の下流端が気筒順に車体前後方向に略等間隔に並べられて接続されており、これらの吸気管１７〜２０の下流端は、エンジン１の各気筒（車体前方のものから順に番号「＃１」、「＃２」、「＃３」、「＃４」を付す）の吸気通路（不図示）にそれぞれ接続されている。

４本の吸気管１７，１８，１９，２０を車体前方のものから順に第１〜第４吸気管（＃１気筒〜＃４気筒に接続される吸気管）とする場合、中央の２本の第２及び第３吸気管１８，１９を「中央吸気管」と称し、その両側の端部に配される２本の第１及び第４吸気管１７，２０を「端部吸気管」と称することとする。

而して、中央吸気管である第２及び第３吸気管１８，１９は、平面視では図３に示すように吸気管フランジ２１からサージタンク１６に向かって互いに略平行にストレートに延びており、側面視では図４に示すように吸気管フランジ２１から逆Ｕ字状に折り曲げられた後に略水平に延び、その上流端は、図５に示すように、サージタンク１６の気筒列方向と平行な側壁１６ａの中央下部に車体前後方向（図５の左右方向）に並んで接続されている。

他方、端部吸気管である第１及び第４吸気管１７，２０は、平面視では図３に示すように吸気管フランジ２１から互いに近づく方向に折り曲げられた後に第２及び第３吸気管１８，１９の斜め上方をサージタンク１６に向かってストレートに延び、側面視では図４に示すように吸気管フランジ２１から円弧状に曲げられて上方へ立ち上がった後にサージタンク１６に向かって略水平にストレートに延び、その上流端は、図５に示すように、サージタンク１６の側壁１６ａの第２及び第３吸気管１８，１９のサージタンク１６への接続部の外側斜め上方に、平面視で第２及び第３吸気管１８，１９に重ねて接続されている。

上述のように第１〜第４吸気管１７〜２０の各上流端を図５に示すような位置関係をもってサージタンク１６の側壁１６ａに接続したため、サージタンク１６の側壁１６ａには吸気管１７〜２０によって囲まれる空間Ｓが形成されることなり、本実施の形態では、サージタンク１６の側壁１６ａの空間Ｓの幅方向中央上部にガス導入部（ユニオン）２２が接続されている。

ところで、エンジン１のクランク室に漏れ出た未燃ガスであるブローバイガスは、図２に示すように、ＰＣＶバルブ２３からブローバイガス配管２４を通ってサージタンク１６に戻されるが、ブローバイガス配管２４は、エンジン１のシリンダヘッドカバー１Ａの車体前端部に取り付けられた前記ＰＣＶバルブ２３から延びて車体後方へ折り曲げられた後、エンジン１の上方の第２吸気管１８と第３吸気管１９の間をサージタンク１６に向かって略水平に横方向に延び、その下流端は前記ガス導入部２２に接続されている。

而して、ブローバイガス配管２４の下流端が接続されるガス導入部２２が前述のようにサージタンク１６の側壁の吸気管１７〜２０によって囲まれる空間Ｓの上部に取り付けられているため、該ガス導入部２２のサージタンク１６への開口部（ブローバイガスの導入口）から各吸気管１７〜２０の上流開口端中心までの距離ａを略等しく設定することができる。

又、図１及び図２に示すように、サージタンク１６の他方の側壁１６ｂにはスロットルボディ２５が接続されており、このスロットルボディ２５は、不図示のエアクリーナに接続されている。

更に、図２〜図４に示すように、吸気マニホールド１４の一方の端部吸気管である第１吸気管１７の吸気管フランジ２１の近傍にはサーモケース２６が一体に形成されている。このサーモケース２６には、サーモスタット収納部２６Ａと冷却水導入部２６Ｂ及びヒータ用冷却水取出部（ユニオン）２６Ｃが設けられており、サーモスタット収納部２６Ａには、冷却水温によって冷却水の流れを制御するための不図示のサーモスタットが収納されている。

ところで、図２に示すように、エンジン１のシリンダヘッド１Ｂの後端部からは冷却水配管２７が車体後方に向かって延びており、この冷却水配管２７は、直角に折り曲げられて吸気マニホールド１５の吸気管１７〜２０の下方を車体前方に向かってストレートに延び、その端部は前記サーモケース２６の冷却水導入部２６Ｂに接続されている。

又、サーモケース２６の前記ヒータ用冷却水取出部（ユニオン）２６Ｃは、車室内の不図示のヒータに接続されており、前記サーモスタットは、不図示のラジエータに接続されている。尚、サーモスタットは、冷却水温が設定値よりも低いときに閉じて冷却水の全量をヒータ用冷却水取出部２６Ｃへと流すバルブが設けられている。

而して、本実施の形態では、図３に示すように、サーモケース２６の内部には、冷却水導入部２６Ｂからサーモケース２６内に導入される冷却水をサーモスタット収納部２６Ａを経由してヒータ用冷却水取出部２６Ｃへと導くための隔壁２６ａが一体に形成されている。

以上のように構成された吸気装置においては、エンジン１に発生するクランキング負圧に引かれて新気が不図示のエアクリーナにて浄化され後にスロットルボディ２５を経てサージタンク１６内に導入されるとともに、エンジン１のクランクケース内に漏れ出たブローバイガスがＰＣＶバルブ２３からブローバイガス配管２４を通ってサージタンク１６内に戻される。

そして、サージタンク１６内に導入された新気は、ブローバイガスと共に各吸気管１７〜２０をエンジン１に向かって流れ、この新気に不図示のインジェクタから燃料が噴射されることによって所定の空燃比（Ａ／Ｆ）の混合気が形成され、この混合気が各気筒のシリンダ燃焼室での燃焼に供される。

又、前記ウォータポンプ３によってエンジン１内を冷却水が循環せしめられ、この冷却水によってエンジン１の各部が冷却される。そして、エンジン１の各部の冷却に供されて温度が上昇した冷却水は、エンジン１から冷却水配管２７を通ってサーモケース２６へと導入される。

サーモケース２６内には、冷却水導入部２６Ｂから冷却水が導入されるが、この冷却水の温度が低い暖機運転時等においてはサーモスタットのバルブが閉じ、冷却水は、不図示のラジエータをバイパスしてその全量がヒータ用冷却水取出部２６Ｃへと流れて車室内のヒータへと供給されて車室の暖房に供される。この場合、サーモケース２６内には前述のように隔壁２６ａが形成されているため、冷却水は、サーモスタット収納部２６Ａを素通りしてそのままヒータ用冷却水取出部２６Ｃへと流れることがなく、図３に矢印にて示すように、必ずサーモスタット収納部２６Ａを経由してヒータ用冷却水取出部２６Ｃへと流れる。このため、サーモスタット収納部２６Ａに収納されたサーモスタットは、冷却水の温度を直接感知して動作し、その温度追従性が高められ、冷却水の流れがその温度に応じて迅速且つ適正に制御される。

尚、冷却水の温度が上昇して設定値を超えると、サーモスタットのバルブが開いて冷却水の一部がラジエータに導かれ、ラジエータでの放熱によって冷却水が冷却される。

以上において、本発明に係る吸気装置によれば、吸気マニホールド１５の吸気管１７〜２０のうち気筒列方向中央部に配される中央吸気管としての第２及び第３吸気管１８，１９の上流端をサージタンク１６の側壁１６ａの中央下部に接続し、その外側斜め上方に、気筒列方向端部に配される端部吸気管として第１及び第４吸気管１７，２０の上流端を平面視で前記第２及び第３吸気管１８，１９に重ねて接続したため、サージタンクに複数の吸気管を一列に並べて連結する従来の構成に比べ、吸気マニホールド１５の気筒列方向の幅を縮小して該吸気マニホールド１５をエンジン１の上部の空間に効率良く配置することができるとともに、端部吸気管である第１及び第４吸気管１７，２０の長さが中央吸気管である第２及び第３吸気管１８，１９の長さよりも大幅に長くなることがなく、吸気管１７〜２０の等長化を実現し、吸気慣性効果を有効に利用してエンジン１の出力向上を図ることができる。

又、本発明に係る吸気装置においては、ブローバイガス配管２４の下流端が接続されるガス導入部２２をサージタンク１６の側壁１６ａの吸気管１７〜２０によって囲まれる空間Ｓの上部に接続したため、サージタンク１６の高さを高くすることなく該サージタンク１６にブローバイガス配管２４を接続することができ、図５に示すように、ブローバイガス配管２４をエンジン１の上部に車両のフロアＦＬとの間に形成される空間に効率良く配置してエンジン１と車両のフロアＦＬとの間に所要のクリアランスδを確保することができる。

更に、図５に示すように、ガス導入部２２のサージタンク１６への開口部（ブローバイガスの導入口）から各吸気管１７〜２０の上流開口端中心までの距離ａを略等しく設定することができるため、エンジン１からブローバイガス配管２４を通ってサージタンク１６へと戻されるブローバイガスが各吸気管１７〜２０に略均等に分配され、エンジン１の安定した運転が可能となる。

尚、以上は本発明を特に直列４気筒エンジンに対して適用した形態について説明したが、本発明は、複数の気筒を鉛直線に対して傾斜させた状態で車両の床下に搭載されるエンジン全般に適用可能であって、その気筒数は問わない。

本発明に係る吸気装置を備えたエンジンの正面図である。本発明に係る吸気装置を備えたエンジンの平面図である。本発明に係る吸気装置の吸気マニホールドの一部を破断した平面図である。本発明に係る吸気装置の吸気マニホールドの側面図（図３の矢視Ａ方向の図）である。図３のＢ−Ｂ線断面図である。従来の吸気装置の吸気マニホールドの平面図である。図６のＣ−Ｃ線断面図である。

符号の説明

１エンジン
１Ａシリンダヘッドカバー
１Ｂシリンダヘッド
２オイルパン
３ウォータポンプ
４空調用コンプレッサ
５オルタネータ
６クランク軸
７，８駆動プーリ
９〜１１従動プーリ
１２，１３駆動ベルト
１４排気マニホールド
１５吸気マニホールド
１６サージタンク
１６ａ，１６ｂサージタンクの側壁
１７〜２０吸気管
２１吸気管フランジ
２２ガス導入部
２３ＰＣＶバルブ
２４ブローバイガス配管
２５スロットルボディ
２６サーモケース
２６Ａサーモスタット収納部
２６Ｂ冷却水導入部
２６Ｃヒータ用冷却水取出部
２６ａ隔壁
２７冷却水配管
５０マウントメンバ
５１サイドメンバ
５２マウントゴム
ＦＬ車両のフロア
Ｌ気筒のシリンダ軸線
Ｍ鉛直線
Ｓ空間
θ 気筒の傾斜角
δ クリアランス

Claims

複数の気筒を鉛直線に対して傾斜させた状態で車両の床下に搭載されるエンジンに設けられる装置であって、サージタンクと、該サージタンクと各気筒とを連結する複数の吸気管及び各吸気管を前記エンジンに連結する吸気管フランジを備えた吸気マニホールドを前記エンジンの上部に配設し、前記サージタンクを平面視で気筒列と直交する方向で且つ前記吸気管フランジに対向する位置に配置するとともに、前記吸気管の各上流端を気筒順に平行に並べて前記サージタンクの気筒列方向と平行な側壁に接続する一方、該吸気管の近傍に、冷却水配管及びブローバイガス配管を含む流体配管を配設して成るエンジンの吸気装置において、
前記吸気管のうち気筒列方向中央部に配される中央吸気管の上流端を前記サージタンクの側壁の中央下部に接続し、その外側斜め上方に、気筒列方向端部に配される端部吸気管の上流端を平面視で前記中央吸気管に重ねて接続するとともに、前記ブローバイガス配管の下流端を前記サージタンクの側壁の前記吸気管によって囲まれる部分の上部に接続したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
前記ブローバイガス配管の下流端の前記サージタンクの側壁への接続位置を、前記吸気管の上流開口端中心からの距離が略等しくなる位置としたことを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸気装置。
前記端部吸気管の一方にサーモケースを一体に形成し、該サーモケースにサーモスタット収納部と冷却水導入部及びヒータ用冷却水取出部を設けるとともに、前記冷却水導入部からサーモケース内に導入される冷却水を前記サーモスタット収納部を経由して前記ヒータ用冷却水取出部へと導くための隔壁をサーモケース内に形成したことを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの吸気装置。