JP2008215162A - 車両用エンジン - Google Patents

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Abstract

【課題】正面衝突時の衝撃によるスロットルボディと燃料分配管との干渉を防止すると共に、吸気マニホールドに連通する排気還流通路をコンパクトに配置することができる車両用エンジンを提供する。
【解決手段】気筒列方向が車幅方向に向けられるエンジン本体4と、エンジン本体4の車両前方側面に連結された吸気マニホールド5とを備えた車両用エンジン1であって、共通吸気通路51に連結されたスロットルボディ6と、共通吸気通路51とエンジン本体4との間に配置された燃料分配管33と、車両前後方向に延び、共通吸気通路51をエンジン本体4に対して支持する支持部材70とを備え、支持部材70は、共通吸気通路51とエンジン本体4とを連結する補強ビーム部75b,75cと、EGR管74を内在するEGR部75aと有する。
【選択図】図4

Description

本発明は、車両用エンジンに係り、特に吸気マニホールドの上流側の吸気通路にスロットルボディが連結されると共に排気還流通路が連通する車両用エンジンに関する。
従来、多気筒エンジンが備える吸気マニホールドは、上流側の共通吸気通路と、この共通吸気通路に連通するサージタンクと、このサージタンクから各気筒への吸気ポートに分岐する複数の独立吸気通路とを備えている。そして、共通吸気通路には、スロットルボディが連結され、このスロットルボディの下流側に排気還流通路が連通されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載のエンジンでは、排気還流通路が、共通吸気通路に一体に形成されて排気側に延びており、シリンダヘッドの側壁に合わせ込んで連結されている。また、このエンジンでは、各独立吸気通路にその上方に位置して燃料噴射弁が取り付けられ、吸気ポートから各気筒内へ燃料を噴射するように構成されている。このような構成により、特許文献1に記載のエンジンでは、吸気マニホールドをコンパクトに構成できると共に、排気還流通路を介して共通吸気通路がシリンダヘッドに連結されているので、スロットルボディを取り付けることによる吸気マニホールドの制振性が向上される。
特開2002−106433号公報
しかしながら、上記エンジンでは、共通吸気通路がシリンダヘッドに近接するため、独立吸気通路とシリンダヘッドとの連結部付近で、独立吸気通路とシリンダヘッドとの間に、各燃料噴射弁に燃料を供給する燃料分配管を気筒列方向に延びるように配置するためのスペースが小さくなる。このため、上記吸気マニホールドを備えたエンジンでは、吸気ポートの直下の燃料室に燃料噴射弁の先端を臨ませるように燃料噴射弁を配置する直噴エンジンとして構成することが困難であった。また、上記エンジンを直噴エンジンとして構成し、燃料分配管を上述のように配置できたとしても、メンテナンス時の燃料分配管へのアクセス性が悪くなってしまうという問題があった。
また、上記エンジンを吸気マニホールドがシリンダヘッドよりも車両前側に位置するように横置きにしてエンジンルーム内に搭載すると、車両の正面衝突時には、後退する車両前部との干渉により重量物であるスロットルボディが、それを支持する樹脂製の共通吸気通路から分離してしまうおそれがあった。このとき、上記エンジンを直噴エンジンとして構成していると、スロットルボディが後退し、その後方に配置されている燃料分配管の端部の配管と干渉するおそれがあった。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、正面衝突時の衝撃によるスロットルボディと燃料分配管との干渉を防止すると共に、吸気マニホールドに連通する排気還流通路をコンパクトに配置することができる車両用エンジンを提供することを目的としている。
上記の目的を達成するために、本発明は、気筒列方向を車幅方向に向けて車両のエンジンルームに搭載されるエンジン本体と、このエンジン本体の車両前方の側面に連結され、エンジン本体の車両前側に位置する吸気マニホールドと、を備えた車両用エンジンであって、吸気マニホールドの上流側吸気通路の端部に連結され、エンジン本体の車両側方に位置するスロットルボディと、吸気マニホールドの上流側吸気通路とエンジン本体との間で気筒列方向に延び、エンジン本体の吸気マニホールドの取付部位の下方に取り付けられ、燃料噴射弁に燃料を供給する燃料分配管と、エンジン本体から車両前後方向に延び、吸気マニホールドの上流側吸気通路をエンジン本体に対して支持する支持部材と、を備え、この支持部材は、吸気マニホールドの上流側吸気通路とエンジン本体とを連結する補強ビーム部と、この補強ビーム部とほぼ平行に延び、排気側から吸気マニホールドの上流側吸気通路内に連通されている排気還流用の排気還流通路を内部に有する排気還流通路部とを有することを特徴としている。
このように構成された本発明によれば、吸気マニホールドの上流側吸気通路に重量物であるスロットルボディが取り付けられていても、吸気マニホールドの上流側吸気通路が、支持部材によってエンジン本体に支持されているので、上流側吸気通路をエンジン本体から離間させた状態で安定的に保持することができる。これにより、スロットルボディの制振性が向上される。
また、上記構成によれば、上流側吸気通路をエンジン本体から離間して配置することができるので、燃料分配管をシリンダヘッドと吸気マニホールドの上流側吸気通路との間に配置することができ、エンジンを直噴エンジンとして構成することが容易となる。
また、吸気マニホールドの上流側吸気通路が、車両前後方向に延びる支持部材によりエンジン本体に支持されているので、車両の正面衝突時にスロットルボディが車両後方に後退したとしても、スロットルボディが燃料分配管の端部側に干渉することを防止して、燃料系の保護を図ることができる。
さらに、上記構成によれば、支持部材に排気還流通路が内在されているので、排気還流通路の配置をコンパクトにすることができる。
また、本発明において好ましくは、支持部材は、排気還流通路部の上下方向の両側に補強ビーム部が設けられている。このように構成された本発明によれば、排気還流通路部を補強して支持部材の強度を向上することができる。また、支持部材を全体として上下方向に延びる薄型の構成として車幅方向の寸法を抑制することが可能となるので、エンジンへの取付性を向上させることができる。
また、本発明において好ましくは、支持部材は、排気還流通路部と補強ビーム部とを繋ぐサブビーム部を備え、このサブビーム部は、車両前後方向に離間して複数設けられている。このように構成された本発明によれば、サブビーム部によって排気還流通路部と補強ビーム部とを繋ぐことにより、さらに支持剛性を向上させることができる。また、排気還流通路部,補強ビーム部及びサブビーム部により、排気還流通路部内部の排気還流通路を通過する還流排気の冷却性を向上させることができる。
また、本発明において好ましくは、隣り合うサブビーム部の間は開放されている。このように構成された本発明によれば、隣り合うサブビーム部の間に形成された開口により、さらに周辺空気の流れを促進して冷却性を向上させることができる。
また、本発明において好ましくは、支持部材の一端側は、エンジン本体のシリンダヘッドの車両側方の側面に取り付けられており、排気還流通路は、シリンダヘッド内の排気取出し通路に連通している。このように構成された本発明によれば、還流排気は、シリンダヘッド内の排気通路から側面を通って排気還流通路に入る。これにより、支持部材以外の他の外部配管を省略して、エンジンの構成をコンパクトにすることができる。
また、本発明において好ましくは、支持部材には、EGR弁が取り付けられている。このように構成された本発明によれば、支持部材を有効利用してEGR弁を取り付けることができるので、別途取り付けスペースを確保することを省略することができる。
本発明の車両用エンジンによれば、正面衝突時の衝撃によるスロットルボディと燃料分配管との干渉を防止すると共に、吸気マニホールドに連通する排気還流通路をコンパクトに配置することができる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の車両用エンジンの後方視の正面図、図2は図1のシリンダヘッド付近の拡大図、図3は上方から見た吸気マニホールドの共通吸気通路付近の平面図、図4は吸気マニホールドの共通吸気通路付近の斜視図である。
図1に示すように、エンジン1は、シリンダブロック2及びシリンダブロック2の上部に取り付けられたシリンダヘッド3からなるエンジン本体4と、シリンダヘッド3に取り付けられた吸気マニホールド5及び排気マニホールド(図示せず)等を備えている。
エンジン1は、直列4気筒エンジンであり、気筒列方向が車幅方向を向いてエンジンルーム内に配置されるように構成されており、エンジンルーム内に配置されると、吸気マニホールド5がエンジン本体4の車両前方に位置するようになっている。
図2〜図4に示すように、吸気マニホールド5は、外部から空気を吸込む上流側の共通吸気通路51と、共通吸気通路51が連通するサージタンク52と、サージタンク52から分岐して、シリンダヘッド3の吸気ポートにそれぞれ連通する独立吸気通路53とを備えている。吸気マニホールド5は、樹脂成形にて形成されている。
共通吸気通路51は、管状であり、シリンダヘッド3の車両前方の側面から車両前方に離間して位置している。共通吸気通路51は、シリンダヘッド3の左側面よりも車幅方向外側で車幅方向外側に向かって開口する開口端部51a(図4参照)を有し、この開口端部51aから下方に傾斜しながら車幅方向(気筒列方向)に延びている。開口端部51aにはフランジ51bが形成されており、このフランジ51bにスロットルボディ6が連結されている。スロットルボディ6は、開度を制御して気筒内に送り込む空気量を調整するためのスロットルバルブ6aを有している。
図4に示すように、共通吸気通路51には、排気系から吸気系にEGRガスを還流させるための連通孔51cが形成されている。連通孔51cは、共通吸気通路51の開口端部51a付近、すなわちスロットルボディ6のわずかに下流側に位置しており、共通吸気通路51の車両後方側面に穿設されている。共通吸気通路51の外周には、この連通孔51cに排気還流通路(EGR管)74を連結させるための取付部54が一体に形成されている。
サージタンク52は、共通吸気通路51の下流端に連通しており、シリンダヘッド3の吸気ポートよりも下方に位置している。複数の独立吸気通路53は、このサージタンク52から各気筒に対応して分岐し、並列してそれぞれ上巻き状に上方に延びている。独立吸気通路53の上流端には、シリンダヘッド3への取付部53aが形成されている。取付部53aがシリンダヘッド3の車両前方の側面に取り付けられることにより、吸気マニホールド5はシリンダヘッド3に固定され、各独立吸気通路53の上流端は車幅方向に並ぶシリンダヘッド3の吸気ポートに連通される。なお、吸気マニホールド5は、図示しないステー部材によりサージタンク52付近をエンジン1に支持されている。
エンジン1は、直噴エンジンであり、シリンダヘッド3には、内部の各燃焼室(図示せず)に直接、燃料を噴射するための燃料噴射弁31(図2参照)が図示しない吸気ポートの下方に位置して取り付けられている。この燃料噴射弁31には、図3,図4等に示すように、エンジン後方側に配置した燃料ポンプ(図示せず)によって加圧された燃料が燃料配管32及び燃料分配管33を経由して供給される。
燃料配管32は、燃料ポンプからシリンダヘッド3の後側を配索され、シリンダヘッド3の車両前方の側面付近まで導かれている。詳しくは、燃料配管32の下流端は、吸気マニホールド5の取付部53aよりわずかに下方であって、シリンダヘッド3の車両前方の側面よりもわずかに車両前方に位置する。
この燃料配管32は、下流端が燃料分配管33に連結されている。燃料分配管33は、シリンダヘッド3の車両前方の側面と独立吸気通路53及び共通吸気通路51との間に位置し、吸気マニホールド5の取付部53a付近、すなわち取付部53aよりわずかに下方で気筒列方向に延びている。燃料分配管33は、少なくとも共通吸気通路51と水平方向に重なる高さに配置されている。燃料分配管33は、シリンダヘッド3の車両前方の側面のほぼ全体にわたって延びており、車両左側の端部で燃料配管32から燃料を受け取り、車両右側の端部に向けて気筒列方向に燃料を搬送しつつ、途中で各燃料噴射弁31に向けて分岐し各燃料噴射弁31に燃料を分配している。
図2,図3に示すように、燃料分配管33は、吸気マニホールド5の共通吸気通路51に形成された取付部54よりも車両右側に位置し、次述する支持部材70よりもシリンダヘッド3の車幅方向中央側で燃料配管32と連結されている。また、燃料配管32は、燃料分配管33との連結部から支持部材70と並行して車両後方に延びている。
次に、吸気マニホールド5の共通吸気通路51とシリンダヘッド3とを車両前後方向に連結して、共通吸気通路51を支持する支持部材70について説明する。
図5に支持部材70の斜視図を示す。支持部材70は、所定の剛性を有する構造体であり、吸気マニホールド5の取付部54に連結するための前側連結部71と、前側連結部71から車両後方に延びるビーム部72と、ビーム部72の後端に連結されシリンダヘッド3に連結するための後側連結部73と、EGR管74を有している。支持部材70は、アルミニウム鋳造にて形成されたものであり、内部にEGR管74が鋳ぐるみされて一体となっている。
前側連結部71は、車両前方から見て外形ほぼ菱形をなす部材であり、この菱形形状の長手方向の両頂部に車両前後方向に貫通するネジ孔71aが穿設されており、ネジ(図示せず)を車両前後方向に挿入して吸気マニホールド5の取付部54にネジ留め可能となっている。
また、前側連結部71の中央部には、EGR管74が車両前方に所定長さだけ突出するように固定されている。
ビーム部72は、EGR管74の外周を包み車両前後方向に延びる排気還流通路部(EGR部)75aと、EGR部75aを挟んで上下両側でEGR管74とほぼ平行に延びる補強ビーム部75b,75cと、EGR部75aと補強ビーム部75b,75cとの間を上下方向に繋ぐ複数のサブビーム部76とを備えている。
なお、本明細書で「車両前後方向」,「車幅方向」とは厳密に水平方向を意味するものではなく、また「上下方向」とは厳密に鉛直方向を意味するものではなく、これらから所定角度内で傾斜することを含むものである。
補強ビーム部75b,75cは、EGR部75aの上下両側に離間してEGR部75aに対して対称な位置に設けられており、それぞれ前側連結部71の長手方向の頂部付近から車両後方に延びている。
サブビーム部76は、EGR部75aの長手方向に離間して設けられており、隣り合うサブビーム部76間には、開口部76aが形成されている。
EGR部75aは、補強ビーム部75b,75cよりも車幅方向厚さが厚く形成されており、これらを繋ぐサブビーム部76も、補強ビーム部75b,75c側よりもEGR部75a側の方が車幅方向の厚みが厚く形成されている。
後側連結部73は、EGR部75a及び補強ビーム部75b,75cを連結すると共に、これらの連結部位からEGR部75aの延びる方向に沿って車両後方に延びている。後側連結部73には、車幅方向に貫通するネジ孔73aが穿設されており、ネジ(図示せず)を車幅方向外側から挿入してシリンダヘッド3にネジ留め可能となっている。
また、後側連結部73の車両外側面には、EGR弁7を連結する取付座73bが形成されており、この取付座73bにEGRガスの還流量を制御するためのEGR弁7がネジ留めされている(図1〜図4参照)。
後側連結部73の取付座73bには、車幅方向に貫通して形成されたEGRガス導入孔73cと、このEGRガス導入孔73cに隣接して形成された所定深さのEGR導出孔73dを有している。EGR管74は、後側連結部73内部でEGR導出孔73dまで延び、EGR導出孔73dの内側面にEGR管74の車両後方側端部が連通している。
EGRガスは、排気側の排気取出し通路からシリンダヘッド3内に形成された通路(図示せず)を通り、シリンダヘッド3の後端面に形成された開口3a(図2参照)からEGR管74に入り、EGR管74を経由して吸気側へ還流されるようになっている。
支持部材70は、後側連結部73をシリンダヘッド3の後端面にネジ留めし、前側連結部71を吸気マニホールド5の取付部54にネジ留めすることにより、エンジン1に取り付けられる。このとき、支持部材70のEGR管74は、吸気マニホールド5の連通孔51cに挿入され、前端部が共通吸気通路51内に突出した状態となる。
このような構成により、シリンダヘッド3内の通路を通ってきたEGRガスは、シリンダヘッド3の後端面に形成された開口3aから後側連結部73のEGR導入孔73cに入り、後側連結部73を貫通してEGR弁7に導かれる。EGR弁7は、EGR導入孔73cとEGR導出孔73dとを連通する弁の開度を制御装置からの制御信号に応じて変更し、吸気系へ導くEGRガス量を調節する。EGR弁7を通過したEGRガスは、EGR導出孔73dからEGR管74を経由して吸気マニホールド5の共通吸気通路51に導かれる。吸気系に還流されたEGRガスは、外部から吸入された空気と共に燃焼室に吸入され、燃焼時の最高温度を下げて排気ガス中のNOxを減少する。
次に、上述した実施形態による車両用エンジンの作用を説明する。
エンジン1には、車両走行中に車両によって、あるいはエンジン自体の運転によって強い起振力が作用する。これに伴って吸気マニホールド5も過酷な振動条件に置かれる。特に、吸気マニホールド5の共通吸気通路51の端部には、重量物であるスロットルボディ6が連結されているため、不図示のステー部材でサージタンク52付近をエンジン1に支持された吸気マニホールド5は、スロットルボディ6を介して大きな振動や捩り力を受け易い。
しかしながら、本実施形態のエンジン1では、吸気マニホールド5の共通吸気通路51とエンジン本体4のシリンダヘッド3とが、所定の剛性を有する構造体である支持部材70によって連結されているので、支持剛性及び捩り剛性を高め、制振性を向上することができる。
また、本実施形態のエンジン1では、支持部材70によって支持剛性及び捩り剛性が高められているので、シリンダヘッド3と共通吸気通路51とを車両前後方向に離間させることができる。そして、この離間させたスペースに燃料分配管33を配置することができ、直噴エンジンのレイアウトを容易に構成可能である。また、このスペースにより、メンテナンス時の燃料分配管33等へのアクセス性を確保することができる。
また、支持部材70は、車両前後方向に延びるように配置されており、車両前後方向の剛性が特に大きい。そして、車幅方向において、支持部材70は、燃料分配管33の端部とスロットルボディ6とを隔てている。したがって、支持部材70は、車両の正面衝突時にスロットルボディ6が燃料分配管33、特に燃料分配管33と燃料配管32との連結部に干渉することを防止することができる。これにより、衝突時に、燃料がエンジン1周辺に漏れて火災が発生することを抑制することができる。
また、本実施形態の支持部材70は、吸気マニホールド5をシリンダヘッド3に対して支持すると共に、EGR管74を内部に有しEGRガスを排気側から吸気マニホールド5に還流させることができる。これにより、EGR管74の配置をコンパクトにすることができる。
また、この支持部材70は、EGR管74を内部に含むEGR部75aと、EGR部75aの上下に配置された補強ビーム部75b,75cを有し、これらが複数のサブビーム部76によって連結され、隣り合うサブビーム部76間に開口部76aが形成された構成であり、剛性の保持と軽量化の双方を達成することができる。
すなわち、支持部材70は、補強ビーム部75b,75cがEGR部75aに対して対称位置に設けられているので、外力が掛かったときにEGR部75aに偏った負荷を作用させることを抑制すると共に、支持部材70全体の強度を有効に向上させることができる。そして、補強ビーム部75b,75cがEGR部75aの側方ではなく上下に配置されているので、支持部材70は、上下方向の寸法と比べて車幅方向の寸法が小さくなり、シリンダヘッド3の側部にコンパクトに配置することができる。
また、支持部材70は、長手方向のEGR部75a及び補強ビーム部75b,75c以外に、これらを連結する複数のサブビーム部76が設けられているので、より強度を向上させることができる。
また、支持部材70は、サブビーム部76のEGR部75a側が補強ビーム部75b,75c側よりも車幅方向に厚く形成されているので、捩り剛性が向上されている。
さらに、支持部材70は、このように開口部76aが形成された構成により、放熱面積を大きくすると共に、周辺空気の流れを促進することができる。これにより、支持部材70は、剛性を有する構造体であることにより制振手段として機能するだけではなく、EGR管74内を通過するEGRガスの冷却を促進する冷却手段としても機能することができる。
また、支持部材70は、シリンダヘッド3の車幅方向の側面に形成された開口3aに連通するようにEGRガス導入孔73cが形成され、このEGRガス導入孔73cに連通するように、後側連結部73の車両外側面に形成された取付座73bにEGR弁7が取り付けられている。このように、支持部材70は、EGR弁7の取り付けスペースを確保し、取り付けスペースを有効利用することができる。
本発明の実施形態の車両用エンジンの後方視の正面図である。 本発明の実施形態の車両用エンジンにおけるシリンダヘッド付近の部分拡大側面図である。 本発明の実施形態の車両用エンジンにおける吸気マニホールドの共通吸気通路付近の平面図である。 本発明の実施形態の車両用エンジンにおける吸気マニホールドの共通吸気通路付近の斜視図である。 本発明の実施形態の車両用エンジンにおける支持部材の斜視図である。
符号の説明
1 エンジン
2 シリンダブロック
3 シリンダヘッド
4 エンジン本体
5 吸気マニホールド
6 スロットルボディ
7 EGR弁
31 燃料噴射弁
32 燃料配管
33 燃料分配管
51 共通吸気通路(上流側吸気通路)
52 サージタンク
53 独立吸気通路
54 取付部
70 支持部材
71 前側連結部
72 ビーム部
73 後側連結部
74 EGR管(排気還流通路)
75b,75c 補強ビーム部
75a EGR部(排気還流通路部)
76 サブビーム部
76a 開口部

Claims (6)

  1. 気筒列方向を車幅方向に向けて車両のエンジンルームに搭載されるエンジン本体と、
    このエンジン本体の車両前方の側面に連結され、前記エンジン本体の車両前側に位置する吸気マニホールドと、を備えた車両用エンジンであって、
    前記吸気マニホールドの上流側吸気通路の端部に連結され、前記エンジン本体の車両側方に位置するスロットルボディと、
    前記吸気マニホールドの上流側吸気通路と前記エンジン本体との間で気筒列方向に延び、前記エンジン本体の吸気マニホールドの取付部位の下方に取り付けられ、燃料噴射弁に燃料を供給する燃料分配管と、
    前記エンジン本体から車両前後方向に延び、前記吸気マニホールドの上流側吸気通路を前記エンジン本体に対して支持する支持部材と、を備え、
    この支持部材は、前記吸気マニホールドの上流側吸気通路と前記エンジン本体とを連結する補強ビーム部と、この補強ビーム部とほぼ平行に延び、排気側から前記吸気マニホールドの上流側吸気通路内に連通されている排気還流用の排気還流通路を内部に有する排気還流通路部とを有することを特徴とする車両用エンジン。
  2. 前記支持部材は、前記排気還流通路部の上下方向の両側に前記補強ビーム部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の車両用エンジン。
  3. 前記支持部材は、前記排気還流通路部と前記補強ビーム部とを繋ぐサブビーム部を備え、
    このサブビーム部は、車両前後方向に離間して複数設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用エンジン。
  4. 隣り合う前記サブビーム部の間は開放されていることを特徴とする請求項3に記載の車両用エンジン。
  5. 前記支持部材の一端側は、前記エンジン本体のシリンダヘッドの車両側方の側面に取り付けられており、前記排気還流通路は、前記シリンダヘッド内の排気取出し通路に連通していることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の車両用エンジン。
  6. 前記支持部材には、EGR弁が取り付けられていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の車両用エンジン。
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