JP2013221486A - インテークマニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】サージタンクの底部に液体が堆積されるのを防止することができるインテークマニホールドを提供すること。
【解決手段】インテークマニホールド１３は、サージタンク１６の底部１６ａに、サージタンク１６内の吸気方向上流側に位置して離隔する形状を有する上流端部および上流端部から吸気方向下流側に向かうに従って先細りとなるように合流する形状の下流端部を有するＶ字型のガイドリブ４１を有し、ガイドリブ４１の内部に、吸気方向上流側から下流端部に向かって上方に傾斜する傾斜面を有する傾斜部４２が設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、インテークマニホールドに関し、特に、サージタンクの底部に液体が堆積するのを防止するようにしたインテークマニホールドに関する。

自動車等の車両に搭載されるエンジンの吸気ポートを介して気筒内に空気を導入する吸気管が用いられており、この吸気管の途中にサージタンクを設けたインテークマニホールドが知られている。ところで、吸気管にはＥＧＲガスやブローバイガスが導かれる場合には、排気ガス中に含まれる水、燃焼生成物、オイル成分等が含まれるため、これら水やオイル等の液体がサージタンクの底部に溜まる可能性がある。

インテークマニホールドは、サージタンクに吸入された空気を吸気ポートに導くための複数の分岐管がサージタンクに設けられており、この分岐管とサージタンクとの連結部がサージタンクの底部よりも上側に設けられる場合には、サージタンクの底部に溜まった液体をエンジンに導くことができずに、時間の経過と共に堆積される。

この液体が一定の高さに到達すると、サージタンクに導入された空気の圧力によって一気に気筒に導入される、所謂、ウォーターハンマー現象が発生してエンジンの損傷を招くおそれがあるため、サージタンクの底部に液体が堆積されるのを防止する必要がある。

従来、サージタンクの底部に液体が堆積するのを防止するものとして、サージタンクに、サージタンクの下部で開口する下部開口および分岐管の入口部で開口する上部開口を有する細い連通管を設け、吸気の流れによる気流剥離等によって連通管の下部開口および上部開口に差圧を生じさせることにより、連通管の内部にサージタンク側から分岐管に向かう流体の吸い上げ力を生じさせるようにしたインテークマニホールドが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このインテークマニホールドは、サージタンクの底部の液体が連通管を介して分岐管に吸い上げられるため、サージタンクの底部に液体が堆積するのを防止することができる。

特開２０１１−１８５１４７号公報

しかしながら、このような従来のインテークマニホールドにあっては、サージタンクの下部と分岐管の入口部と連通する細い連通管を設けているため、ＥＧＲガスに含まれる燃焼形成物が原因となって、あるいは、ブローバイガスに含まれるオイルと排気ガスに含まれる煤等の粒子状物質（ＰＭ）とが混ざることにより、連通管内にデポジットが形成されてしまう。このデポジットが連通管内に堆積されると、連通管内がデポジットによって閉塞されてしまうため、連通管によってサージタンクの底部から液体を吸い上げることができず、サージタンクの底部に液体が堆積されてしまう。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、サージタンクの底部に液体が堆積されるのを防止することができるインテークマニホールドを提供することを目的とする。

本発明に係るインテークマニホールドは、上記目的を達成するため、（１）吸気管から吸入空気が導入される容器状のサージタンクと、前記サージタンクから分岐し、内燃機関の吸気ポートに接続される複数の分岐管とを備えたインテークマニホールドであって、前記サージタンクの底部に前記底部から上方に突出するガイドリブが設けられ、前記ガイドリブは、前記サージタンク内の吸気方向上流側に位置して離隔する形状を有する上流端部および前記上流端部から吸気方向下流側に向かうに従って先細りとなるように合流する形状の下流端部を有し、前記ガイドリブの内部に吸気方向上流側から前記ガイドリブの下流端部に向かって上方に傾斜する傾斜部を有するものから構成されている。

このインテークマニホールドは、サージタンクの底部に、サージタンク内の吸気方向上流側に位置して離隔する形状を有する上流端部および上流端部から吸気方向下流側に向かうに従って先細りとなるように合流する形状の下流端部を有するガイドリブが設けられるので、サージタンクの底部に溜まった液体がサージタンク内を流れる吸入空気の流速によってガイドリブの上流端部からガイドリブの下流端部に向かって流れる。

ガイドリブの内部には吸気方向上流側からガイドリブの下流端部に向かって上方に傾斜する傾斜部が設けられるので、ガイドリブの上流端部からガイドリブの下流端部に向かって流れる液体は、傾斜部によって上方に移動しつつガイドリブの先細り形状の下流端部に集められ、吸入空気の流速によって上方に指向される。この液体が、吸入空気の流速によって分岐管を通して吸気ポートに導入される。この結果、サージタンクの底部に液体が堆積するのを防止することができる。

上記（１）に記載のインテークマニホールドにおいて、（２）前記ガイドリブが、前記サージタンクの底部に対してＶ字型に形成されるものから構成されている。

このインテークマニホールドは、ガイドリブがＶ字型に形成されているため、ガイドリブの上流端部からガイドリブの下流端部に向かって流れる液体を下流端部に効率よく集めることができる。

上記（１）または（２）に記載のインテークマニホールドにおいて、（３）前記傾斜部の吸気方向下流端が、ガイドリブの下流端部の高さよりも低いものから構成されている。

このインテークマニホールドは、傾斜部の吸気方向下流端がガイドリブの下流端部の高さよりも低いので、換言すれば、傾斜部の吸気方向下流端に対してガイドリブの下流端部が高いので、傾斜部の下流端に集められた液体をガイドリブの下流端部の内周面に衝突させることができる。ガイドリブに沿って流れる液体は、傾斜部に沿ってガイドリブの上流端部から下流端部に向かって上昇するので、ガイドリブの上流端部から下流端部に向かって流れる吸入空気は、サージタンクの底部側の流速よりも上方の流速が速くなる。

したがって、流速の速い吸入空気によってガイドリブの下流端部の内周面に衝突した液体は、ガイドリブの先細り形状の下流端部に集められた液体から剥離して微小な液滴となってさらに上昇するため、吸入空気によって分岐管に導入され易い。この結果、サージタンクの底部に液体が堆積するのをより一層防止することができる。

上記（１）ないし（３）に記載のインテークマニホールドにおいて、（４）前記ガイドリブが、吸気方向に沿って複数個設けられるものから構成されている。
このインテークマニホールドは、ガイドリブが吸気方向に沿って複数個設けられるので、サージタンクの底部の複数箇所で液体を上方に指向させて分岐管に導くことができ、サージタンクの底部に液体が堆積されるのをより一層防止することができる。

本発明によれば、サージタンクの底部に液体が堆積されるのを防止することができるインテークマニホールドを提供することができる。

本発明に係るインテークマニホールドの一実施の形態を示す図であり、インテークマニホールドを備えたエンジンの概略構成図である。 本発明に係るインテークマニホールドの一実施の形態を示す図であり、サージタンクを断面で示したインテークマニホールドの構成図である。 本発明に係るインテークマニホールドの一実施の形態を示す図であり、図２のＡ−Ａ方向矢視断面図である。 本発明に係るインテークマニホールドの一実施の形態を示す図であり、図３のＢ−Ｂ方向矢視断面図である。 本発明に係るインテークマニホールドの一実施の形態を示す図であり、サージタンク内に気流が発生していない場合の液体の状態を示す図であり、（ａ）は、液体の上面図、（ｂ）は、液体の側面図である。 本発明に係るインテークマニホールドの一実施の形態を示す図であり、ガイドリブがないサージタンク内に気流が発生した場合の液体の状態を示す図であり、（ａ）は、液体の上面図、（ｂ）は、液体の側面図である。 本発明に係るインテークマニホールドの一実施の形態を示す図であり、ガイドリブが設けられたサージタンク内に気流が発生した場合の液体の状態を示す図であり、（ａ）は、液体の上面図、（ｂ）は、液体の側面図である。 本発明に係るインテークマニホールドの一実施の形態を示す図であり、ガイドリブの他の形状を示す上面図である。

以下、本発明に係るインテークマニホールドの実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図８は、本発明に係るインテークマニホールドの一実施の形態を示す図である。

まず、構成を説明する。
図１において、内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）１のシリンダブロック２には、気筒を構成する複数のシリンダ２ａが形成されており、シリンダ２ａにはピストン３が往復動可能に収容されている。

なお、シリンダ２ａの数は、任意でよいが、本実施の形態では、シリンダ２ａが４つ設けられた４気筒エンジンについて説明する。
ピストン３は、コネクティングロッド５を介してクランクシャフト６に連結されており、エンジン回転中にピストン３の往復運動がコネクティングロッド５によってクランクシャフト６の回転運動に変換されるようになっている。なお、コネクティングロッド５およびクランクシャフト６は、シリンダ２ａの下方に位置するクランクケース２Ａ内に収容されている。

シリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド４が設けられており、シリンダヘッド４の底部、ピストン３の頂面およびシリンダ２ａの内壁によって燃焼室８が画成されており、シリンダヘッド４には点火プラグ９およびインジェクタ１０がそれぞれ設けられているとともに、各燃焼室８に連通する吸気ポート１１と排気ポート１２とがそれぞれ形成されている。

吸気ポート１１は、インテークマニホールド１３に接続されて吸気通路の一部を構成しており、排気ポート１２は、エキゾーストマニホールド１４に接続されて排気通路の一部を構成している。

図２に示すように、インテークマニホールド１３は、容器状のサージタンク１６を備えており、このサージタンク１６には吸気管１５（図１参照）が接続される導入管１７Ａが形成されている。この吸気管１５の吸気方向上流側には図示しないエアクリーナが設けられており、吸気管１５は、エアクリーナで浄化された空気を導入管１７Ａを介してサージタンク１６に導入するようになっている。

また、インテークマニホールド１３は、４つの分岐管１７Ｂ〜１７Ｅを備えており、この分岐管１７Ｂ〜１７Ｅは、各シリンダ２ａに連通する吸気ポート１１にそれぞれが接続され、サージタンク１６に導入された吸入空気を吸気ポート１１を介してシリンダ２ａに分配して導入するようになっている。

分岐管１７Ｂ〜１７Ｅの上流開口端１７ａは、サージタンク１６の下部に取付けられており、分岐管１７Ｂ〜１７Ｅの下流開口端１７ｂは、それぞれの吸気ポート１１に連通している。したがって、サージタンク１６は、分岐管１７Ｂ〜１７Ｅを通してそれぞれの吸気ポート１１に連通している。

図１において、吸気管１５には吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ２３が設けられており、エキゾーストマニホールド１４には、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するための触媒２０が設けられている。

シリンダヘッド４には吸気ポート１１と燃焼室８とを連通および遮断する吸気バルブ２１と、排気ポート１２と燃焼室８とを連通および遮断する排気バルブ２２とが設けられており、吸気バルブ２１および排気バルブ２２は、クランクシャフト６に連結された図示しない吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトによって開閉駆動されるようになっている。

また、エンジン１にはブローバイガス還元装置３１が設けられており、このブローバイガス還元装置３１は、エンジン１で発生したブローバイガス、すなわち、燃焼室８からクランクケース２Ａ内に侵入した未燃焼ガスと排気ガスの混合ガスをサージタンク１６に戻すブローバイガス配管３２を備えている。このブローバイガス配管３２の一端部３２ａは、クランクケース７Ａに接続されており、ブローバイガス配管３２の他端部３２ｂは、サージタンク１６に接続されている。

また、ブローバイガス配管３２の途中にはクランクケース２Ａからサージタンク１６にブローバイガスを流す一方向弁の機能を果たすとともに、ブローバイガスの環流量を調整するためのＰＣＶ（パージ・コントロール・バルブ）３３が設けられている。

このような構成を有するブローバイガス還元装置３１は、エンジン１の運転状態に基づいてＰＣＶバルブ３３を開弁すると、クランクケース２Ａ内のブローバイガスがブローバイガス配管３２を通してサージタンク１６に導入されるようになっている。

図２において、サージタンク１６にはブローバイガス配管３２から導入されたブローバイガスをサージタンク１６の中央部に導く案内部１６ｂと、案内部１６ｂの端部に形成され、案内部１６ｂとサージタンク１６の内部とを連通する連通穴１６ｃとが形成されている。

一方、図２、図３に示すように、サージタンク１６の底部１６ａにはガイドリブ４１が設けられており、このガイドリブ４１は、サージタンク１６内の吸気方向に沿って分岐管１７Ｂ〜１７Ｅの上流開口端１７ａに対向する位置に４つ設けられている。
なお、サージタンク１６内の吸気方向とは、導入管１７Ａを通してサージタンク１６内を流れる吸入空気（図３に吸気方向を矢印Ａｉで示す）の方向であり、図２、図３では、吸気方向は、図中、右方向から左方向となる。以下、サージタンク１６内を流れる吸入空気を、単に気流という。

図３、図４に示すように、ガイドリブ４１は、サージタンク１６の底部１６ａから上方に突出しており、それぞれ吸気方向上流側に位置して離隔する形状を有する上流端部４１ａおよび上流端部４１ａから吸気方向下流側に向かうに従って先細りとなるように合流する形状の下流端部４１ｂを有している。すなわち、本実施の形態のガイドリブ４１は、サージタンク１６の底部１６ａに対してＶ字型に構成されている。

ガイドリブ４１の内部には傾斜部４２が設けられており、図４に示すように、傾斜部４２は、吸気方向上流側からガイドリブ４１の下流端部４１ｂに向かって上方に傾斜する傾斜面４２ａを備えている。また、この傾斜部４２は、ガイドリブ４１の上流端部４１ａ側には形成されておらず、ガイドリブ４１の下流端部４１ｂ側に偏るようにして形成されている。

すなわち、傾斜部４２の上流端４２ｂは、ガイドリブ４１の吸気方向の中央部分より上流側に形成されており、傾斜部４２の下流端４２ｃは、上流端４２ｂからガイドリブ４１の下流端部４１ｂの内周面まで延在している。また、傾斜部４２の下流端４２ｃの高さｈ１は、ガイドリブ４１の下流端部４１ｂの高さｈ２よりも低く形成されている。

次に、作用を説明する。
サージタンク１６の内部にはブローバイガス配管３２からブローバイガスが導入される。このブローバイガスには排気ガス中に含まれる水やオイル成分等が含まれるため、ブローバイガスに含まれる水やオイル等の液体がサージタンク１６の底部１６ａに溜まる。

ここで、図５に示すように、サージタンク１６の底部１６ａにガイドリブ４１が存在せず、サージタンク１６内に気流が発生しない状態において、サージタンク１６の底部１６ａの液体Ｌの高さ（液面の高さ）をｈ０とする。

図５の状態からサージタンク１６に吸入空気が導入されると、図６に示すように、気流Ａｉによって液体Ｌが流されることにより、液体Ｌが周辺に広がり、液体Ｌの高さｈ３が気流発生前の高さｈ０よりも低くなる。
このとき、サージタンク１６内の気流は、サージタンク１６の底部１６ａの液体を排気方向下流側に押し出す必要があるため、サージタンク１６の底部１６ａ側の流速よりも上方の流速が速くなる。したがって、液体Ｌは、気流Ａｉによってサージタンク１６の底部１６ａに押し付けられるようになり、底部１６ａから離れ難い。

特に、液体Ｌがオイルである場合には、粘性を有することからオイルがサージタンク１６の底部１６ａに密着するため、底部１６ａからより一層離れ難い。このため、液体Ｌがサージタンク１６の底部１６ａに堆積され、液体が一定の高さに到達すると、サージタンク１６に導入された気流の圧力によって一気にシリンダ２ａに導入される、所謂、ウォーターハンマー現象が発生してエンジン１の損傷を招くおそれがある。

これに対して、本実施の形態のインテークマニホールド１３は、サージタンク１６の底部１６ａに、サージタンク１６内の吸気方向上流側に位置して離隔する形状を有する上流端部４１ａおよび上流端部４１ａから吸気方向下流側に向かうに従って先細りとなるように合流する形状の下流端部４１ｂを有するＶ字型のガイドリブ４１が設けられる。

このため、図７に示すように、サージタンク１６の底部１６ａに溜まった液体Ｌがサージタンク１６内の気流Ａｉの流速によって、矢印で示すようにガイドリブ４１の上流端部４１ａから下流端部４１ｂに向かって流れる。

ガイドリブ４１の内部には吸気方向上流側から下流端部４１ｂに向かって上方に傾斜する傾斜面４２ａを有する傾斜部４２が設けられるので、ガイドリブ４１の上流端部４１ａから下流端部４１ｂに向かって流れる液体Ｌは、傾斜部４２の傾斜面４２ａによって上方に移動しつつガイドリブ４１の先細り形状の下流端部４１ｂに集められ、気流Ａｉの流速によって上方に指向される。

そして、この液体Ｌが、気流Ａｉの流速によって分岐管１７Ｂ〜１７Ｅを通して吸気ポート１１に導入される。この結果、サージタンク１６の底部１６ａに液体Ｌが堆積するのを防止することができる。
特に、本実施の形態のガイドリブ４１は、Ｖ字型に形成されているので、ガイドリブ４１の上流端部４１ａから下流端部４１ｂに向かって流れる液体を下流端部４１ｂに効率よく集めることができる。

また、傾斜部４２の下流端４２ｃの高さｈ１は、ガイドリブ４１の下流端部４１ｂの高さｈ２よりも低く形成されているため、換言すれば、傾斜部４２の下流端４２ｃに対してガイドリブ４１の下流端部４１ｂが高く形成されているため、傾斜部４２の下流端４２ｃに集められた液体Ｌをガイドリブ４１の下流端部４１ｂの内周面に衝突させることができる。ガイドリブ４１の下流端部４１ｂに集められた液体Ｌの高さｈ４は、図６に示す液体Ｌの高さｈ３よりも大幅に高くなる。

上述したように、サージタンク１６内の気流Ａｉは、サージタンク１６の底部１６ａの液体を下流側に押し出す必要があるため、サージタンク１６の底部１６ａ側の流速よりも上方の流速が速くなる。

本実施の形態のガイドリブ４１に沿って流れる液体Ｌは、傾斜部４２の傾斜面４２ａに沿ってガイドリブ４１の上流端部４１ａから下流端部４１ｂに向かって上昇するので、ガイドリブ４１の上流端部４１ａから下流端部４１ｂに向かって流れる気流Ａｉは、サージタンク１６の底部１６ａ側の流速よりも上方の流速が速くなる。

したがって、流速の速い気流Ａｉによってガイドリブ４１の下流端部４１ｂの内周面に衝突した液体Ｌは、ガイドリブ４１の下流端部４１ｂに集められた液体Ｌから剥離して微小な液滴Ｌｍとなってさらに上昇するため、気流Ａｉによって分岐管１７Ｂ〜１７Ｅに導入され易い。この結果、サージタンク１６の底部１６ａに液体Ｌが堆積するのをより一層防止することができる。

すなわち、本実施の形態のインテークマニホールド１３は、サージタンク１６の底部１６ａに少量の液体Ｌが溜まった場合でも、サージタンク１６の底部１６ａから液体Ｌをエンジン１に排出することができる。そして、サージタンク１６に再び少量の液体Ｌが溜まった場合にサージタンク１６の底部１６ａから液体Ｌをエンジン１に排出することができる。そして、この作用を繰り返すことでサージタンク１６の底部１６ａに液体Ｌが堆積するのを防止することができる。

また、本実施の形態のインテークマニホールド１３は、ガイドリブ４１が、吸気方向に沿って複数個設けられているので、サージタンク１６の底部１６ａの複数箇所で液体Ｌを上方に指向させて分岐管１７Ｂ〜１７Ｅに導くことができ、サージタンク１６の底部１６ａに液体が堆積されるのをより一層防止することができる。

また、サージタンク１６の底部１６ａに液体Ｌが堆積するのを防止することができるため、ブローバイガスに含まれるオイルと排気ガスに含まれる煤等の粒子状物質（ＰＭ）とが混ざることにより、サージタンク１６の底部１６ａにデポジットが形成された場合であっても、デポジットの形成の有無にかかわらず液体Ｌがサージタンク１６の底部１６ａに堆積するのを防止することができる。

なお、本実施の形態では、ガイドリブ４１をＶ字型に形成しているが、これに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、吸気方向上流側に位置して離隔する形状を有する上流端部５１ａおよび上流端部５１ａから吸気方向下流側に向かうに従って湾曲し、さらに下流側に向かうに従って直線状となって下流端部５１ｂが合流する先細り形状となるガイドリブ５１を用いてもよい。要は、ガイドリブの下流端部に液体を集め易い形状であればよい。なお、このガイドリブ５１には吸気方向上流側からガイドリブ５１の下流端部５１ｂに向かって上方に傾斜する傾斜面５２ａを有する傾斜部５２が設けられている。

また、本実施の形態では、本発明のインテークマニホールド１３をガソリンエンジンに適用しているが、ディーゼルエンジンに適用してもよい。この場合には、ディーゼルエンジンがＥＧＲ装置を搭載しているため、サージタンク１６の底部１６ａに水やオイル等の液体が溜まるが、ガイドリブ４１によって液体がサージタンク１６に堆積するのを防止することができることは、勿論である。また、本実施の形態では、４つのガイドリブ４１が設けられているが、ガイドリブ４１の数は、これに限定されるものではない。

以上のように、本発明に係るインテークマニホールドは、サージタンクの底部に液体が堆積されるのを防止することができるという効果を有し、サージタンクの底部に液体が堆積するのを防止するようにしたインテークマニホールド等として有用である。

１ エンジン（内燃機関）
１１ 吸気ポート
１３ インテークマニホールド
１５ 吸気管
１６ サージタンク
１６ａ 底部
１７Ｂ〜１７Ｅ 分岐管
４１、５１ ガイドリブ
４１ａ、５１ａ 上流端部
４１ｂ、５１ｂ 下流端部
４２、５２ 傾斜部

Claims (4)

1. 吸気管から吸入空気が導入される容器状のサージタンクと、前記サージタンクから分岐し、内燃機関の吸気ポートに接続される複数の分岐管とを備えたインテークマニホールドであって、
   前記サージタンクの底部に前記底部から上方に突出するガイドリブが設けられ、
   前記ガイドリブは、前記サージタンク内の吸気方向上流側に位置して離隔する形状を有する上流端部および前記上流端部から吸気方向下流側に向かうに従って先細りとなるように合流する形状の下流端部を有し、
   前記ガイドリブの内部に吸気方向上流側から前記ガイドリブの下流端部に向かって上方に傾斜する傾斜部を有することを特徴とするインテークマニホールド。
2. 前記ガイドリブが、前記サージタンクの底部に対してＶ字型に形成されることを特徴とする請求項１に記載のインテークマニホールド。
3. 前記傾斜部の吸気方向下流端が、ガイドリブの下流端部の高さよりも低いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインテークマニホールド。
4. 前記ガイドリブが、吸気方向に沿って複数個設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載のインテークマニホールド。

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