JP2013194618A - 吸気マニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を招かずにスペースを有効利用して共鳴室を形成することができ、かつ気筒間の空気配分を均一にすることのできる吸気マニホールドを提供する。
【解決手段】１本の吸気導入管５と４本の吸気分岐管７とがサージタンク６を介して接続された吸気マニホールド１において、サージタンク６を、シリンダヘッド２１に接続する吸気分岐管７の下流端（機関側取付フランジ１１）よりも下方において気筒列方向に沿って延在させ、各吸気分岐管７を、反機関側に凸となる湾曲形状をなして延在させ、吸気導入管５を、気筒列方向の一側から、エンジンＥ、吸気分岐管７およびサージタンク６によって囲まれる空間Ｓを通ってサージタンク６の気筒列方向の中央部に接続し、サージタンク６の内部と連通する共鳴室１８を、空間Ｓにおける気筒列方向の他側に配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸気導入管と複数の吸気分岐管とがサージタンクを介して接続され、サージタンクの内部に連通する共鳴室が形成された吸気マニホールドに関する。

車両に搭載される内燃機関には、気筒に空気を送り込むために吸気管が接続されている。多気筒内燃機関の吸気マニホールドにおいては、実用回転域での出力向上させるために、吸気分岐管長を長くして共鳴効果により吸気を過給する方法が知れられている。また、吸気マニホールドに形成されたサージタンクに共鳴管を介して共鳴室ケースを接続することで、共鳴効果により所定回転域の出力を向上する方法が知られている。

このような内燃機関の吸気マニホールドとして、１本の吸気導入管と複数の吸気分岐管とをサージタンクを介して接続し、このサージタンクを吸気マニホールドの下流端に形成された機関取付フランジよりも低い位置に気筒列方向に延びるように配設し、各気筒に対応する吸気分岐管を、サージタンクの反エンジン側の外周面から延出させるとともにサージタンクの上方を通過させて下流端の取付フランジに至るように湾曲形成し、連通路を介してサージタンクの内部に接続される共鳴室（レゾネータ）をサージタンクと機関取付フランジとの間のデッドスペースに配設したものが知られている（特許文献１参照）。これによれば、吸気マニホールドの大型化を招かずにスペースを有効利用して共鳴室を形成することができる。

特開２００４−３０８５４６号公報

しかしながら、特許文献１の吸気マニホールドでは、吸気導入管（スロットル取付フランジ）をサージタンクの気筒列方向の一端部に形成し、サージタンク内の一端側から他端側に向けて空気が流通するようにしているため、気筒間の空気配分が不均一になる。

本発明は、このような従来技術に含まれる課題を解消するべく案出されたものであり、大型化を招かずにスペースを有効利用して共鳴室を形成することができ、かつ気筒間の空気配分を均一にすることのできる吸気マニホールドを提供することをその目的とする。

このような課題を解決するために、本発明の一側面によれば、１本の吸気導入管（５）と複数の吸気分岐管（７）とがサージタンク（６）を介して接続された吸気マニホールド（１）であって、前記サージタンクが内燃機関（Ｅ）に接続する前記吸気分岐管の下流端よりも下方において気筒列方向に沿って延在し、前記複数の吸気分岐管が反機関側に凸となる湾曲形状をなして延び、前記吸気導入管が、気筒列方向の一側から、前記内燃機関、前記吸気分岐管および前記サージタンクによって囲まれる空間（Ｓ）を通って前記サージタンクの気筒列方向の中央部に接続し、前記サージタンクの内部と連通する共鳴室（１８）が、前記空間における気筒列方向の他側に配置された構成とする。

この構成によれば、吸気導入管がサージタンクの気筒列方向の中央部に接続されるため、気筒間の空気配分を均一にすることができる。また、内燃機関、吸気分岐管およびサージタンクによって囲まれる空間を通るように吸気導入管が配置され、この空間の吸気導入管と相反する側に共鳴室が配置されるため、スペースの有効利用によって吸気マニホールドの大型化を招くことなく、吸気導入管をサージタンクの気筒列方向の中央部に接続し且つ共鳴室を形成することができる。

また、本発明の一側面によれば、前記共鳴室が、ケース本体（１２）と、当該ケース本体に接合される蓋部材（４）とにより形成される構成とすることができる。

この構成によれば、蓋部材の形状を適宜選択し或いは任意に変更することができる。そのため、内燃機関のトルク特性を変更する場合などには、共鳴室の容積を容易に選択または変更することができる。これにより、吸気マニホールドを適用できる車種を増やすことができるため、部品の共用化によりコストを抑制することができる。

また、本発明の一側面によれば、前記複数の吸気分岐管の下流端には、機関側取付フランジ（１１）が形成され、前記ケース本体が、前記サージタンクと前記機関側取付フランジとを連結する態様でこれらと一体形成され、前記吸気導入管の上流端には、前記機関側取付フランジに接続するスロットル側フランジ（１０）が一体形成された構成とすることができる。

この構成によれば、サージタンクと機関側取付フランジとが離間する配置となっている場合でも、複数の吸気分岐管に加え、ケース本体と吸気導入管とによってもサージタンクと機関側取付フランジとが連結されるため、吸気マニホールドの剛性を向上することができる。

また、本発明の一側面によれば、前記サージタンクにおける気筒列方向の前記他側に前記内燃機関に対する取付部（６ｂ）が形成された構成とすることができる。

この構成によれば、互いに斜めに交差する、吸気導入管の軸方向と、サージタンクと機関側取付フランジとのケース本体による連結方向との交点、すなわち振れ方向の交点付近に、内燃機関に対する取付部が形成されるため、吸気マニホールドの振動を抑制するとともに吸気マニホールドの支持剛性を向上することができる。

このように本発明によれば、大型化を招かずにスペースを有効利用して共鳴室を形成することができ、かつ気筒間の空気配分を均一にすることのできる吸気マニホールドを提供することができる。

本発明に係る吸気マニホールドの分解斜視図 図１に示すマニホールド本体の正面図 図１に示すマニホールド本体の背面図 図３中のIV−IV断面図 図３中のＶ−Ｖ断面図 図２中のVI−VI断面図 図１に示した蓋部材と異なる形状の蓋部材の斜視図

以下、図面を参照して、本発明に係る吸気マニホールド１を自動車用直列４気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンＥと記す。）に適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、エンジンＥは吸気側を車両後方に配置して後傾した状態でエンジンルームに横置き（気筒列を左右方向に延在させて配置）されるものとし、エンジンＥが自動車に搭載された状態を基準にして上下を、自動車の進行方向を基準にして左右を定めるものとする。

図１に示すように、吸気マニホールド１は、ダイキャスト成形されたアルミニウム合金製のマニホールド本体２と、平板状のガスケット３を介してマニホールド本体２に接合される蓋部材４とから構成され、エンジンＥ（図４、図５参照）の後方に配置される。なお、蓋部材４もアルミニウム合金によりダイキャスト成形される。

図１〜図３に示すように、マニホールド本体２は、内部に吸気導入通路１５（図４参照）を画成する１本の吸気導入管５と、吸気導入管５の下流端に接続するように吸気導入管５と一体形成され、内部に吸気導入通路１５に比べて大きな断面積を有する吸気集合室１６（図４参照）を形成するサージタンク６と、それぞれ上流端がサージタンク６に接続するようにサージタンク６と一体形成され、吸気分岐通路１７を画成する４本の吸気分岐管７と有している。

吸気導入管５の上流端には、図示しないスロットルバルブを取付けるためのスロットル側フランジ１０が一体形成されている。一方、４本の吸気分岐管７の下流端には、吸気マニホールド１をエンジンＥのシリンダヘッド２１の後面に取付けるための一体型の機関側取付フランジ１１が４本の吸気分岐管７と一体に形成されている。機関側取付フランジ１１には、複数のボルト挿通孔１１ａが適所に形成されており、このボルト挿通孔１１ａに挿通される図示しないボルトによってエンジンＥに締結される。機関側取付フランジ１１とシリンダヘッド２１との間にガスケット２２を挟んで吸気マニホールド１がエンジンＥに取付けられた図４に示す状態では、各吸気分岐通路１７がシリンダヘッド２１に形成される吸気ポート２３に接続される。

サージタンク６は、左右方向に長い軸状を呈しており、機関側取付フランジ１１が接続するシリンダヘッド２１の後面よりも下方においてその軸線を左右方向（気筒列方向）に沿って延在させるように配置されている。なお、サージタンク６の壁の左右両端には、マニホールド本体２の鋳造時に砂中子を支持するとともに中子砂を除去するための貫通孔が形成されるが、この貫通孔は鋳造後に塞ぎ栓６ａにより閉塞される。

４本の吸気分岐管７は、図３に示すように、左右方向に略等間隔をもってサージタンク６の後側部分に接続しており、図４に示すように、エンジンＥに取付けられた状態を気筒列方向から見たときに、サージタンク６と接続する上流端から上方へ延びて反エンジン側（エンジンＥから離れる向き）に凸となるＣ字状をなして湾曲し、略水平に延在する状態となって下流端（機関側取付フランジ１１）がシリンダヘッド２１に接続する形状となっている。

したがって、エンジンＥと吸気マニホールド１との間には、図４に想像線で示すようにエンジンＥ、吸気分岐管７およびサージタンク６によって囲まれる空間Ｓが形成されることになる。図２および図３に併せて示すように、吸気導入管５は、最も左側に位置する吸気分岐管７の上端部よりも左上方にその上流端（スロットル側フランジ１０）を位置させて右斜め下方へ延び、この空間Ｓを通ってサージタンク６の左右方向の中央部に接続している。

また、この空間Ｓの右側、つまり吸気導入管５が設けられた側と相反する側には、図２および図５に示すように、サージタンク６の内部と連通する共鳴室１８が配置されている。共鳴室１８は、サージタンク６と機関側取付フランジ１１とを連結する態様で吸気導入管５やサージタンク６、吸気分岐管７と一体形成され、前方（エンジンＥ側）に向けて開口する箱状のケース本体１２と、ケース本体１２にボルト２７により締結されて開口を塞ぐ蓋部材４とにより形成される。

ケース本体１２の内部には、サージタンク６の上壁から上方に突出した後、前方に屈曲し、共鳴室１８の上部に開口する共鳴管１３が形成されている。共鳴管１３は、吸気集合室１６と共鳴室１８とを連通させている。

図１および図２に示すように、機関側取付フランジ１１には、最も左端に位置する吸気分岐管７の下流端から他の部分の延出量よりも大きな延出量を持って左方に延出する延出部１１ｂが形成されている。延出部１１ｂは吸気導入管５の前壁に接続しながら延びており、機関側取付フランジ１１の他の部分と同一平面からなる取付面１１ｃを形成している。また、延出部１１ｂは吸気導入通路１５の上流端に位置するスロットル側フランジ１０の前端に接続する位置まで延出している。

この延出部１１ｂには、取付面１１ｃに開口し、吸気導入通路１５に連通するＥＧＲガス取入通路２０が形成されている。ＥＧＲガス取入通路２０は、図６に示すように、吸気マニホールド１がエンジンＥに取付けられた状態で、後面に開口するようにシリンダヘッド２１に形成されたＥＧＲガス通路２４に接続しており、上流側となる取付面１１ｃの開口から吸気導入通路１５に向けて、吸気導入通路１５の空気流れ方向である右下方へ向けてＳ字状に湾曲しながら延びている。

図２および図５に示すように、サージタンク６の右端近傍のエンジンＥ寄りの下部には、ボルト孔を形成するために肉厚にされたボス部６ｂが形成されている。ボス部６ｂには、エンジンＥに対して吸気マニホールド１を固定するためのステー２５がボルト２６により締結される。ステー２５は、気筒列方向から見たときに（図５）、前後方向に延在するマニホールド側部分２５ａと、マニホールド側部分２５ａの前端に接続して上下方向に延在するエンジン側部分２５ｂとを有して略Ｌ字状を呈しており、その左右両縁には、マニホールド側部分２５ａとエンジン側部分２５ｂとを連結する態様のリブ２５ｃが形成されている。エンジン側部分２５ｂに形成されたボルト孔にボルト２６が挿通されてエンジンＥに締結されることにより、吸気マニホールド１は、機関側取付フランジ１１だけでなくサージタンク６の右端近傍の下部においてもエンジンＥに固定される。

図１および図５に示すように、蓋部材４は、マニホールド本体２（正確にはガスケット３）に接合する平面状の接合面を形成する外周部４ａと、外周部４ａの内側にて共鳴室１８を拡大する向き、すなわちエンジンＥ側に若干膨らんでケース本体１２と共に共鳴室１８を画成する内壁部４ｂとから構成されている。内壁部４ｂの内面にはその中心から放射状に延びて外周部４ａに至る複数のリブ４ｃが形成されている。

一方、トルク特性の異なるエンジンＥに対しては、同一のマニホールド本体２に対し、図１に示した蓋部材４の代わりに図７に示す形状の蓋部材３４を用いることができる。図７の蓋部材３４は、図１の蓋部材４と同様の形状の外周部３４ａと、外周部３４ａの内側にて共鳴室１８を縮小する向き、すなわちケース本体１２の内部に突入する後方へ凹んでケース本体１２と協働して比較的小さな共鳴室１８を画成する内壁部３４ｂとから構成されている。内壁部３４ｂは、共鳴管１３と干渉しないように共鳴管１３に合わせて凹んだ形状形とされている。なお、図７の蓋部材３４も、図１の蓋部材４と同様にアルミニウム合金によりダイキャスト成形される。

各気筒の吸気行程では、各吸気分岐管７から空気が吸引され、各気筒分岐管にはサージタンク６から空気が供給され、サージタンク６には吸気導入管５から空気が供給される。そして、このように構成された吸気マニホールド１によれば、吸気導入管５がサージタンク６の軸線方向の中央部に接続されているため、吸気導入管５から吸引される空気が気筒間で均等に配分される。

また、吸気導入管５がエンジンＥ、吸気分岐管７およびサージタンク６によって囲まれる空間Ｓを通るように配置され、この空間Ｓの吸気導入管５と相反する側に共鳴室１８が配置されているため、スペースの有効利用によって吸気マニホールド１を大型化されることなく、吸気導入管５がサージタンク６の軸方向の中央部に接続され且つ共鳴室１８が形成されている。

また、本実施形態では、共鳴室１８が、ケース本体１２とケース本体１２に接合される蓋部材４・３４とにより形成されるため、蓋部材４・３４の形状を適宜選択し或いは任意に変更することが可能になっている。そのため、エンジンＥのトルク特性を変更する場合などに、共鳴室１８の容積を選択または変更することが容易になっている。これにより、吸気マニホールド１を適用し得る車種を増やすことが可能になるため、部品の共用化によるコスト低減が実現できる。

本実施形態では、サージタンク６と機関側取付フランジ１１とが離間する配置となっているが、４本の吸気分岐管７の下流端に機関側取付フランジ１１が形成され、ケース本体１２がサージタンク６と機関側取付フランジ１１とを連結する態様で吸気導入管５、サージタンク６および４本の吸気分岐管７と一体形成され、機関側取付フランジ１１に接続するスロットル側フランジ１０が吸気導入管５の上流端に一体形成されているため、４本の吸気分岐管７に加え、ケース本体１２と吸気導入管５とによってもサージタンク６と機関側取付フランジ１１とが連結され、吸気マニホールド１の剛性が向上している。

さらに本実施形態では、サージタンク６の右端近傍、すなわち互いに斜めに交差する、ケース本体１２によるサージタンク６と機関側取付フランジ１１との連結方向（図２および図５中に符号Ａで示す矢印の方向）と、吸気導入管５の軸方向（図２および図４中に符号Ａで示す矢印の方向）との交点、すなわち振れ方向の交点付近に、エンジンＥに対する取付部をなすボス部６ｂが形成され、エンジンＥに固定されるステー２５がこのボス部６ｂに締結されるため、吸気マニホールド１の振動が抑制されるとともに吸気マニホールド１の支持剛性が向上している。

加えて本実施形態では、機関側取付フランジ１１が、吸気導入管５に接続しつつ左方（気筒列方向の吸気導入管５側）に延出する延出部１１ｂを有し、この延出部１１ｂに吸気導入管５の内部に連通するＥＧＲガス取入通路２０が形成されているため、エンジンＥ側のＥＧＲガス通路２４を吸気マニホールド１に接続するために別部材の配管材を用いる必要がなく、エンジンＥの組立が容易である。また、ＥＧＲガス取入通路２０が吸気導入通路１５の空気流れ方向に向けて延びているため、ＥＧＲガスの流通が円滑になっている。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、本発明に係る吸気マニホールド１を直列４気筒ガソリンエンジンに適用しているが、例えば３気筒や５気筒といった多気筒エンジンや、ディーゼルエンジンなど、異なる形式の内燃機関に適用することも可能である。また、上記実施形態では、マニホールド本体２や蓋部材４・３４をアルミニウム合金により形成しているが、合成樹脂といった他の材料により形成してもよい。例えば、合成樹脂の射出成形によりマニホールド本体２を形成する場合には、特許文献２のように、マニホールド本体２を複数の分割体から構成し、各分割体を互いに接合することで上記形状のマニホールド本体２を形成すればよい。この他、各部材や部位の具体的構成や配置など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した本発明に係る吸気マニホールド１の各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜取捨選択することが可能である。

１ 吸気マニホールド
２ マニホールド本体
４ 蓋部材
５ 吸気導入管
６ サージタンク
６ｂ ボス部（取付部）
７ 吸気分岐管
１０ スロットル側フランジ
１１ 機関側取付フランジ
１２ ケース本体
１８ 共鳴室
２１ シリンダヘッド
３４ 蓋部材
Ｅ エンジン（内燃機関）
Ｓ 空間

Claims (4)

1. １本の吸気導入管と複数の吸気分岐管とがサージタンクを介して接続された吸気マニホールドであって、
   前記サージタンクが、内燃機関に接続する前記吸気分岐管の下流端よりも下方において気筒列方向に沿って延在し、
   前記複数の吸気分岐管が反機関側に凸となる湾曲形状をなして延び、
   前記吸気導入管が、気筒列方向の一側から、前記内燃機関、前記吸気分岐管および前記サージタンクによって囲まれる空間を通って前記サージタンクの気筒列方向の中央部に接続し、
   前記サージタンクの内部と連通する共鳴室が、前記空間における気筒列方向の他側に配置されたことを特徴とする吸気マニホールド。
2. 前記共鳴室が、ケース本体と、当該ケース本体に接合される蓋部材とにより形成されることを特徴とする、請求項１に記載の吸気マニホールド。
3. 前記複数の吸気分岐管の下流端には、機関側取付フランジが形成され、
   前記ケース本体が、前記サージタンクと前記機関側取付フランジとを連結する態様でこれらと一体形成され、
   前記吸気導入管の上流端には、前記機関側取付フランジに接続するスロットル側フランジが一体形成されたことを特徴とする、請求項２に記載の吸気マニホールド。
4. 前記サージタンクにおける気筒列方向の前記他側に前記内燃機関に対する取付部が形成されたことを特徴とする、請求項３に記載の吸気マニホールド。

Images