JP2016176459A - 吸気マニホールド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で熱交換器によるガスの冷却効率を向上させることができると共に気流音を抑制することができる吸気マニホールド装置を提供する。【解決手段】吸気マニホールド装置１０の吸気マニホールド１２は、熱交換器１４が挿通可能な開口部２２が形成されたハウジング１８を有する。熱交換器１４の外側面には、第１凸部４０が設けられ、ハウジング１８の内面には、ハウジング１８内に熱交換器１４が収容された状態で第１凸部４０に対して近接すると共に対向する第２凸部４２、４４が設けられている。ハウジング１８及び第２凸部４２、４４は、樹脂材料により一体的に射出成形されている。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の複数のシリンダ室にガスを導く吸気マニホールドと、吸気マニホールドに内蔵されてガスを冷却する熱交換器と、を備えた吸気マニホールド装置に関する。

例えば、特許文献１には、吸気マニホールドの内面に形成された溝に熱交換器に設けられた鍔部を挿入することにより、吸気マニホールドと熱交換器との間の隙間を通りシリンダ室に導かれるガスの量を少なくし、熱交換器によるガスの冷却効率を向上させる構成が開示されている。

特開２０１２−２２５３１１号公報

上記特許文献１に記載の技術では、吸気マニホールドを樹脂材料により射出成形する場合、吸気マニホールドの内面に溝を形成しているので、射出成形時の吸気マニホールドの樹脂収縮によって溝寸法が変化し易い。そのため、溝底面と鍔部との間隔が過度に狭くなると、気流音が発生し易くなるという課題がある。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、簡易な構成で熱交換器によるガスの冷却効率を向上させることができると共に気流音を抑制することができる吸気マニホールド装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る吸気マニホールド装置は、内燃機関の複数のシリンダ室にガスを導く吸気マニホールドと、前記吸気マニホールドに内蔵されて前記ガスを冷却する熱交換器と、を備えた吸気マニホールド装置であって、前記吸気マニホールドは、前記熱交換器が挿入可能な開口部が形成されて前記熱交換器を収容するハウジングを有し、前記熱交換器のうち前記ハウジングの内面に対向する外側面には、第１凸部が設けられ、前記ハウジングの内面には、当該ハウジング内に前記熱交換器が収容された状態で前記第１凸部に対して近接すると共に対向する第２凸部が設けられ、前記ハウジング及び前記第２凸部は、樹脂材料により一体的に射出成形されていることを特徴とする。

このような構成によれば、第１凸部及び第２凸部により吸気マニホールドと熱交換器との間の隙間（バイパス流路）を通りシリンダ室に導かれるガス流量（バイパス流）を少なくすることができるので、簡易な構成で熱交換器によるガスの冷却効率を向上させることができる。また、ハウジングの内面に溝ではなく第２凸部を設けているので、射出成形時のハウジングの樹脂収縮に伴う第２凸部の寸法変化を比較的小さくすることができる。これにより、第１凸部と第２凸部との間隔を精度よく形成することができるので、バイパス流を効果的に抑制することができる。さらに、第２凸部の突出長の設定により、第２凸部と熱交換器との間に形成されるクリアランス量を調整することができるので、狭い隙間を気流が通ることにより生じる気流音を簡易な構成で抑制することができる。

上記の吸気マニホールド装置において、前記第２凸部は、前記熱交換器の前記ガスの流通方向から前記第１凸部を挟むように一対設けられていてもよい。

このような構成によれば、バイパス流を一層少なくすることができると共に気流音を一層抑制することができる。

上記の吸気マニホールド装置において、前記第１凸部は、前記熱交換器の前記外側面のうち前記熱交換器の前記ハウジング内への挿入方向に沿って延在した一対の平面のそれぞれに設けられ、前記第２凸部は、前記第１凸部に対応して設けられていてもよい。

このような構成によれば、第１凸部を第２凸部にスライドさせながら熱交換器をハウジング内に円滑に挿入することができる。

上記の吸気マニホールド装置において、前記第２凸部には、前記ハウジングと前記熱交換器との間をシールするシール部材が設けられていてもよい。

このような構成によれば、シール部材によりバイパス流をさらに少なくすることができると共に気流音をさらに抑制することができる。

本発明によれば、熱交換器の外側面に設けられた第１凸部と吸気マニホールドの内面に設けられた第２凸部とが互いに対向すると共に近接しているため、熱交換器によるガスの冷却効率を向上させることができると共に気流音を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る吸気マニホールド装置の一部断面図である。 図１に示す吸気マニホールドの正面図である。 図３Ａは、図１のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線に沿った断面図であり、図３Ｂは、図３Ａの一部拡大断面図である。 図３ＡのＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。

以下、本発明に係る吸気マニホールド装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

本発明に係る吸気マニホールド装置は、車両等に搭載される多気筒の内燃機関に適用されるものであって、過給器により圧縮されたガスを冷却して複数のシリンダ室に導く。この吸気マニホールド装置に導かれるガスは、内燃機関の吸気通路から導かれる気体であって、内燃機関の排気ガスと空気とが混合された気体であってもよいし、排気ガスを含まない空気であってもよい。

図１に示すように、本実施形態に係る吸気マニホールド装置１０は、樹脂材料により一体的に射出成形された吸気マニホールド１２と、吸気マニホールド１２に内蔵された熱交換器（インタークーラ）１４とを備えている。吸気マニホールド１２を構成する樹脂材料は、特に限定されないが、例えば、ナイロン６（登録商標）又はナイロン６６（登録商標）等が挙げられる。

図１〜図３Ａに示すように、吸気マニホールド１２は、図示しない吸気通路に接続される管状の導入部１６と、導入部１６から導かれたガスを冷却する熱交換器１４を収容するハウジング１８と、熱交換器１４により冷却されたガスを複数のシリンダ室に導く導出部２０とを有している。

ハウジング１８は、導入部１６の延在方向（Ｘ方向）に沿って延在して片側が開口した箱型形状をなしている。すなわち、ハウジング１８には、熱交換器１４が挿入可能な開口部２２が形成されている。なお、開口部２２は、熱交換器１４に設けられた平板状のカバー部２４により閉塞される。カバー部２４は、金属材料で構成されており、複数の取付ボルト２６により吸気マニホールド１２に対して締結される。

ハウジング１８のうち熱交換器１４よりも上流側には、導入部１６から導かれたガスを熱交換器１４に導くための上流側空間２８が形成されている。ハウジング１８のうち熱交換器１４よりも下流側には、熱交換器１４により冷却されたガスを一時的に溜める下流側空間３０が形成されている。すなわち、熱交換器１４には、上流側空間２８から下流側空間３０に向かう方向（Ｙ方向）にガスが流通する。ハウジング１８の残余の構成については後述する。

導出部２０は、ハウジング１８から開口部２２とは反対側（Ｚ方向）に向かって直線状に延出した３本の分岐管３２と、これら分岐管３２の先端部に跨って設けられたフランジ部３４とを有している。本実施形態に係る吸気マニホールド装置１０は、３気筒の内燃機関に適用されるため、分岐管３２が３本であるが、分岐管３２の本数は、内燃機関の気筒数に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。

３本の分岐管３２は、導入部１６の延在方向に沿って等間隔に並んでおり、各分岐管３２の内孔が下流側空間３０に連通している。フランジ部３４には、導出部２０を図示しないシリンダヘッドに固定するための固定ボルト３６（図３Ａ参照）が挿通する４つの挿通孔３８が形成されている。

熱交換器１４は、アルミニウム等の金属材料で構成されており、ハウジング１８の長手方向に延在した直方体形状の外形を有している。詳細な図示は省略するが、熱交換器１４には、ガスが流通するガス流路と、ガスを冷却する冷媒が流通する冷媒流路とが形成されている。ガス流路は、Ｙ方向に延在している。なお、熱交換器１４においてガスとの熱交換によって熱せられた冷媒は、図示しない冷媒循環通路に導出され、別の熱交換器により放熱（冷却）された後、熱交換器１４の冷媒流路に導入される。

図３Ａ〜図４に示すように、熱交換器１４の外側面には、Ｙ方向からの平面視でＣ字状（Ｕ字状）に形成された第１凸部４０が設けられている。すなわち、第１凸部４０は、熱交換器１４の外側面のうちＸ方向に指向する一対の平面（Ｘ方向を法線方向とする一対の平面）においてＺ方向に全長に亘って延在すると共にＺ方向に指向する平面（Ｚ方向を法線方向とする平面）においてＸ方向に全長に亘って延在している。また、第１凸部４０は、熱交換器１４のＹ方向の略中央に位置している。

ハウジング１８の内面には、ハウジング１８内に熱交換器１４が収容された状態で第１凸部４０をＹ方向から挟むように設けられた一対の第２凸部４２、４４が設けられている。各第２凸部４２、４４は、Ｙ方向からの平面視でＣ字状（Ｕ字状）に形成されている。すなわち、各第２凸部４２、４４は、ハウジング１８の内面のうちＸ方向に指向する一対の平面（Ｘ方向を法線方向とする一対の平面）においてＺ方向に全長に亘って延在すると共にＺ方向に指向する平面（Ｚ方向を法線方向とする平面）においてＸ方向に全長に亘って延在している。これら第２凸部４２、４４は、互いに平行に延在した状態で第１凸部４０に近接すると共に対向している。各第２凸部４２、４４の突出長は、互いに同一に設定されている。

このような第１凸部４０及び第２凸部４２、４４を設けることにより、熱交換器１４をハウジング１８内に収容した状態で、熱交換器１４とハウジング１８との間には、ラビリンス状の隙間が形成されることとなる。これにより、上流側空間２８のガスが熱交換器１４とハウジング１８との間のバイパス流路４６を介して下流側空間３０に導かれることが好適に抑制される。また、上流側空間２８のガスは熱交換器１４のガス流路に効率的に導かれることとなるため、熱交換器１４によるガスの冷却効率が向上する。

図３Ｂに示すように、各第２凸部４２、４４には、ハウジング１８と熱交換器１４との間をシールするシール部材４８が設けられている。換言すれば、シール部材４８は、第１凸部４０と一対の第２凸部４２、４４とにより形成されるラビリンス状の隙間を埋めるように配設されている。つまり、シール部材４８は、各第２凸部４２、４４の先端面と熱交換器１４の外側面との間、第１凸部４０と各第２凸部４２、４４との間、第１凸部４０の先端面とハウジング１８の内側面との間に位置している。シール部材４８は、第１凸部４０及び第２凸部４２、４４の全長に亘ってＣ字状（Ｕ字状）に延在している（図４参照）。これにより、バイパス流路４６を流通するガスの量が一層低減される。

本実施形態によれば、ハウジング１８内に熱交換器１４が収容された状態で一対の第２凸部４２、４４が第１凸部４０に対して近接すると共に対向している。換言すれば、一対の第２凸部４２、４４が熱交換器１４のガスの流通方向（Ｙ方向）から第１凸部４０を挟むように設けられている。

これにより、このような第１凸部４０及び第２凸部４２、４４を設けない構成と比較して、上流側空間２８から吸気マニホールド１２と熱交換器１４との間の隙間（バイパス流路４６）を通りシリンダ室に導かれるガス流量（バイパス流）を少なくすることができる。すなわち、上流側空間２８から熱交換器１４のガス流路に導かれるガスの量を多くすることができるので、簡易な構成で熱交換器１４によるガスの冷却効率を向上させることができる。

また、ハウジング１８の内面に溝ではなく一対の第２凸部４２、４４を設けているので、射出成形時のハウジング１８の樹脂収縮に伴う第２凸部４２、４４の寸法変化を比較的小さくすることができる。これにより、第１凸部４０と第２凸部４２、４４との間隔を精度よく形成することができるので、バイパス流を効果的に抑制することができる。

さらに、一対の第２凸部４２、４４の突出長の設定により、各第２凸部４２、４４と熱交換器１４との間に形成されるクリアランス量を調整することができるので、狭い隙間を気流が通ることで生じる気流音を簡易な構成により、抑制することができる。さらにまた、各第２凸部４２、４４にシール部材４８を設けているので、バイパス流をさらに少なくすることができると共に気流音をさらに抑制することができる。

本実施形態は、上述した構成に限定されない。第２凸部４２及び第２凸部４４の少なくともいずれか一方には、シール部材４８が設けられていなくてもよい。この場合、第１凸部４０を第２凸部４２、４４に対して一層スライドさせ易くなるため、熱交換器１４のハウジング１８内に容易に挿入することができる。

また、第１凸部４０は、熱交換器１４の外側面のうちＸ方向に指向する一対の平面及びＺ方向に指向する平面の少なくともいずれか１つの平面に設けられていればよく、第２凸部４２、４４は、第１凸部４０に対応して設けられていればよい。この場合であっても、熱交換器１４によるガスの冷却効率を向上させることができると共に気流音を抑制することができる。さらに、上述した実施形態では、ハウジング１８に一対の第２凸部４２、４４を設けた構成を例示したが、ハウジング１８には、第２凸部４２又は第２凸部４４の単体が設けられていてもよい。

１０…吸気マニホールド装置 １２…吸気マニホールド
１４…熱交換器 １８…ハウジング
２２…開口部 ２４…カバー部
４０…第１凸部 ４２、４４…第２凸部

Claims (4)

1. 内燃機関の複数のシリンダ室にガスを導く吸気マニホールドと、前記吸気マニホールドに内蔵されて前記ガスを冷却する熱交換器と、を備えた吸気マニホールド装置であって、
   前記吸気マニホールドは、前記熱交換器が挿入可能な開口部が形成されて前記熱交換器を収容するハウジングを有し、
   前記熱交換器のうち前記ハウジングの内面に対向する外側面には、第１凸部が設けられ、
   前記ハウジングの内面には、当該ハウジング内に前記熱交換器が収容された状態で前記第１凸部に対して近接すると共に対向する第２凸部が設けられ、
   前記ハウジング及び前記第２凸部は、樹脂材料により一体的に射出成形されていることを特徴とする吸気マニホールド装置。
2. 請求項１記載の吸気マニホールド装置において、
   前記第２凸部は、前記熱交換器の前記ガスの流通方向から前記第１凸部を挟むように一対設けられていることを特徴とする吸気マニホールド装置。
3. 請求項１又は２に記載の吸気マニホールド装置において、
   前記第１凸部は、前記熱交換器の前記外側面のうち前記熱交換器の前記ハウジング内への挿入方向に沿って延在した一対の平面のそれぞれに設けられ、
   前記第２凸部は、前記第１凸部に対応して設けられていることを特徴とする吸気マニホールド装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸気マニホールド装置において、
   前記第２凸部には、前記ハウジングと前記熱交換器との間をシールするシール部材が設けられていることを特徴とする吸気マニホールド装置。

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