JP2020051333A - インテークマニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】インテークマニホールドとシリンダヘッドとの間のシール性を確保しつつも、軽量化されたインテークマニホールドを提供する。【解決手段】インテークマニホールドは、樹脂製の複数のピースで構成されている。複数のピースのうち、第１ピース１１は、シリンダヘッドの吸気ポートとの接続部分である接続フランジ３５を構成している。ピースの体積中において気泡率が占める体積の割合を気泡率としたとき、前記複数のピースのうち、吸気ポートに接続される接続部分である接続フランジ３５を含む第１ピース１１の樹脂の気泡率は、接続フランジ３５を含まない他のピースの樹脂の気泡率よりも小さい。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のインテークマニホールドに関する。

特許文献１に記載の内燃機関のシリンダヘッドには、燃焼室と連通する吸気ポートが区画されている。複数の吸気ポートは、シリンダヘッドの側面に開口している。シリンダヘッドの側面には、インテークマニホールドが固定されている。このインテークマニホールドは、車両外部からの吸気が流通する集合通路と、吸気ポートの数に対応した数の分岐通路とを備えている。そして、各分岐通路は、各吸気ポートに接続されている。特許文献１に記載のインテークマニホールドは、複数のピースを互いに溶着して一体化したものである。また、各ピースの材質は、発泡樹脂である。

特開２０１８−００３６９５号公報

特許文献１に記載のインテークマニホールドでは、当該インテークマニホールド（ピース）を構成する発泡樹脂の気泡率が大きいほど、インテークマニホールドの体積に占める気泡の割合が増えるため、軽量化の効果は大きくなる。一方で、インテークマニホールドを構成する発泡樹脂の気泡率が大きいほど、表面に気泡が現れやすく、インテークマニホールドの表面が粗くなる。インテークマニホールドの表面が過度に粗い場合、インテークマニホールドとシリンダヘッドとの接合箇所において隙間が生じやすく、両者の間のシール性を確保しにくくなる。したがって、インテークマニホールドとシリンダヘッドとの間のシール性を確保しつつも、インテークマニホールドを構成する発泡樹脂の気泡率を高めることのできる技術が求められる。

上記課題を解決するため、本発明は、シリンダヘッドの吸気ポートに接続され、当該吸気ポート内に吸気を導くインテークマニホールドであって、樹脂製の複数のピースを一体的に溶着することにより構成されており、前記ピースの体積中において気泡が占める体積の割合を気泡率としたとき、前記複数のピースのうち、前記吸気ポートに接続される接続部分を含むピースの樹脂の気泡率は、前記接続部分を含まない他のピースの樹脂の気泡率よりも小さい。

上記の構成によれば、シリンダヘッドの吸気ポートに接続される接続部分を含むピースは、当該接続部分を含まないピースよりも気泡率が小さい。そのため、接続部分を含むピースの表面は、比較的に気泡が少なく滑らかである。したがって、このピースをシリンダヘッドの吸気ポートに接続したときに、両者の間に隙間が生じにくく、十分なシール性が確保される。その一方で、接続部分を含まないピースの気泡率を大きくできるため、インテークマニホールド全体としては、相応の気泡率が実現でき、インテークマニホールドの軽量化に寄与できる。

インテークマニホールドを一体化した状態の側面図。 インテークマニホールドを各ピースに分解した状態の側面図。 第１ピースの斜視図。

以下、内燃機関のインテークマニホールドの一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図１及び図２における上下方向を、インテークマニホールド１０の上下方向とする。

図１に示すように、インテークマニホールド１０は、車両外部から吸気するための吸入部３１を備えている。吸入部３１は、インテークマニホールド１０の上下方向に略直交する方向に延びる略円筒状となっている。

吸入部３１における一端部の外周面からは、フランジ３２が張り出している。フランジ３２においては、複数のボルト孔３３が貫通している。このボルト孔３３に、ボルトが挿通されることにより、インテークマニホールド１０に、吸気量を調整するためのスロットルバルブを備えた筒状のスロットルボディが固定される。すなわち、車両外部からの吸気は、スロットルボディを通り、吸入部３１を介してインテークマニホールド１０の内部へと流れる。

吸入部３１の他端部には、吸気脈動を抑制するためのサージタンク３０が接続されている。サージタンク３０は、概ね吸入部３１の軸線方向（図１における紙面厚み方向）に長い略直方体箱状になっている。

サージタンク３０には、４つの分岐通路３４が接続されている。各分岐通路３４は、吸入部３１の軸線方向に並列されている。各分岐通路３４は、サージタンク３０を囲うように、サージタンク３０の短手方向一方側の側面から、サージタンク３０の下側、短手方向他方側の側面を経て、サージタンク３０の上側まで湾曲して延びている。

各分岐通路３４におけるサージタンク３０とは反対側の端部には、接続フランジ３５が設けられている。図３に示すように、接続フランジ３５は、４つの分岐通路３４の間を連結している。そして、各分岐通路３４は、接続フランジ３５の端面において開口している。接続フランジ３５の端面においては、各分岐通路３４の開口を囲うようにガスケット溝５３が窪んでいる。インテークマニホールド１０がシリンダヘッドの吸気ポートに接続される際には、このガスケット溝５３にシール性を確保するための図示しないガスケットがはめ込まれる。また、接続フランジ３５においては、複数のボルト孔５４が接続フランジ３５の厚み方向に貫通している。ボルト孔５４は、接続フランジ３５の長手方向（分岐通路３４の並設方向）における両端部、各分岐通路３４の開口の間に位置している。

また、図１に示すように、インテークマニホールド１０においては、各分岐通路３４に内燃機関における燃焼後の排気を再循環させて供給するためのＥＧＲ供給通路３６が区画されている。この実施形態では、ＥＧＲ供給通路３６の外部側の開口は、各分岐通路３４の開口とは反対側を向いている。図示は省略するが、ＥＧＲ供給通路３６は、インテークマニホールド１０の内部において４つに分岐しており、分岐した各通路が各分岐通路３４の内部と連通している。

図２に示すように、インテークマニホールド１０は、樹脂製の複数のピースで構成されている。具体的には、インテークマニホールド１０は、第１ピース１１、第２ピース１２、第３ピース１３及び第４ピース１４が溶着によって一体化されることにより構成されている。

図２及び図３に示すように、第１ピース１１は、フランジ３２の全体、吸入部３１の一部、サージタンク３０の一部、各分岐通路３４の一部、及び接続フランジ３５の全体を構成している。具体的には、第１ピース１１は、吸入部３１のうちの周方向の略半分、すなわち半円筒状の部分を構成している。また、第１ピース１１は、サージタンク３０のうち、インテークマニホールド１０の中心側の壁部を構成している。さらに、第１ピース１１は、分岐通路３４のうちの湾曲の内側の壁部を構成している。

図２に示すように、第２ピース１２は、吸入部３１の一部、サージタンク３０の一部、各分岐通路３４の一部を構成している。具体的には、第２ピース１２は、吸入部３１のうちの、第１ピース１１で構成されていない半円筒状の部分を構成している。また、第２ピース１２は、サージタンク３０のうちのインテークマニホールド１０の外側の壁部を構成している。さらに、第２ピース１２は、分岐通路３４の上流側部分のうちの湾曲の外側の壁部を構成している。したがって、第２ピース１２が第１ピース１１に溶着されることにより、吸入部３１、サージタンク３０、各分岐通路３４の上流側の一部が形成される。

第３ピース１３は、各分岐通路３４の下流側部分のうちの湾曲の外側の壁部を構成している。したがって、第３ピース１３が第１ピース１１に溶着されることにより、各分岐通路３４の下流側の一部が形成される。また、第３ピース１３が第１ピース１１に溶着されることにより、各分岐通路３４の上流側の一部と下流側の一部とが繋がって、各分岐通路３４の全体が形成される。

第４ピース１４は、ＥＧＲ供給通路３６を構成している。したがって、第４ピース１４を、第３ピース１３に溶着することにより、ＥＧＲ供給通路３６が各分岐通路３４の内部に連通される。

図３に示すように、第１ピース１１において、サージタンク３０のうち、各分岐通路３４が接続されている側とは反対側の壁部は、サージタンク３０における他の壁部よりも厚みの大きい第１厚肉部５１になっている。この実施形態においては、第１厚肉部５１は、第２ピース１２における各分岐通路３４の壁部を構成する部分、第３ピース１３における各分岐通路３４の壁部を構成する部分のいずれよりも厚みが大きくなっている。また、第１ピース１１において、各分岐通路３４の壁部を構成している部分のうち、各分岐通路３４の下流端から一定範囲内の壁部は、各分岐通路３４における他の壁部よりも厚みの大きい第２厚肉部５２になっている。すなわち、第１ピース１１の第２厚肉部５２は、第２ピース１２における各分岐通路３４の壁部を構成する部分、第３ピース１３における各分岐通路３４の壁部を構成する部分のいずれよりも厚みが大きくなっている。なお、図３では、第１厚肉部５１及び第２厚肉部５２の壁面にドットを付して図示している。

上記第１ピース１１、第２ピース１２、第３ピース１３及び第４ピース１４の材質は合成樹脂である。そして、ピースの体積中において気泡が占める体積の割合を気泡率としたとき、第２ピース１２、第３ピース１３及び第４ピース１４の気泡率は１５％である。一方、第１ピース１１の気泡率は０％であり、第１ピース１１は、いわゆるソリッド成形で成形されたものである。よって、第１ピース１１の気泡率は、第２ピース１２、第３ピース１３及び第４ピース１４の気泡率に対して、小さくなっている。

次に、上記インテークマニホールド１０の作用及び効果について説明する。
（１）本実施形態において、インテークマニホールド１０がシリンダヘッドの吸気ポートに接続される際、接続フランジ３５が、吸気ポートとの接続部分となる。接続部分である接続フランジ３５を含む第１ピース１１は、気泡率０％である。そのため、第１ピース１１の表面には気泡が現れてなく滑らかである。したがって、第１ピース１１をシリンダヘッドの吸気ポートに接続したときに、接続フランジ３５とガスケットやシリンダヘッドとが密着して、十分なシール性が確保される。さらに、本実施形態において、インテークマニホールド１０にスロットルボディが接続される際、フランジ３２が、スロットルボディとの接続部分となる。フランジ３２は、第１ピース１１に含まれているため、フランジ３２の表面には気泡が現れてなく滑らかである。したがって、第１ピース１１をスロットルボディに接続したときに、フランジ３２とスロットルボディとが密着して、十分なシール性が確保される。

その一方で、第２ピース１２、第３ピース１３及び第４ピース１４の気泡率は１５％である。そのため、これらのピースを含むインテークマニホールド１０全体としては、相応の気泡率が実現でき、インテークマニホールド１０が軽量化できる。なお、第２ピース１２、第３ピース１３及び第４ピース１４は、インテークマニホールド１０の外部には接続されないので、これらのピースの表面において多少の気泡が現れていても、インテークマニホールド１０の気密性に影響を与えることはない。具体的には、第２ピース１２、第３ピース１３及び第４ピース１４は、互いに溶着によって一体化されている。溶着の際に、溶着面が溶けている。そして、各ピースの溶着面同士が互いに密着することで、仮に気泡が表面に現れていても押しつぶされて消失し、各ピースの溶着面同士が密着する。これにより、インテークマニホールド１０の気密性が確保される。

（２）本実施形態において、第１厚肉部５１及び第２厚肉部５２は、第１ピース１１に含まれている。第１ピース１１は、気泡率０％である。よって、第１厚肉部５１には気泡がないため、第１厚肉部５１の剛性をより向上でき、吸気脈動を抑制しやすい。また、インテークマニホールド１０を内燃機関に取り付けた際に、燃焼室の比較的に近くに第２厚肉部５２が配置される。そして、第２厚肉部５２において、第２厚肉部５２には気泡がないため、第２厚肉部５２の強度をより向上でき、高温にも耐えやすい。このように、気泡率を小さく設定したい箇所は、第１ピース１１に集約されている。よって、複数のピースのうち、気泡率が小さいピースを少なくできる。したがって、インテークマニホールド１０全体としては気泡率が小さいピースが少なくなることで、インテークマニホールド１０が軽量化できる。

（３）一般に、樹脂成形物を発泡成形した際、板厚が大きい部分では、十分な冷却時間を確保しないと後膨れが起きやすい。この点、第１厚肉部５１及び第２厚肉部５２を含む第１ピース１１の気泡率は０％であり、冷却時間が短くても発泡成形による後膨れが起きない。したがって、第１ピース１１を成形する際、後膨れを抑制するために長い冷却時間を確保しなくてもよく、第１ピース１１の成形に要する時間を短時間化できる。すなわち、本実施形態の第１ピース１１は生産性の高いものである。

上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・インテークマニホールド１０を構成するピースの数は、上記実施形態の数（４つ）に限られない。ピースの数は、２つや３つ、５つ以上であってもよい。この場合、少なくとも接続部分である接続フランジ３５を含むピースは、接続フランジ３５を含まないピースよりも気泡率が小さければよい。

・第１ピース１１の気泡率は、接続部分を含まないピースの気泡率未満であれば、０％でなくてもよい。例えば、第２ピース１２、第３ピース１３及び第４ピース１４の気泡率が１５％であれば、第１ピース１１の気泡率は、１５％未満であればよい。これにより、少なくとも、第１ピース１１の表面には、接続部分を含まないピースの表面よりも、気泡は現れにくくなる。よって、第１ピース１１をシリンダヘッドの吸気ポートに接続したときに、両者の間に隙間が生じにくく、十分なシール性が確保される。

・第２ピース１２、第３ピース１３及び第４ピース１４の気泡率は１５％でなくてもよい。例えば、第２ピース１２、第３ピース１３及び第４ピース１４の気泡率は２５％であってもよい。気泡率を大きく設定した方が、インテークマニホールド１０全体の軽量化を図りやすい。

・第２ピース１２、第３ピース１３及び第４ピース１４の気泡率は同一でなくてもよい。例えば、第２ピース１２の気泡率は１０％、第３ピース１３の気泡率は１５％、第４ピース１４の気泡率は２０％であってもよい。成形時の制約等により、気泡率の設定上限が各ピースによって異なるとき、気泡率を大きく設定できるピースは大きく設定した方が、インテークマニホールド１０全体の軽量化を図りやすい。

・第１ピース１１において、厚みの大きい第１厚肉部５１及び第２厚肉部５２が存在することは必須ではない。また、第１ピース１１に代えて、又は加えて、第２ピース１２に、当該第２ピース１２における他の箇所よりも厚みの大きい厚肉部が設けられていてもよい。この場合、第２ピース１２の気泡率は、第３ピース１３及び第４ピース１４の気泡率よりも小さいことが好ましいが、第１ピース１１の気泡率と同一である必要はない。

・分岐通路３４の分岐数は、４つに限られない。インテークマニホールド１０を取り付ける内燃機関の気筒数に併せて、３つ以下でもよいし、５つ以上でもよい。
・インテークマニホールド１０の形状は、本実施形態の形状に限られない。例えば、分岐通路３４は、吸入部３１の開口部と同じ方向に開口していてもよいし、分岐通路３４は、湾曲せずに直線状であってもよい。

１０…インテークマニホールド、１１…第１ピース、１２…第２ピース、１３…第３ピース、１４…第４ピース、３０…サージタンク、３１…吸入部、３２…フランジ、３３…ボルト孔、３４…分岐通路、３５…接続フランジ、３６…ＥＧＲ供給通路、５１…第１厚肉部、５２…第２厚肉部、５３…ガスケット溝、５４…ボルト孔。

Claims (1)

1. シリンダヘッドの吸気ポートに接続され、当該吸気ポート内に吸気を導くインテークマニホールドであって、
   樹脂製の複数のピースを一体的に溶着することにより構成されており、
   前記ピースの体積中において気泡が占める体積の割合を気泡率としたとき、
   前記複数のピースのうち、前記吸気ポートに接続される接続部分を含むピースの樹脂の気泡率は、前記接続部分を含まない他のピースの樹脂の気泡率よりも小さい
   インテークマニホールド。

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