JP2015209820A - 吸気マニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関側からの熱を吸入空気に伝達しにくくし、走行風の冷気の吸入空気への伝達を効率良く行うようにする。
【解決手段】 車両の内燃機関の前方に配され、内燃機関へ空気を導入する吸気供給管部１５を有する吸気マニホールド１１において、吸気供給管部は、内燃機関に近接している遮熱部２５と、内燃機関より遠接している熱伝達部２１の分割構造であり、熱伝達部２１は、遮熱部２５よりも熱伝導率が高い材料で形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の吸気マニホールドに関する。

内燃機関（エンジン）の吸気マニホールドは、外部からの導入空気を集め、吸気供給管により吸入空気を燃焼室に送る機器である。ところで、エンジンの燃焼効率を向上させるためには、吸入空気の温度が低い方が有利となる。一方で、吸気マニホールドには、エンジン、及び、エンジンルーム内の熱が伝達し、吸入空気の温度を上昇させる要因となっている。

吸気マニホールドを金属材料で形成した場合、金属材料は、熱伝導率が高く比熱が低いので、エンジン、及び、エンジンルーム内の熱が吸気マニホールドの内部の吸入空気に伝達しやすく、吸入空気の温度が上昇しやすい状況になっていた。

近年、吸気マニホールドを樹脂で形成することが種々提案されている（例えば、特許文献１）。吸気マニホールドを樹脂で形成した場合、樹脂は金属に比べて、熱伝導率が低く比熱が高いため、エンジン、及び、エンジンルーム内の熱が吸気マニホールドの内部の吸入空気に伝達しにくくなり、吸入空気の温度が上昇する問題は解消される。

ところで、クランクシャフトが車両の幅方向に延びて配され、吸気系が車両の前側に配置された横置きのエンジンが知られている。このような横置きのエンジンの場合、車両の走行にともなう走行風が吸気マニホールドの冷却風となり、吸入空気の温度上昇が抑制されている。

吸気マニホールドが金属材料の場合、走行風による冷却が効率良く行われる一方で、吸気マニホールドが樹脂製の場合、走行風による冷却の効率が低下し、吸入空気の温度上昇を抑えることが困難になっているのが現状である。

このように、吸気マニホールドを樹脂で形成することで、エンジン、及び、エンジンルーム内の熱の伝達が抑制されて吸入空気の温度上昇に対して有利となるため、停車中によるアイドル運転状態や低速走行の状況では、吸気マニホールドを樹脂で形成することが好ましい。一方で、吸気マニホールドを樹脂で形成すると、走行風による冷却を効率良く行うことが困難になり、吸入空気の温度上昇に対して不利となり、走行中の状況では、吸気マニホールドを樹脂で形成することが好ましいとは言えない。

特開２０１０−２８５９１６号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、吸気部材が車両の前側に配された横置きの内燃機関であっても、内燃機関側からの熱が吸入空気に伝達しにくく、走行風の冷気の吸入空気への伝達を効率良く行うことができる吸気マニホールドを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の吸気マニホールドは、車両の内燃機関の前方に配され、前記内燃機関へ空気を導入する吸気供給管部を有する吸気マニホールドにおいて、前記吸気供給管部は、前記内燃機関に近接している遮熱部と、前記内燃機関より遠接している熱伝達部の分割構造であり、前記熱伝達部は、前記遮熱部よりも熱伝導率が高い材料で形成されていることを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、内燃機関に近接している遮熱部は、内燃機関より遠接している熱伝達部に比べて熱伝導率が低い（比熱が高い）ので、停車中によるアイドル運転状態や低速走行の状況では、内燃機関側の熱の伝達が抑制されて吸入空気の温度上昇に対して有利となり、内燃機関より遠接している熱伝達部は、内燃機関に近接している遮熱部に比べて熱伝導率が高い（比熱が低い）ので、走行中の状況では、走行風の冷気が効率良く吸入空気に伝達される。

このため、吸気部材が車両の前側に配された横置きの内燃機関であっても、内燃機関側からの熱が吸入空気に伝達しにくく、走行風の冷気の吸入空気への伝達を効率良く行うことが可能になる。

尚、遮熱部と熱伝達部は、分割部が互いに接合されて吸気供給管が形成されている構造であり、分割部位の接合は、互いに嵌合する凹凸を介して接着することが可能である。また、機械的な締結部材（ボルト、ナット等）を用いて接合することが可能である。また、内燃機関に近接している遮熱部は、内燃機関に近づくほど熱伝導率が段階的に低くなる複数の材料、もしくは、一つの材料で構成することが可能である。

因みに、実公昭６０−３２３７８号公報には、インテークマニホールドを上下で二分割し、軽合金材料と合成樹脂でそれぞれ形成する技術が開示されている。しかし、この技術はインテークマニホールドの軽量化を図った技術である。しかも、温水通路を備えていることからも明らかなように、混合気を加熱すると共にガソリンの気化を促進する技術である。このため、インテークマニホールドが金属と樹脂で二分割されているが、本願発明のように、吸入空気の冷却性能を向上させるための技術とは根本的に思想が異なる技術である。

また、請求項２に係る本発明の吸気マニホールドは、請求項１に記載の吸気マニホールドにおいて、前記吸気供給管部は、前記熱伝達部と前記遮熱部との接合部の径方向の外側に、軸方向に延びるヒレ部が形成されていることを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、ヒレ部により走行風の接触面積が増加して冷却効率が高められると共に、走行風が吸気供給管の軸方向に案内される。そして、ヒレ部により内燃機関側からの熱が遮断される。ヒレ部は、熱伝達部位の材料、及び、遮熱部位の材料を重ねて構成することができる。冷却効果を優先して求める場合、熱伝達部位の材料だけで構成することが可能であり、熱の遮断効果を優先して求める場合、遮熱部位の材料だけで構成することが可能である。

尚、吸気供給管部が複数設けられ、吸気供給管部同士の間にヒレ部が形成された場合、吸気供給管部同士の間のヒレ部を一つのヒレ部として連続させることができ、走行風を吸気供給管部の軸方向に沿って確実に案内することができ、内燃機関側からの熱が吸気供給管部の間から熱伝達部に伝わることが阻止される。

また、請求項３に係る本発明の吸気マニホールドは、請求項１もしくは請求項２に記載の吸気マニホールドにおいて、前記熱伝達部の表面は、軸方向に沿って配される凹凸部を備えたことを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、凹凸部により熱伝達部の表面積を増加させることができると共に、走行風を熱伝達部の表面で軸方向に案内することができ、走行風による吸入空気の冷却効率を高めることができる。

また、請求項４に係る本発明の吸気マニホールドは、請求項２もしくは請求項３に記載の吸気マニホールドにおいて、前記ヒレ部の端部は、車両前後方向の前側に傾斜していることを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、ヒレ部が車両の前後方向の前側に傾斜しているので、走行風を吸気供給管部側に集めることができ、吸気供給管部の外側部位に対する内燃機関側からの熱を遮断することができる。

また、請求項５に係る本発明の吸気マニホールドは、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の吸気マニホールドにおいて、前記吸気供給管部は、前記熱伝達部がアルミニウム製であり、前記遮熱部が樹脂製であることを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、熱伝達部をアルミニウム製にし、遮熱部を樹脂製にしたことで、内燃機関に対向して近接する側は樹脂製で熱伝導率が低くなり、吸入空気への熱の伝達が抑制され、走行風を受ける側はアルミニウム製で熱伝導率が高くなり、走行風の冷気が効率良く吸入空気に伝達される。

本発明の吸気マニホールドは、吸気部材が車両の前側に配された横置きの内燃機関であっても、内燃機関側からの熱が吸入空気に伝達しにくく、走行風の冷気の吸入空気への伝達を効率良く行うことが可能になる。

本発明の一実施例に係る吸気マニホールドを備えた内燃機関を説明する車両の概念図である。 内燃機関の外観図である。 吸気マニホールドと内燃機関の外観を説明する分解図である。 内燃機関の要部の正面図である。 吸気マニホールドの部位の断面図である。 吸気供給管部の他の実施例の外観図である。

図１から図３に基づいて本発明の吸気マニホールドを備えた内燃機関の全体構成を説明する。

図１には本発明の一実施例に係る吸気マニホールドを備えた内燃機関を説明する車両の概念、図２には本発明の一実施例に係る吸気マニホールドを備えた内燃機関の概略構成、図３には吸気マニホールドと内燃機関の外観を説明する分解斜視の状況を示してある。

尚、図示例は３気筒の内燃機関を例に挙げて説明してあるが、本願発明の吸気マニホールドを適用する内燃機関の気筒数は任意であり、吸気供給管部としての吸気供給管も気筒数に応じて備えられる。

車両１（図１参照）の前方のエンジンルームには、内燃機関（エンジン）２が搭載され、エンジン２には、シリンダブロック３及びシリンダヘッド４を含むエンジン本体５が備えられている。エンジン２（エンジン本体５）はクランクシャフト６が車両１の幅方向に延びて配置されている。

エンジン２（エンジン本体５）の車両１の前側には、吸気系の部材である吸気マニホールド１１、及び、燃料供給系の部材等が備えられ、エンジン２（エンジン本体５）の車両１の後側には、排気系の部材である排気管等が備えられている。吸気マニホールド１１にはスロットル弁１２を介して吸気管１３が接続され、スロットル弁１２を介して吸気管１３から送られる吸入空気量が調整される。

吸気マニホールド１１には導入チャンバ１４が備えられ、スロットル弁１２で流量が調整された吸入空気が導入チャンバ１４に送られる。吸気マニホールド１１には導入チャンバ１４の吸入空気をシリンダヘッド４の吸気ポート７にそれぞれ供給する吸気供給管部としての吸気供給管１５が３本備えられている。

本実施例の吸気マニホールド１１は、導入チャンバ１４がシリンダブロック３の前側に配され、吸気供給管１５は、エンジン２の前側からＵ字状に湾曲して上方に延び、シリンダヘッド４の各吸気ポート７に接続されている。

尚、吸気マニホールドとしては、エンジンのレイアウト等により、例えば、導入チャンバがシリンダヘッド４の上方に配され、吸気供給管が下方に向かって延び、Ｕ字状に湾曲してシリンダヘッド４の各吸気ポート７に接続される形状とすることも可能である。

本実施例の吸気マニホールド１１の吸気供給管１５は、エンジン２（エンジン本体５）に近接している遮熱部（樹脂製の遮熱部位）と、エンジン本体５から遠接している（車両１の前方側に配されている）熱伝達部（アルミニウム製の熱伝達部位）とに二分割された分割構造であり、分割部が接合されて１本の吸気供給管１５が形成されている。つまり、熱伝達部としての熱伝達部位（アルミニウム製）は、遮熱部としての遮熱部位（樹脂製）よりも熱伝導率が高い材料で形成されている。

樹脂製の遮熱部位は熱伝導率が低く、エンジン本体５に近接して対向している。アルミニウム製の熱伝達部位は遮熱部位に比べて熱伝導率が高く、走行風が接触するようになっている。このため、停車中によるアイドル運転状態や低速走行の状況では、エンジン本体５の熱の伝達が抑制されて吸入空気の温度上昇が抑制され、走行中の状況では、走行風の冷気が効率良く吸入空気に伝達される。

図４、図５に基づいて吸気マニホールドの構成を具体的に説明する。

図４には吸気マニホールドを前方側から見たエンジン本体５の要部の正面視の状況、図５には図４中のＶ-Ｖ線断面の状態、即ち、エンジン本体５を含む状態の吸気マニホールド１１の部位の断面の状態を示してある。

図４に示すように、３本の吸気供給管１５がエンジン本体５の前側に配され、吸気供給管１５の径方向の外側には、吸気供給管１５の軸方向に延びるヒレ部としてのフランジ部２２が吸気供給管１５に連続して形成されている。中央の吸気供給管１５と両端の吸気供給管１５の間のフランジ部２２は一つのフランジ部２２として連続している。

尚、中央の吸気供給管１５と両端の吸気供給管１５の間のフランジ部２２を連続させずに、それぞれ独立させて形成することも可能である。

つまり、３本の吸気供給管１５が配される吸気マニホールド１１は、吸気供給管１５及びフランジ部２２によりエンジン本体５側への隙間が塞がれた状態になっている。そして、中央の吸気供給管１５と両端の吸気供給管１５の間のフランジ部２２の部位により、吸気供給管１５の軸方向に延びる流路が形成された状態になっている。

図５に示すように、３本の吸気供給管１５は、前側部として、アルミニウム製の熱伝達部位２１がエンジン本体５の反対側で車両の前面側に配されている。また、３本の吸気供給管１５は、前側部を除く部位として、樹脂製の遮熱部位２５がエンジン本体５に対向する側に配されている。

３本の吸気供給管１５の熱伝達部位２１は、熱伝達部位２１を形成する円弧部２１ａと、円弧部２１ａの縁部に連続して形成されフランジ部２２となるフランジ２２ａとが一体に設けられている。

３本の吸気供給管１５の遮熱部位２５は、熱伝達部位２１の円弧部２１ａと共に吸気供給管１５となる円弧部２５ａと、円弧部２５ａの縁部に連続して形成されると共に熱伝達部位２１のフランジ２２ａに接合されてフランジ部２２となるフランジ２２ｂとから構成されている。

熱伝達部位２１と遮熱部位２５とが互いに接合され、例えば、凹凸面を介して接着剤で固定され、３本の吸気供給管１５とされている。両端の吸気供給管１５の外側（図中左右端）のフランジ部２２は、断面視でエンジン本体５と反対側（車両の前方側）に湾曲して形成されている。

尚、熱伝達部位２１と遮熱部位２５との接合は、ボルト、ナット等を用いた機械的な締結により行うことも可能である。

上記構成の吸気マニホールド１１は、吸気供給管１５の前側の熱伝達部位２１がアルミニウム製で比熱が低いので、走行中の状況では、走行風の冷気が効率良く吸入空気に伝達される。そして、吸気供給管１５の後側のエンジン本体５に対向する遮熱部位２５が樹脂製で比熱が高いので、停車中によるアイドル運転状態や低速走行の状況では、エンジン本体５の熱の伝達が抑制されて吸入空気の温度上昇が抑制される。

このため、吸気マニホールド１１が車両の前側に配された横置きのエンジン２であっても、エンジン本体５側からの熱が吸入空気に伝達しにくく、走行風の冷気の吸入空気への伝達を効率良く行うことが可能になる。

また、吸気供給管１５及びフランジ部２２によりエンジン本体５側への隙間が塞がれ、中央の吸気供給管１５と両端の吸気供給管１５の間のフランジ部２２の部位は、吸気供給管１５の軸方向に延びる流路が形成された状態になっているので、フランジ部２２により走行風の接触面積を増加して冷却効率を高めると共に、走行風を吸気供給管１５の軸方向に案内し、フランジ部２２によりエンジン本体５側からの熱を遮断することができる。

また、両側の吸気供給管１５（端部に位置する吸気供給管）の両端部側に形成されたフランジ部２２は車両の前方側に湾曲して形成されているので、走行風を吸気供給管１５側に集めることができ、吸気供給管１５の外側部位（端部側）に対するエンジン本体５側からの熱、即ち、横方向から回り込む熱を遮断することができる。

尚、遮熱部位として、エンジン本体５から遠ざかるよう段階的に比熱が低くなる複数の材料で構成したり、熱伝達部位２１に対してエンジン本体５に対向する部位に近づくほど比熱が漸次低くなる一つの材料で構成したりすることが可能である。

また、フランジ部２２は、熱伝達部位２１の材料であるアルミニウムと遮熱部位２５の材料である樹脂を重ねて構成したが、冷却効果を優先して求める場合、アルミニウムだけで構成することが可能であり、熱の遮断効果を優先して求める場合、樹脂だけで構成することが可能である。つまり、フランジ２２ａ、もしくは、フランジ２２ｂのいずれか一方でフランジ部２２を構成することも可能である。

図６に基づいて吸気供給管の他の実施例を説明する。図６には他の実施例の吸気供給管の外観を示してある。

図６（ａ）に示した実施例は、吸気供給管１５の熱伝達部位２１の表面に、多数の凹部３１を形成したものである。多数の凹部３１を形成することで、熱伝達部位２１の表面積を増加させることができ、走行風による吸入空気の冷却効率を高めることができる。

尚、多数の凸部を設けて表面積を増加させることも可能である。

図６（ｂ）に示した実施例は、吸気供給管１５の熱伝達部位２１の表面に、吸気供給管１５の軸方向に連続して延びる凸部材３２を設けたものである。吸気供給管１５の軸方向に連続して延びる凸部材３２を設けたことで、熱伝達部位２１の表面積を増加させることができると共に、走行風を熱伝達部位２１の表面で軸方向に案内することができ、走行風により、吸気供給管１５全体の冷却効果を図ることができ、吸入空気の冷却効率を高めることができる。

尚、吸気供給管１５の軸方向に連続して延びる凹溝を熱伝達部位２１の表面に設け、表面積の増加と走行風の軸方向への案内を行わせることも可能である。

本発明は、内燃機関の吸気マニホールドの産業分野で利用することができる。

１ 車両
２ 内燃機関（エンジン）
３ シリンダブロック
４ シリンダヘッド
５ エンジン本体
６ クランクシャフト
７ 吸気ポート
１１ 吸気マニホールド
１２ スロットル弁
１３ 吸気管
１４ 導入チャンバ
１５ 吸気供給管部（吸気供給管）
２１ 熱伝達部（熱伝達部位）
２２ フランジ部
２５ 遮熱部（遮熱部位）
３１ 凹部
３２ 凸部材

Claims (5)

1. 車両の内燃機関の前方に配され、前記内燃機関へ空気を導入する吸気供給管部を有する吸気マニホールドにおいて、
   前記吸気供給管部は、前記内燃機関に近接している遮熱部と、前記内燃機関より遠接している熱伝達部の分割構造であり、
   前記熱伝達部は、前記遮熱部よりも熱伝導率が高い材料で形成されている
   ことを特徴とする吸気マニホールド。
2. 請求項１に記載の吸気マニホールドにおいて、
   前記吸気供給管部は、
   前記熱伝達部と前記遮熱部との接合部の径方向の外側に、軸方向に延びるヒレ部が形成されている
   ことを特徴とする吸気マニホールド。
3. 請求項１もしくは請求項２に記載の吸気マニホールドにおいて、
   前記熱伝達部の表面は、軸方向に沿って配される凹凸部を備えた
   ことを特徴とする吸気マニホールド
4. 請求項２もしくは請求項３に記載の吸気マニホールドにおいて、
   前記ヒレ部の端部は、車両前後方向の前側に傾斜している
   ことを特徴とする吸気マニホールド。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の吸気マニホールドにおいて、
   前記吸気供給管部は、
   前記熱伝達部がアルミニウム製であり、前記遮熱部が樹脂製である
   ことを特徴とする吸気マニホールド。

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