JP2008208771A - インテークマニホールドのガス供給管取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス供給管をサージタンク部に挿入して各種ガスを吸気に混合する場合に、ガス供給管を薄肉化して外径を小さくすることによって吸気の流れに対する抵抗を低くしながら、ガス供給管の破損を防止する。
【解決手段】インテークマニホールドのサージタンク部の壁部に、吸気を取り入れる吸気取入孔１６と、ガス供給管３のガス流れ方向下流側をへ挿入するための挿入孔とを形成する。サージタンク部の内部には、ガス供給管３を支える支持部材４を設ける。ガス供給管３をサージタンク部の挿入孔から内部に挿入した状態で支持部材４により支えるとともに、ガス供給管３のガス流れ方向上流側をサージタンク部の壁部に固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＥＧＲガスやブローバイガス、燃料蒸気ガス等を内燃機関の吸気系に供給するためのガス供給管を、インテークマニホールドに取り付けるようにしたインテークマニホールドのガス供給管取付構造に関する。

従来より、例えば、特許文献１に開示されているように、インテークマニホールドは、複数の吸気パイプ部と、該吸気パイプ部の上流端が接続されたサージタンク部とを備えている。サージタンク部の壁部には、ガス供給管のガス流れ方向下流側をサージタンク部の内部に挿入するための挿入孔が形成されている。このガス供給管は、サージタンク部の挿入孔から内部へ挿入された状態で、ガス流れ方向上流端部がサージタンク部の壁部に固定されている。このガス供給管のガス流れ方向上流端部にはＥＧＲ管が接続されている。このＥＧＲ管からガス供給管に流入したガスは、ガス供給管のガス噴出口からサージタンク部の内部に供給されて吸気に混合した後、各吸気パイプ部に分流して内燃機関の各気筒に流入する。
特開平１０−１３１８１３号公報

ところが、特許文献１のようにサージタンク部の内部にガス供給管を挿入するようにした場合には、ガス供給管から噴出したガスの吸気への混合を促進するためにガス供給管を吸気の主流やその近傍に配置する必要が生じるので、ガス供給管が吸気の流れに対し抵抗となることは避けられない。この抵抗を低減するために、ガス供給管の肉厚を薄くして外径を小さくすることが考えられるが、このようにした場合には、ガス供給管は、ガス流れ方向上流端部がサージタンク部に固定されているだけで下流端は自由端であるため、吸気の脈動や内燃機関の振動等に耐え得るだけの強度を確保するのが難しく、ガス供給管の破損を招く虞れがある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガス供給管をサージタンク部に挿入した状態で固定して各種ガスを吸気に混合する場合に、ガス供給管を薄肉化して外径を小さくすることによって吸気の流れに対する抵抗の低減を図りながら、ガス供給管の破損を防止できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、サージタンク部の内部においてガス供給管を支えるようにした。

具体的には、請求項１の発明では、複数の吸気パイプ部と、該吸気パイプ部の上流端が接続されたサージタンク部とを有するインテークマニホールドに、吸気へ混合するガスを供給するガス供給管を取り付けるように構成されたインテークマニホールドのガス供給管取付構造において、上記サージタンク部の壁部には、吸気を取り入れる吸気取入孔と、上記ガス供給管のガス流れ方向下流側を上記サージタンク部内へ挿入するための挿入孔とが形成され、上記サージタンク部の内部には、上記ガス供給管の任意の位置を支える支持手段が設けられ、上記ガス供給管は、上記サージタンク部の挿入孔から内部に挿入された状態で、上記支持手段により支えられるとともに、ガス流れ方向上流側が該サージタンク部の壁部に固定されている構成とする。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、支持手段は、ガス供給管に固定される固定部と、該固定部からサージタンク部の内面へ向かって延びる支持部とを備え、上記サージタンク部の内面には、上記支持部の末端側が嵌る嵌合部が設けられている構成とする。

請求項３の発明では、請求項１の発明において、ガス供給管は、サージタンク部の内部で複数の吸気パイプ部の上流端が並ぶ方向に延びるように形成されるとともに、各吸気パイプ部の上流端に対向するように開口した複数のガス噴出口を有している構成とする。

請求項１の発明によれば、サージタンク部の内部に、ガス供給管の任意の位置を支える支持手段を設けたので、ガス供給管の薄肉化によって外径を小さくして吸気の流れに対する抵抗の低減を図るようにした場合に、ガス供給管の破損を防止することができる。

請求項２の発明によれば、支持手段の固定部をガス供給管に固定した状態で、支持部の末端側をサージタンク部の嵌合部に嵌めることで、ガス供給管をサージタンク部の内部で確実に支えることができる。

請求項３の発明によれば、ガス供給管が、各吸気パイプ部の上流端に対向するガス噴出口を有しているので、ガスの各吸気パイプ部への分流性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係るインテークマニホールドのガス供給管取付構造が適用された吸気装置１を示すものである。この吸気装置１は、自動車に搭載される直列４気筒型のエンジン（図示せず）に装着されるもので、インテークマニホールド２と、インテークマニホールド２の内部にＥＧＲガスを供給するガス供給管３と、ガス供給管３を支える支持手段を構成する支持部材４（図２及び図３に示す）とを備えている。

上記インテークマニホールド２は、４本の吸気パイプ部１０、１０、…と、該吸気パイプ部１０、１０、…の上流端部が接続されたサージタンク部１１とが一体化されたサージタンク一体型インテークマニホールドである。４本の吸気パイプ部１０、１０、…は、エンジンの気筒列方向に並ぶように所定の間隔をあけて配置されている。吸気パイプ部１０、１０、…の中途部には、略直角に折り曲げられた屈曲部が形成されている。吸気パイプ部１０、１０、…の下流端部には、フランジ１３が一体に設けられている。このフランジ１３によって吸気パイプ部１０、１０、…の下流端部同士が連結されている。フランジ１３には、複数の締結孔１３ａが形成され、各締結孔１３ａには、カラー１４が嵌め込まれている。このカラー１４にボルト等（図示せず）を挿通してエンジンのシリンダヘッドのねじ孔に螺合させることで、吸気装置１がエンジンに固定されるようになっている。

上記サージタンク部１１は、吸気パイプ部１０、１０、…の並ぶ方向（図１の左右方向）に長い筒状をなしている。サージタンク部１１の長手方向一側（図１及び図４の左側）の端壁部には、図２及び図４に示すように、サージタンク部１１の内部に吸気を取り入れるための吸気取入孔１６が形成され、この吸気取入孔１６の周縁部には、サージタンク部１１の中心線に沿って該サージタンク部１１の外方へ延びる管状部１８がサージタンク部１１の内部に連通するように設けられている。管状部１８のサージタンク部１１と反対側の端部には、フランジ２０が一体に設けられている。このフランジ２０には、複数の締結孔２０ａ、２０ａ、…が形成されている。図示しないが、各締結孔２０ａにボルト等を挿通してスロットルボディのねじ孔に螺合させることで、スロットルボディがインテークマニホールド２に固定されるようになっている。

また、サージタンク部１１の長手方向他側（図１及び図４の右側）の端壁部には、図４に示すように、ガス供給管３をサージタンク部１１の内部に挿入するための挿入孔２２が形成されている。挿入孔２２の周縁部には、サージタンク部１１の中心線に沿って該サージタンク部１１の外方へ突出する筒状部２４がサージタンク部１１に連通するように設けられている。この筒状部２４と上記管状部１８との中心線は、同一直線上に位置している。

上記筒状部２４の内面には、挿入孔２２よりも拡径した第１拡径部２４ａと、第１拡径部２４ａよりも拡径した第２拡径部２４ｂとがサージタンク部１１の外方へ向かって順に設けられている。これら第１拡径部２４ａと第２拡径部２４ｂとの境界部分に形成されている段差部は、後述するガス供給パイプ３を溶着するためのタンク側溶着部２６とされている。

上記インテークマニホールド２は、図１の上下方向、即ち吸気パイプ部１０、１０、…の径方向に２つに分割され、図１の上側に位置する第１分割体３０と下側に位置する第２分割体３２とを組み合わせて構成されている。これら第１分割体３０及び第２分割体３２は、樹脂材を成形してなるものであり、両分割体３０、３２の接合面が周知の振動溶着法によって溶着されている。図１の符号Ｌは、第１分割体３０と第２分割体３２との分割ラインである。

上記第１分割体３０は、サージタンク部１１の管状部１８及び筒状部２４よりも上側部分（図１の上側に位置する部分）と、吸気パイプ部１０、１０、…の上側部分とが一体成形されてなるものである。一方、第２分割体３２は、サージタンク部１１の管状部１８及び筒状部２４を含む下側部分（図１の下側に位置する部分）と、吸気パイプ部１０、１０、…の下側部分とが一体成形されてなるものである。従って、吸気パイプ部１０、１０、…のフランジ１３は、第２分割体３２に一体成形されることになる。また、第２分割体３２は、第１分割体３０よりも大型となっている。

図４に示すように、上記ガス供給管３は、サージタンク部１１の中心線方向に沿って直線状に延びており、先端側であるガス流れ下流側へ行くほど外径が僅かに小さくなるテーパー形状をなしている。ガス供給管３の基端部（ガス流れ上流端部）には、ＥＧＲ管Ａが接続される接続部３ａが設けられている。この接続部３ａの外周面には、図５にも示すように、周方向に延びる突条部３ｂが形成されている。ガス供給管３の先端部は、図２示すように、サージタンク部１１の内部において上記吸気取入孔１６の中心部近傍に位置している。つまり、ガス供給管３の先端部は、吸気取入孔１６からサージタンク部１１に流入してくる吸気の主流にぶつかるように位置付けられている。また、ガス供給管３の周壁部は、吸気パイプ部１０、１０、…の上流端に対向している。

上記ガス供給管３の先端部には、図５に示すように、ガス噴出口３ｃが開口している。また、ガス供給管３の接続部３ａ寄りの部位には、円形のフランジ３ｄが形成されている。図１や図４に示すように、このフランジ３ｄが上記インテークマニホールド２の筒状部２４の端部に全周に亘って接触するようになっている。

図５に示すように、上記ガス供給管３のフランジ３ｄよりも先端側の部位には、ガス供給管３の先端部よりも大径の大径部３ｅが形成されている。この大径部３ｅと上記フランジ３ｄとは一体化している。大径部３ｅの外径は、フランジ３ｄの外径よりも小さく、かつ、図４に示すように、筒状部２４の第２拡径部２４ｂの内径よりも小さく設定されている。図５に示すように、大径部３ｅにおけるガス供給管３の先端側の部位が、上記筒状部２４のタンク側溶着部２６に溶着される供給管側溶着部３ｆとされている。また、ガス供給管３の大径部３ｅよりも先端側の外径は、上記挿入孔２２の内径と略同じか、若干小さめに設定されている。

また、図２に示すように、上記支持部材４は、第２分割体３２の内部に配設されている。支持部材４は、図３にも示すように、ガス供給管３の先端部が挿入される環部４２と、環部４２の外周面から半径方向に互いに逆向きに延びる一対の支持部４４、４４とで構成されている。環部４２の外周面は、吸気流れ方向上流側へ向かって縮径するように形成されている。また、図４に示すように、環部４２の内周面には、ガス供給管３の先端部が嵌入する嵌入部４２ａが形成されている。ガス供給管３の先端部が嵌入部４２ａに嵌入した状態で、環部４２がガス供給管３にがたつきなく固定されるようになっている。環部４２における嵌入部４２ａ以外の部分の内径は、上記ガス供給管３の先端部の内径と略同じに設定され、ガス供給管３の内周面と環部４２の内周面とが連続するようになっている。また、支持部４４は、図３に示すように、柱状をなしており、その延びる方向と直交する方向の断面形状は、吸気流れ上流側へ行くほど細くなるクサビ形状となっている。

図２に示すように、上記第２分割体３２の内面には、吸気取入孔１６の周縁部に上記支持部４４の末端側（先端側）がそれぞれ嵌る２つの嵌合凹部３２ａが形成されている。これら嵌合凹部３２ａのうち、図２の上側に位置する嵌合凹部３２ａは、第２分割体３２の接合面に亘って形成されている。これにより、一方の支持部４４の末端部が第２分割体３２の接合面と同一面上に位置するようになっており、この末端部が第１分割体３０に溶着されるようになっている。図示しないが、他方の嵌合凹部は、一方の嵌合凹部３２ａに対し、吸気取入孔１６の径方向について反対側（図２の下側）に位置している。

次に、上記インテークマニホールド２にガス供給管３を取り付ける要領について説明する。まず、樹脂材を射出成形して、インテークマニホールド２の第１及び第２分割体３０、３２、ガス供給管３及び支持部材４を得る。そして、ガス供給管３を、その先端側から第２分割体３２の筒状部２４及び挿入孔２２に挿入していく。一方、支持部材４の支持部４４、４４の末端側を第２分割体３２の嵌合凹部３２ａに嵌めて、支持部材４を第２分割体３２に固定しておく。

次いで、図示しないが、超音波溶着機の治具及びホーンに第２分割体３２及びガス供給管３をそれぞれセットする。セット後、供給管側溶着部３ｆを第２分割体３２のタンク側溶着部２６に押し付けながら、ガス供給管を振動させることにより、両溶着部３ｆ、２６を溶融させる。そして、ガス供給管３のフランジ３ｄが筒状部２４の端部に当接した状態で振動を停止させると、両溶着部３ｆ、２６が固化して溶着された状態になる。この溶着の過程において、ガス供給管３の先端部が支持部材４の環部４２の嵌入部４２ａに嵌入する。これにより、ガス供給管３の先端部が第２分割体３２に支えられた状態になる。また、超音波溶着法を用いることで、ガス供給管３の全周をシールすることが可能である。

そして、図示しないが、振動溶着機の治具に第１分割体３０及び第２分割体３２をセットし、両分割体３０、３２の接合面を合わせて一方を他方に対し振動させ、両分割体３０、３２を溶着する。このときに、支持部材４の支持部４４の末端部が第１分割体３０に溶着される。

次に、上記ガス供給管３が取り付けられたインテークマニホールド２をエンジンに装着した場合について説明する。上記ガス供給管３の接続部３ａには、ＥＧＲ管Ａが接続されている。ＥＧＲ管Ａからガス供給管３に流入したＥＧＲガスは、ガス供給管３を先端側へ流れてガス噴出口３ｃから環部４２を通ってサージタンク部１１の吸気取入孔１６近傍に噴出する。このようにガス噴出口３ｃから吸気取入孔１６近傍にガスを噴出させることで、ガスの流れを、吸気取入孔１６からサージタンク部１１へ流れ込む吸気の主流にぶつけることができ、ガスが吸気によく混合するようになる。このガスが混合した吸気が各吸気パイプ部１０、１０、…を通ってエンジンの気筒に流入する。

このとき、上記サージタンク部１１の内部には吸気の脈動が生じており、また、エンジンの振動等がインテークマニホールド２を介してガス供給管３に伝達している。これらのことによってガス供給管３には加振力が作用するが、ガス供給管３の先端部がサージタンク部１１の内部において支持部材４により支えられているので、ガス供給管３を薄肉化した場合にガス供給管３の破損が防止される。

以上説明したように、この実施形態１に係るインテークマニホールドのガス供給管取付構造によれば、ガス供給管３の先端部をサージタンク部１１の内部で支えるようにしたので、ガス供給管３を薄肉化して外径を小さくすることによって吸気の流れに対する抵抗の低減を図った場合に、ガス供給管３の破損を防止することができる。

また、支持部材４の環部４２をガス供給管３に固定した状態で、該環部４２から延びる支持部４４、４４の末端側をサージタンク部１１の嵌合部３２ａに嵌めるようにしたので、ガス供給管３をサージタンク部１１の内部において確実に支えることができる。尚、上記支持部４４、４４の数は、２つに限られるものではなく、任意の数にすることができる。

また、上記実施形態１では、ガス供給管３の先端部を支持部材４で支えるようにしているが、これに限らず、図６〜図８に示す変形例１のように、ガス供給管３の中間部を支持部材５０で支えるようにしてもよい。この変形例１では、隣接する吸気パイプ部１０、１０の間に支持部材５０が配置されている。この支持部材５０の環部５１の内径は、ガス供給管３外径よりも小さめに設定され、嵌め合いがきつくなっている。符号３２ｂは、支持部材５０の支持部５２、５２が嵌る嵌合凹部である。また、支持部材５０の位置は上記の位置に限られるものではなく、任意の位置に設定することができる。尚、支持部５２、５２の数は、２つに限られるものではなく、任意の数にすることができる。

また、上記実施形態１では、ガス供給管３の先端部にガス噴出口３ｃを１つだけ形成しているが、例えば、図９〜図１１に示す変形例２のように、４つのガス噴出口３ｃ、３ｃ、…をガス供給管３の周壁部に形成してもよい。この変形例２では、支持部材４の環部４２に、ガス供給管３の先端部を覆うように閉塞部４２ｂが設けられている。閉塞部４２ｂは、吸気流れ方向上流側へ向けて尖った先鋭形状とされている。また、ガス噴出口３ｃは、各吸気パイプ部１０の上流端に対向するように開口している。この変形例２では、各ガス噴出口３ｃから噴出したガスを、サージタンク部１１から各吸気パイプ部１０に流入する吸気に乗せて各吸気パイプ部１０に流入させることができ、ガスの各吸気パイプ部１０への分流性をより一層向上させることができる。

また、上記変形例２では、４つのガス噴出口３ｃ、３ｃ、…を吸気パイプ部１０、１０、…の上流端に対向するように設けているが、これに限らず、ガス噴出口３ｃを、ガス供給管３の閉塞部４２ｂ近傍の周壁部に形成することもできる。

尚、ガス供給管３を流れるガスに水蒸気が多く含まれている場合には、冬場、エンジン停止後、水蒸気がガス供給管３の内部で水滴化して凍結する虞れがあるため、ガス噴出口３ｃをガス供給管３の周壁部の下側に開口するように形成して、水滴が排出されるようにすることが望ましい。

《発明の実施形態２》
図１２は、本発明の実施形態２に係るインテークマニホールドのガス供給管取付構造が適用された吸気装置１を示すものである。この実施形態２の吸気装置１は、実施形態１のものに対し、吸気取入孔１６の形成位置と、ガス供給管３を支える構造が異なるだけで、他の部分は同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分について詳細に説明する。

すなわち、インテークマニホールド２のサージタンク部１１の周壁部には、図１３に示すように、吸気パイプ部１０の上流端に対向する箇所に吸気取入孔１６が形成されている。この吸気取入孔１６の周縁部には、実施形態１と同様に管状部１８が形成され、管状部１８にはフランジ２０が形成されている。

サージタンク部１１の筒状部２４と反対側の端壁部の中心部近傍には、ガス供給管３の先端部を支えるための２つの突出部６０、６０がサージタンク部１１の内部へ向けて突設されている。突出部６０、６０は、ガス供給管３の先端部の外周面に沿うように形成されたリブ形状とされ、ガス供給管３の周方向に間隔をあけて２つ設けられている。これら突出部６０、６０は、本発明の支持手段を構成するものである。尚、突出部６０、６０の数は、２つに限られるものではない。

ガス供給管３の周壁部には、上記実施形態１の変形例２と同様に４つのガス噴出口３ｃが形成されている。また、ガス供給管３の先端部は、突出部６０、６０によって支えられた状態でサージタンク部１１の端壁部に接触して閉塞されるようになっている。尚、ガス供給管３の先端部とサージタンク部１１の端壁部との間に、ガス供給管３の内部に水滴が溜まった場合にその水滴を排出するための隙間を設けることが望ましい。

したがって、この実施形態２に係るインテークマニホールドのガス供給管取付構造によれば、ガス供給管３の先端部をサージタンク部１１の内部で支えるようにしたので、実施形態１と同様な作用効果を奏することができる。

また、図示しないが、上記実施形態２において、ガス供給管３を挿入するための挿入孔２２をサージタンク部１１の吸気パイプ部１０、１０の間に設け、ガス供給管３をこの挿入孔から吸気取入孔１６へ向けて挿入するようにしてもよい。この場合には、実施形態１と同様な支持部材４によりガス供給管３を支持することが可能である。

また、上記実施形態１、２では、直列４気筒型のエンジンに装着される吸気装置１に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、例えば、水平対向型やＶ型のエンジンに装着される吸気装置１に本発明を適用することも可能である。

また、上記実施形態１、２では、吸気に混合するガスがＥＧＲガスである場合について説明したが、本発明は、ブローバイガスや、燃料蒸気ガス（パージガス）等を吸気に混合する場合にも適用することができる。

また、上記実施形態１、２では、ガス供給管３の基端部を超音波溶着法によってサージタンク部１１に固定するようにしたが、これに限らず、例えば、ネジ等の締結部材を用いて締結固定するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明に係るインテークマニホールドのガス供給管取付構造は、例えば、自動車用エンジンの吸気装置に適している。

実施形態１に係る吸気装置の斜視図である。 支持部材及びガス供給管が取り付けられた状態の第２分割体の一部を拡大して示す斜視図である。 ガス供給管が挿入された状態の支持部材の斜視図である。 支持部材及びガス供給管が取り付けられた状態の第２分割体の断面図である。 ガス供給管の斜視図である。 実施形態１の変形例１に係る図２相当図である。 実施形態１の変形例１に係る図５相当図である。 実施形態１の変形例１に係る図４相当図である。 実施形態１の変形例２に係る図２相当図である。 実施形態１の変形例２に係る図４相当図である。 実施形態１の変形例２に係る図３相当図である。 実施形態２に係る図１相当図である。 実施形態２に係り、第２分割体の一部を拡大して示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 吸気装置
２ インテークマニホールド
３ ガス供給管
３ｃ ガス噴出口
４ 支持部材（支持手段）
１０ 吸気パイプ部
１１ サージタンク部
１６ 吸気取入孔
２２ 挿入孔
３０ 第１分割体
３２ 第２分割体
３２ａ 嵌合凹部（嵌合部）
５０ 支持部材（支持手段）
６０ 突出部（支持手段）
Ａ ＥＧＲ管

Claims (3)

1. 複数の吸気パイプ部と、該吸気パイプ部の上流端が接続されたサージタンク部とを有するインテークマニホールドに、吸気へ混合するガスを供給するガス供給管を取り付けるように構成されたインテークマニホールドのガス供給管取付構造において、
   上記サージタンク部の壁部には、吸気を取り入れる吸気取入孔と、上記ガス供給管のガス流れ方向下流側を上記サージタンク部内へ挿入するための挿入孔とが形成され、
   上記サージタンク部の内部には、上記ガス供給管の任意の位置を支える支持手段が設けられ、
   上記ガス供給管は、上記サージタンク部の挿入孔から内部に挿入された状態で、上記支持手段により支えられるとともに、ガス流れ方向上流側が該サージタンク部の壁部に固定されていることを特徴とするインテークマニホールドのガス供給管取付構造。
2. 請求項１に記載のインテークマニホールドのガス供給管取付構造において、
   支持手段は、ガス供給管に固定される固定部と、該固定部からサージタンク部の内面へ向かって延びる支持部とを備え、
   上記サージタンク部の内面には、上記支持部の末端側が嵌る嵌合部が設けられていることを特徴とするインテークマニホールドのガス供給管取付構造。
3. 請求項１に記載のインテークマニホールドのガス供給管取付構造において、
   ガス供給管は、サージタンク部の内部で複数の吸気パイプ部の上流端が並ぶ方向に延びるように形成されるとともに、各吸気パイプ部の上流端に対向するように開口した複数のガス噴出口を有していることを特徴とするインテークマニホールドのガス供給管取付構造。

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