JP2012197680A

JP2012197680A - エンジン吸気系の吸気通路

Info

Publication number: JP2012197680A
Application number: JP2011060770A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Kanayama; 新一郎金山
Original assignee: Autobacs Seven Co Ltd
Current assignee: Autobacs Seven Co Ltd
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2012-10-18

Abstract

【課題】乱流や乱渦の発生抑制による吸気抵抗の低減によって高い効率でエンジンの出力特性の向上を図ることができ、しかも構造の簡素化により低コストを達成できるエンジン吸気系の吸気通路を提供する。
【解決手段】スロットル弁２を装備したスロットルボディ３の第１吸気通路４と、その下流側に接続される吸気管７の第２吸気通路８とが連続してなるエンジン吸気系の吸気通路１において、第１吸気通路４の内径Ｄ２が第２吸気通路８の内径Ｄ１よりも大きく設定され、スロットルボディ３と吸気管７との間に、第１吸気通路４と第２吸気通路８とを互いに連続させる第３吸気通路６を備えたスペーサ５を介装する。第３吸気通路６の断面積が第１吸気通路４側から第２吸気通路８側に向けて縮径するテーパに形成され、かつ、第１吸気通路４と第３吸気通路６および第３吸気通路６と第２吸気通路８とが無段差で連続している。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジン吸気系の吸気通路に係り、より詳しくは、吸気抵抗を低減してエンジンの出力特性の向上を実現するのに好適なエンジン吸気系の吸気通路に関する。

自動車のエンジンに付設される吸気系の吸気通路は、シリンダの燃焼室に流入する吸気量を制御するためのスロットル弁を装備したスロットルボディの第１吸気通路と、この第１吸気通路の下流側に接続されて、該第１吸気通路を通過した吸気をシリンダの燃焼室に導入するためのインテークマニホールド（吸気管）の第２吸気通路とを連続させることによって構成されており、スロットルボディはアルミ合金の鋳造品からなり、吸気管は重量の軽減や製造コストの低減を図るために、樹脂の射出成形により製造されている。そして、第１吸気通路の内径と第２吸気通路の上流側の内径は等径に設定されている。

ところで、エンジンの出力特性の向上は、シリンダの燃焼室に流入する吸気量を所定の範囲内で大きくすることで実現できるものであり、アクセル操作に対するエンジン出力の上昇の反応が良くなり、エンジンのレスポンスの改善となるものである。このため、前記吸気系の吸気通路において使用されている標準仕様のスロットルボディに代えて、大径の第１吸気通路を備えた特別仕様のスロットルボディを使用することで、シリンダの燃焼室に流入する吸気量を所定の範囲内で大きくすれば、前記のようなアクセル操作に対するエンジン出力の上昇の反応が良くなり、エンジンのレスポンスが改善するなどのエンジンの出力特性の向上を図ることができる。

ところが、特別仕様のスロットルボディにおける大径の第１吸気通路の下流側に、吸気管における小径（標準径）の第２吸気通路の上流側を突き合わせ接続すると、吸気系の吸気通路には、第１吸気通路の内径と第２吸気通路の上流側の内径との差に相当する段差が生じる。このように、吸気系の吸気通路に段差が生じると、吸気流は、吸気通路内で段差に衝突して乱流や乱渦が生じて吸気抵抗を増大させて、エンジンの出力特性の向上効率を低下させる難点がある。

一方、吸気通路を無段差にして、乱流や乱渦の発生を抑えて吸気抵抗を低減するように工夫した吸気系の吸気通路が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

前記特許文献１に記載の吸気系の吸気通路は、スロットルボディにおける第１吸気通路の断面積を上流側から下流側に向けて漸減するテーパに形成し、吸気管における第２吸気通路の上流側の断面積を上流端から下流側に向けて第１吸気通路の勾配よりも急勾配で縮径するテーパに形成したものである。

特開２００６−２５８０９１号公報（図１１）

前記特許文献１に記載されている吸気系の吸気通路は、無段差であるので、乱流や乱渦の発生を抑えて吸気抵抗を低減することができる。したがって、この吸気系の吸気通路を採用することで、高い効率でエンジンの出力特性の向上を図ることが期待できる。

ところが、特許文献１に記載されている吸気系の吸気通路では、断面積を上流側から下流側に向けて漸減するテーパに形成した第１吸気通路を備えるスロットルボディと、上流側の断面積を上流端から下流側に向けて第１吸気通路の勾配よりも急勾配で縮径するテーパに形成した第２吸気通路を備える吸気管とを別途製作して用意する必要がある。このため、大幅な製造コストアップを招く問題点が生じる。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、乱流や乱渦の発生抑制による吸気抵抗の低減によって高い効率でエンジンの出力特性の向上を図ることができ、しかも構造の簡素化により低コストを達成できるエンジン吸気系の吸気通路を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係るエンジン吸気系の吸気通路は、スロットル弁を装備したスロットルボディの第１吸気通路と、この第１吸気通路の下流側に接続される吸気管の第２吸気通路とが連続してなるエンジン吸気系の吸気通路において、
前記第１吸気通路の内径が第２吸気通路の内径よりも大きく設定されているとともに、スロットルボディと吸気管との間に、第１吸気通路と第２吸気通路とを互いに連続させる第３吸気通路を備えたスペーサが介装され、前記第３吸気通路の断面積が第１吸気通路側から第２吸気通路側に向けて縮径するテーパに形成され、かつ、第１吸気通路の下流端と第３吸気通路の径大上流端および第３吸気通路の径小下流端と第２吸気通路の上流端が無段差で連続していることを特徴とする。

前記構成のエンジン吸気系の吸気通路によれば、第１吸気通路の内径が第２吸気通路の内径よりも大きく設定されている特別仕様のスロットルボディの適用が可能になり、これによって、シリンダの燃焼室に流入する吸気量を所定の範囲内で大きくして、エンジンの出力特性の向上を図ることができる。しかも、第１吸気通路側から第２吸気通路側に向けて縮径するテーパに形成された第３吸気通路を備えたシンプルなスペーサを、スロットルボディと吸気管との間に介装する簡単な構造によって、無段差の吸気通路が構成されるので、乱流や乱渦の発生を抑えて吸気抵抗を低減し、高い効率でエンジンの出力特性の向上を図ることが可能となる。特に、アクセルの半開程度からアクセルを踏み足した時にエンジン出力の上昇の反応が良くなり、いわゆるアクセルのツキが良い状態となる。

本発明に係るエンジン吸気系の吸気通路は、前記スペーサをアルミ合金の成形体によって構成し、第３吸気通路のテーパを小さく設定することが望ましい。

これによると、第３吸気通路のテーパをスペーサのダイカスト成形時における金型からの抜き勾配として機能させ得るので、高品質のスペーサの製造が容易になる。また、第３吸気通路のテーパが小さく設定されることで、第３吸気通路での吸気流の急激な縮流による吸気抵抗の増大が回避されて、高い効率でエンジンの出力特性の向上を図ることに寄与する。

本発明に係るエンジン吸気系の吸気通路は、シリンダの燃焼室に流入する吸気量を所定の範囲内で大きくして、エンジンの出力特性の向上を図ることができるばかりか、シンプルなスペーサを、スロットルボディと吸気管との間に介装する簡単で低コストを達成できる構造によって、乱流や乱渦の発生を抑えて吸気抵抗を低減し、高い効率でエンジンの出力特性の向上を図ることが可能となる。

本発明に係るエンジン吸気系の吸気通路の一実施形態を示す側面図である。図１の実施形態の要部を分解して示す斜視図である。図１の実施形態の要部の縦断面図である。図３の一部を拡大して示す縦断面図である。

以下、本発明に係るエンジン吸気系の吸気通路の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るエンジン吸気系の吸気通路の一実施形態を示す側面図、図２は図１の実施形態の要部を分解して示す斜視図、図３は図１の実施形態の要部の縦断面図、図４は図３の一部を拡大して示す縦断面図である。

図１〜図４において、エンジン吸気系の吸気通路１は、スロットル弁２を装備したスロットルボディ３の第１吸気通路４と、この第１吸気通路４の下流側に互いに連通して接続されるスペーサ５の第３吸気通路６と、この第３吸気通路６の下流側に互いに連通して接続されるインテークマニホールド（以下の説明では吸気管という）７の第２吸気通路８とを備え、スロットルボディ３と吸気管７の間にスペーサ５と後述するガスケットが介装された構成で、自動車の直列４気筒ガソリンエンジン（以下の説明ではエンジンという）９のシリンダヘッド１０に対して、吸気管７の４つの下流端部の開口から各シリンダの燃焼室への吸気流の流入を可能に適宜取り付けられており、スロットルボディ３の第１吸気通路４には、図示していないエアクリーナからの空気を導入するゴム製の吸気パイプ１１が接続されている。

スロットルボディ３は、アルミ合金を素材とする鋳造品からなり、第１吸気通路４の外周領域に円周方向等間隔で４つの貫通ボルト孔３ａ（ただし、図２には、３つのボルト孔３ａのみが示されている）が設けられている。また、スペーサ５は、アルミ合金を素材とする略正方形で板状のダイカスト成形体からなり、第３吸気通路６の外周領域に前記４つの貫通ボルト孔３ａに対応する４つの貫通ボルト孔５ａが設けられている。さらに、吸気管７は、樹脂の射出成形品からなり、第２吸気通路８の上流端部を取り囲む略正方形のフランジ１２を備えており、このフランジ１２端面の第２吸気通路８の外周領域における前記４つの貫通ボルト孔５ａに対応する位置に金属製のナット１２ａがインサートされている。

スロットルボディ３とスペーサ５との間には、２次空気の吸込みを防ぐ薄肉のガスケット１３が介装される。ガスケット１３は、略正方形のもので、その中心部に大径の貫通孔１３ａを有し、該大径の貫通孔１３ａの外周領域に前記４つの貫通ボルト孔３ａおよび前記４つの貫通ボルト孔５ａのそれぞれに対応する４つの貫通ボルト孔１３ｂが設けられている。また、フランジ１２の端面に形成された環状溝１４には、２次空気の吸込みを防ぐリング状のゴム製パッキン１５が嵌合されている。

スロットルボディ３は、ガスケット１３、スペーサ５およびリング状のゴム製パッキン１５を介装した状態で、４本の締結ボルト１６により吸気管７のフランジ１２に締結される。詳しくは、スロットルボディ３の４つの貫通ボルト孔３ａ、ガスケット１３の４つの貫通ボルト孔１３ｂ、スペーサ５の４つの貫通ボルト孔５ａの順序で４本の締結ボルト１６を貫通させて、各締結ボルト１６の先端部を吸気管７のフランジ１２にインサートされている金属製のナット１２ａに螺着することで、スロットルボディ３は、ガスケット１３、スペーサ５およびリング状のゴム製パッキン１５を介装した状態で、吸気管７のフランジ１２に締結される。これにより、スロットルボディ３は、ガスケット１３を介してスペーサ５に突き合わせ状態で接続され、スペーサ５はリング状のゴム製パッキン１５を弾性圧潰して吸気管７におけるフランジ１２の端面に突き合わせ状態で接続される。

本実施形態のエンジン吸気系の吸気通路１では、標準仕様の吸気管７の第２吸気通路８の内径Ｄ１（６６．５ｍｍ）よりも大きい内径Ｄ２（６９ｍｍ）の第１吸気通路４を有する特別仕様のスロットルボディ３が適用される。そして、スペーサ５は、その肉厚ｔが１０ｍｍに設定されているとともに、第３吸気通路６は、その上流端の内径Ｄ３が６９ｍｍに設定され、下流端の内径Ｄ４が６６．５ｍｍに設定されて、第３吸気通路６の断面積が第１吸気通路４側から第２吸気通路８側に向けて縮径する小さいテーパに形成されることで、第１吸気通路４の下流端と第３吸気通路６の径大上流端および第３吸気通路６の径小下流端と第２吸気通路８の上流端が無段差で連続している。

前記構成において、エンジン９を起動させると、ピストンの下降に伴ってシリンダの燃焼室が負圧化され、吸込弁が開放されている吸気ポートから燃焼室への吸気が開始される。これにより、エアクリーナから外気が吸い込まれて吸気流が生成され、この吸気流が吸気系の吸気通路１を経由して前記吸気ポートに導入される。

本実施形態のエンジン吸気系の吸気通路１によれば、第１吸気通路４の内径Ｄ２が第２吸気通路８の内径Ｄ１よりも大きく設定されている特別仕様のスロットルボディ３が適用されていることで、シリンダの燃焼室に流入する吸気量を所定の範囲内で大きくして、エンジン９の出力特性の向上を図ることができる。しかも、第１吸気通路４側から第２吸気通路８側に向けて縮径するテーパに形成された第３吸気通路６を備えたシンプルなスペーサ５を、スロットルボディ３と吸気管７との間に介装する簡単な構造によって、無段差の吸気通路１が構成されるので、乱流や乱渦の発生を抑えて吸気抵抗を低減し、高い効率でエンジン９の出力特性の向上を図ることが可能となる。特に、アクセルの半開程度からアクセルを踏み足した時にエンジン出力の上昇の反応が良くなり、例えば、５割のアクセル開度では従来の６割のアクセル開度に相当するエンジン出力が発生し、いわゆるアクセルのツキが良い状態となる。なお、第１吸気通路４と第３吸気通路６との間にガスケット１３の大径の貫通孔１３ａが介在して、第１吸気通路４と第３吸気通路６との間に小さい逆段差が形成されるものの、ガスケット１３が薄肉であるので、実際上、吸気流に影響することはない。つまり、前記逆段差は無視することができる。

一方、第３吸気通路６のテーパは、これをスペーサ５のダイカスト成形時における金型からの抜き勾配として機能させ得るので、高品質のスペーサ５の製造が容易になる。また、第３吸気通路６のテーパが小さく設定されることで、第３吸気通路６での吸気流の急激な縮流による吸気抵抗の増大が回避されて、高い効率でエンジンの出力特性の向上を図ることに寄与する。

標準仕様のスロットルボディに代えて、大径の吸気通路を備えた特別仕様のスロットルボディを使用することで、シリンダの燃焼室に流入する吸気量を所定の範囲内で大きくすることによって、エンジンの出力特性を高い効率で向上させる。

１エンジン吸気系の吸気通路
２スロットル弁
３スロットルボディ
４第１吸気通路
５スペーサ
６第３吸気通路
７吸気管
８第２吸気通路
９エンジン
Ｄ１第２吸気通路の内径
Ｄ２第１吸気通路の内径
Ｄ３第３吸気通路の上流端の内径
Ｄ４第３吸気通路の下流端の内径

Claims

スロットル弁を装備したスロットルボディの第１吸気通路と、この第１吸気通路の下流側に接続される吸気管の第２吸気通路とが連続してなるエンジン吸気系の吸気通路において、
前記第１吸気通路の内径が第２吸気通路の内径よりも大きく設定されているとともに、スロットルボディと吸気管との間に、第１吸気通路と第２吸気通路とを互いに連続させる第３吸気通路を備えたスペーサが介装され、前記第３吸気通路の断面積が第１吸気通路側から第２吸気通路側に向けて縮径するテーパに形成され、かつ、第１吸気通路の下流端と第３吸気通路の径大上流端および第３吸気通路の径小下流端と第２吸気通路の上流端が無段差で連続していることを特徴とするエンジン吸気系の吸気通路。
請求項１に記載したエンジン吸気系の吸気通路において、
前記スペーサがアルミ合金の成形体からなり、第３吸気通路のテーパが小さく設定されているエンジン吸気系の吸気通路。