JP2021139338A

JP2021139338A - インテークマニホールド

Info

Publication number: JP2021139338A
Application number: JP2020037859A
Authority: JP
Inventors: 将人山田; Masato Yamada
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2021-09-16

Abstract

【課題】サージタンクの内部から複数の分岐管へと空気が流入する際の圧力損失を低減できるインテークマニホールドを提供する。【解決手段】サージタンク１２は、短手方向Ｙにおいて複数の分岐管１４の開口端１４ｈと対向する対向面１２ａを備える。直交方向Ｚからインテークマニホールド１１を見たときに、第１開口端１５ｈは、長手方向Ｘにおいて導入管１３から離れるほど、短手方向Ｙにおいて対向面１２ａに近づく方向に位置するように開口面Ｓが傾斜している。第４開口端１８ｈは、長手方向Ｘにおいて導入管１３から離れるほど、短手方向Ｙにおいて対向面１２ａから離れる方向に位置するように開口面Ｓが傾斜している。対向面１２ａは、複数の分岐管１４の開口端１４ｈにおける開口面Ｓに沿うように全体で凹状をなす態様で湾曲している。【選択図】図４

Description

本発明は、インテークマニホールドに関する。

従来、インテークマニホールドとして、例えば特許文献１に示すものが知られている。こうしたインテークマニホールドは、サージタンクと、サージタンクにおける長手方向の一端に位置する導入管と、サージタンクにおける長手方向と直交する短手方向の一端にて長手方向に並んだ複数の分岐管と、を備えている。インテークマニホールドにおいて、導入管から流入した空気は、サージタンク及び複数の分岐管を経た後、内燃機関における複数の吸気ポートに供給される。

特開２００９−１９１６３２号公報

ところで、複数の分岐管のうち、長手方向において導入管に最も近い分岐管は、導入管からサージタンクの内部へと流入した直後の空気が流入するため、分岐管へと空気が流入する際に、空気の流れる方向が急変することで圧力損失が大きくなってしまう問題があった。また、サージタンクの内部を空気が流れている間に、空気の流れる方向は発散しやすい。そのため、複数の分岐管のうち、長手方向において導入管から最も離れた分岐管に空気が流入する際には、空気の流れ方向の発散によって圧力損失が大きくなってしまう問題があった。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされた。その目的は、サージタンクの内部から複数の分岐管へと空気が流入する際の圧力損失を低減できるインテークマニホールドを提供することにある。

上記課題を解決するためのインテークマニホールドは、サージタンクと、前記サージタンクにおける長手方向の一端に位置するとともに、前記サージタンクの内部に空気を導入する導入管と、前記長手方向と直交する短手方向における前記サージタンクの一端にて前記サージタンクの内部の空気を分配するように前記長手方向に並んだ複数の分岐管と、を備えるインテークマニホールドであって、複数の前記分岐管は、前記サージタンクの内部で開口する開口端をそれぞれ備え、前記サージタンクは、前記短手方向において複数の前記分岐管の前記開口端と対向する対向面を備え、複数の前記分岐管のうち、前記長手方向において前記導入管に最も近い近接分岐管の前記開口端を近接開口端とし、前記長手方向において前記導入管から最も離れた離間分岐管の前記開口端を離間開口端とし、前記長手方向及び前記短手方向の両方向と直交する直交方向から見たときに、前記近接開口端は、前記長手方向において前記導入管から離れるほど、前記短手方向において前記対向面に近づく方向に位置するように開口面が傾斜しており、前記離間開口端は、前記長手方向において前記導入管から離れるほど、前記短手方向において前記対向面から離れる方向に位置するように開口面が傾斜しており、前記対向面は、複数の前記分岐管の前記開口端における前記開口面に沿うように全体で凹状をなす態様で湾曲している。

上記構成によれば、近接開口端は、開口面が傾斜することによって、長手方向において導入管が位置する側に向いた態様となる。したがって、長手方向において導入管に最も近い近接分岐管に空気が流入する際に、空気の流れる方向が急変し難くなるため、近接分岐管へと空気が流入しやすくなる。

また、上記構成によれば、対向面は複数の分岐管の開口端における開口面に沿うように全体で凹状をなす態様で湾曲している。そのため、導入管からサージタンクに流入した空気は、対向面に沿ってサージタンクの内部を流れることにより、空気の流速が保たれながら流れ方向が緩やかに変わるため、空気の流れる方向が発散しにくくなる。これにより、長手方向において導入管から最も離れた離間分岐管へと空気が流入しやすくなる。

このように、上記構成によれば、サージタンクの内部から複数の分岐管へと空気が流入する際の圧力損失を低減できる。

本発明によれば、サージタンクの内部から複数の分岐管へと空気が流入する際の圧力損失を低減できる。

インテークマニホールドの斜視図。インテークマニホールドの側面図。インテークマニホールドの断面図。図２の４−４線に沿った断面図。図４の５−５線に沿った断面図。図４の６−６線に沿った断面図。

以下、インテークマニホールドの一実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、インテークマニホールド１１は、長手方向Ｘに延びる略直方体状をなす中空のサージタンク１２と、サージタンク１２の内部に空気を導入する導入管１３と、長手方向Ｘと直交する短手方向Ｙにおけるサージタンク１２の一端にて長手方向Ｘに並んだ複数の分岐管１４と、を備えている。サージタンク１２、導入管１３、及び複数の分岐管１４は、互いに連通した態様で一体形成されている。

図２に示すように、導入管１３は、サージタンク１２における長手方向Ｘの一端に位置している。導入管１３のうち、サージタンク１２との接続側とは反対側の端部には、スロットルバルブの開度を調整可能なスロットル装置が接続されている。スロットル装置においてスロットルバルブの開度が調整されることにより、導入管１３に供給される空気量が調整される。

図３に示すように、本実施形態のインテークマニホールド１１は、４つの分岐管１４を備えている。本実施形態では、各分岐管１４が矩形筒状をなしている。さらに、各分岐管１４は、サージタンク１２の内部で開口する開口端１４ｈと、サージタンク１２の内部にて開口端１４ｈに向かうにつれて内径が拡径するファンネル部１４ａと、を備えている。ファンネル部１４ａは、サージタンク１２の内部から分岐管１４の内部へと緩やかに空気を導くように、上流側ほど外周側に位置するように反り返った形状をなしている。開口端１４ｈはファンネル部１４ａの周端縁からなり、開口端１４ｈの開口面Ｓはファンネル部１４ａの周端縁によって区画形成されてなる。

各分岐管１４の開口端１４ｈの一部は、長手方向Ｘ及び短手方向Ｙの両方向と直交する直交方向Ｚにおけるサージタンク１２の一端に連続している。開口端１４ｈが連続するサージタンク１２の一端は、図３における下側に位置するサージタンク１２の壁部である。このサージタンク１２の壁部の内面を連続面１２ｂという。４つの分岐管１４における開口端１４ｈは、連続面１２ｂ上で長手方向Ｘに並んでいる。

各分岐管１４のうち、開口端１４ｈを含んだ、空気の流れ方向の下流の一部はサージタンク１２の内部に位置しており、その他の部分はサージタンク１２の外部に位置している。さらに、各分岐管１４は、全体が湾曲している。サージタンク１２の内部では、４つの分岐管１４が長手方向Ｘに等間隔で並んでいる。サージタンク１２の外部では、サージタンク１２の内部よりも、４つの分岐管１４の長手方向Ｘでの間隔が広がっている。４つの分岐管１４のうち、サージタンク１２との接続側とは反対側の端部は、内燃機関の４つの吸気ポートにそれぞれ接続されている。なお、本実施形態のインテークマニホールド１１は、４気筒の内燃機関に搭載されている。本実施形態においては、開口端１４ｈと吸気ポートへの接続端との間の分岐管１４の長さ寸法が、４つの分岐管１４で同じ大きさに設定されている。

図４に示すように、サージタンク１２は、短手方向Ｙにおいて４つの分岐管１４の開口端１４ｈと対向する対向面１２ａを備えている。なお、対向面１２ａは、インテークマニホールド１１を直交方向Ｚから見た状態で、短手方向Ｙにおいて各分岐管１４の接続側とは反対側にあるサージタンク１２の内面であって、長手方向Ｘにおけるサージタンク１２の両端の壁部の間で延びるサージタンク１２の内面である。対向面１２ａは、全体で凹状をなす態様で湾曲している。

インテークマニホールド１１においては、長手方向Ｘにおいて導入管１３に近い分岐管１４から順に、第１分岐管１５、第２分岐管１６、第３分岐管１７、及び第４分岐管１８が並んでいる。すなわち、本実施形態では、４つの分岐管１４のうち、第１分岐管１５が長手方向Ｘにおいて導入管１３に最も近くに位置するとともに、第４分岐管１８が長手方向Ｘにおいて導入管１３から最も離れて位置する。第１分岐管１５、第２分岐管１６、第３分岐管１７、及び第４分岐管１８の開口端１４ｈを、それぞれ第１開口端１５ｈ、第２開口端１６ｈ、第３開口端１７ｈ、及び第４開口端１８ｈという。本実施形態では、第１分岐管１５が近接分岐管に相当し、第１開口端１５ｈが近接開口端に相当する。第４分岐管１８が離間分岐管に相当し、第４開口端１８ｈが離間開口端に相当する。

図５及び図６に示すように、インテークマニホールド１１を長手方向Ｘから見た状態で、各分岐管１４の開口端１４ｈの開口面Ｓは、直交方向Ｚにおいて連続面１２ｂに近づくほど短手方向Ｙにおいて対向面１２ａに近づく方向に位置するように傾斜しているとともに、分岐管１４の軸線Ｌに直交する分岐管１４の流路断面に対しても傾斜している。なお、図５は第１開口端１５ｈの開口面Ｓが傾斜している図を示しており、図６は第４開口端１８ｈの開口面Ｓが傾斜している図を示している。本実施形態では、これら第１開口端１５ｈ及び第４開口端１８ｈと同様に、第２開口端１６ｈ及び第３開口端１７ｈの開口面Ｓも傾斜している。

図４に示すように、第１開口端１５ｈは、インテークマニホールド１１を直交方向Ｚから見たときに、長手方向Ｘにおいて導入管１３から離れるほど、短手方向Ｙにおいて対向面１２ａに近づく方向に位置するように開口面Ｓが傾斜している。第４開口端１８ｈは、長手方向Ｘにおいて導入管１３から離れるほど、短手方向Ｙにおいて対向面１２ａから離れる方向に位置するように開口面Ｓが傾斜している。さらに本実施形態では、第３開口端１７ｈも、第４開口端１８ｈと同様に、長手方向Ｘにおいて導入管１３から離れるほど、短手方向Ｙにおいて対向面１２ａから離れる方向に位置するように開口面Ｓが傾斜している。第２開口端１６ｈの開口面Ｓは、長手方向Ｘに沿って延びている。こうしたインテークマニホールド１１を直交方向Ｚから見たときにおいて、第１開口端１５ｈ、第３開口端１７ｈ、及び第４開口端１８ｈの開口面Ｓは、分岐管１４の軸線Ｌに直交する分岐管１４の流路断面に対して傾斜している。

本実施形態のインテークマニホールド１１においては、長手方向Ｘにおいて隣接する分岐管１４同士で開口端１４ｈ同士も長手方向Ｘに並んでいる。さらに、各分岐管１４の開口端１４ｈと対向面１２ａとの短手方向Ｙにおける距離Ｄは、全ての分岐管１４で等距離に設定されている。第１開口端１５ｈに短手方向Ｙにて対向する対向面１２ａの部分は、長手方向Ｘにおいて導入管１３から離れるほど、短手方向Ｙにおいて第１開口端１５ｈから離れる方向に位置するように傾斜している。第２開口端１６ｈに短手方向Ｙにて対向する対向面１２ａの部分は、長手方向Ｘに沿って延びている。第３開口端１７ｈ及び第４開口端１８ｈに短手方向Ｙにて対向する対向面１２ａの部分は、長手方向Ｘにおいて導入管１３から離れるほど、短手方向Ｙにおいて第３開口端１７ｈ及び第４開口端１８ｈに近づく方向に位置するように傾斜している。インテークマニホールド１１を直交方向Ｚから見たときに、対向面１２ａは、全ての分岐管１４の開口端１４ｈにおける開口面Ｓに沿うように全体で凹状をなす態様となっている。

次に、インテークマニホールド１１による作用について説明する。
スロットル装置から導入管１３に流入した空気がサージタンク１２に流入すると、図４に矢印で示すように空気がサージタンク１２の内部を流れつつ各分岐管１４へと流入する。そして、４つの分岐管１４に分配された空気は、各分岐管１４から吸気ポートにそれぞれ供給される。

ここで、第１開口端１５ｈは、長手方向Ｘにおいて導入管１３から離れるほど、短手方向Ｙにおいて対向面１２ａに近づく方向に位置するように開口面Ｓが傾斜している。すなわち、第１開口端１５ｈは長手方向Ｘにおいて導入管１３が位置する側に向いた態様となっている。

図５に示すように、長手方向Ｘにおいて導入管１３に最も近い第１分岐管１５には、導入管１３からサージタンク１２の内部への流入直後の空気が流入する。このとき、第１開口端１５ｈが長手方向Ｘにおいて導入管１３が位置する側に向いているため、第１分岐管１５に空気が流入する際に、空気の流れる方向が急変し難くなる。そのため、第１分岐管１５へと空気が流入しやすくなる。

その一方で、図４に示すように、本実施形態における第２開口端１６ｈの開口面Ｓは、長手方向Ｘに沿って延びているため、第１開口端１５ｈのように導入管１３が位置する側に向いてはいない。しかしながら、第２分岐管１６は長手方向Ｘにおいて第１分岐管１５よりも導入管１３から離れた位置にあるため、導入管１３からサージタンク１２の内部を介して第２分岐管１６に流入するまでの空気の経路が、第１分岐管１５に流入する空気の経路よりも長くなっている。そのため、第２分岐管１６に空気が流入する際に、導入管１３から第２開口端１６ｈに至るまでに空気の流れる方向が緩やかに変わることにより、空気の流れる方向が急変し難く、第２分岐管１６へと空気が流入しやすくなっている。

また、対向面１２ａは４つの分岐管１４の開口端１４ｈにおける開口面Ｓに沿うように全体で凹状をなす態様で湾曲している。そのため、導入管１３からサージタンク１２に流入した空気は、対向面１２ａに沿ってサージタンク１２の内部を流れることにより、空気の流速が保たれながら流れ方向が緩やかに変わるため、空気の流れる方向が発散しにくくなる。これにより、長手方向Ｘにおいて、第１分岐管１５及び第２分岐管１６よりも導入管１３から離れた第３分岐管１７及び第４分岐管１８へと空気が流入しやすくなる。

本実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）第１開口端１５ｈは、長手方向Ｘにおいて導入管１３から離れるほど、短手方向Ｙにおいて対向面１２ａに近づく方向に位置するように開口面Ｓが傾斜している。そのため、第１分岐管１５へと空気が流入する際に、空気の流れ方向が急変し難くなるため、第１分岐管１５へと空気が流入しやすくなる。また、対向面１２ａは４つの分岐管１４の開口端１４ｈにおける開口面Ｓに沿うように全体で凹状をなす態様で湾曲している。そのため、サージタンク１２の内部を空気が流れる間に空気の流れる方向が発散しにくくなり、第４分岐管１８へと空気が流入しやすくなる。こうして第１分岐管１５及び第４分岐管１８へと空気が流入しやすくなることで、サージタンク１２の内部から複数の分岐管１４へと空気が流入する際の圧力損失を低減できる。

（２）各分岐管１４の開口端１４ｈは、直交方向Ｚにおけるサージタンク１２の一端に連続している。こうした構成では、サージタンク１２の内部空間の大部分が、各分岐管１４の開口端１４ｈよりも直交方向Ｚにおける連続面１２ｂとは反対側にあることとなる。そのため、サージタンク１２の内部から各分岐管１４に空気が流入する際に、直交方向Ｚにおける連続面１２ｂとは反対側のサージタンク１２の内部空間から多くの空気が各分岐管１４へと流入することとなる。本実施形態においては、各分岐管１４の開口端１４ｈは、長手方向Ｘから見たときに、直交方向Ｚにおける一端にある連続面１２ｂに近づくほど短手方向Ｙにおいて対向面１２ａに近づく方向に位置するように開口面Ｓが傾斜している。すなわち、各分岐管１４の開口端１４ｈは、多くの空気が流れてくる方向を向いた態様となっている。したがって、サージタンク１２の内部から各分岐管１４へと空気が流入しやすくなるため、サージタンク１２の内部から複数の分岐管１４へと空気が流入する際の圧力損失をさらに低減できる。

（３）各分岐管１４の開口端１４ｈはファンネル部１４ａを備えている。そのため、サージタンク１２の内部から各分岐管１４に空気が流入する際に、ファンネル部１４ａによって各分岐管１４の内部に空気が導かれることにより、空気を各分岐管１４にスムーズに流入させることができる。したがって、サージタンク１２の内部から複数の分岐管１４へと空気が流入する際の圧力損失をさらに低減できる。

（４）長手方向Ｘに複数の分岐管１４が並ぶインテークマニホールド１１においては、長手方向Ｘにおいて導入管１３に最も近い分岐管１４と、導入管１３から最も離れた分岐管１４とにおいて、とくに空気が流入する際の圧力損失が大きくなりやすい。本実施形態では、圧力損失が大きくなりやすい第１分岐管１５及び第４分岐管１８において圧力損失を低減させているため、分岐管１４の間での圧力損失の差を小さくできる。

なお、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。上記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。

・各分岐管１４の開口端１４ｈと対向面１２ａとの短手方向Ｙにおける距離Ｄは、複数の分岐管１４の一部又は全てで異なっていてもよい。この場合も、インテークマニホールド１１を直交方向Ｚから見たときに、対向面１２ａについて、全ての分岐管１４の開口端１４ｈにおける開口面Ｓに沿うように全体で凹状をなす態様とすることで、上記実施形態と同様に第４開口端１８ｈへと空気が流入する際の圧力損失を低減できる。

・ファンネル部１４ａを備える分岐管１４が、複数の分岐管１４のうちの一部であってもよい。この場合も、第１分岐管１５及び第４分岐管１８の少なくとも一方がファンネル部１４ａを備えていれば、第１分岐管１５や第４分岐管１８にて空気が流入する際の圧力損失を低減できる。

・全ての分岐管１４からファンネル部１４ａを省略してもよい。
・インテークマニホールド１１を長手方向Ｘから見たときに、図５や図６に示す態様で開口端１４ｈの開口面Ｓが傾斜している分岐管１４が、複数の分岐管１４のうちの一部であってもよい。この場合も、第１開口端１５ｈ及び第４開口端１８ｈの少なくとも一方が上記の態様で開口面Ｓが傾斜していれば、第１分岐管１５や第４分岐管１８にて空気が流入する際の圧力損失を低減できる。

・インテークマニホールド１１を長手方向Ｘから見たときに、全ての分岐管１４における開口端１４ｈの開口面Ｓが、傾斜せずに直交方向Ｚに延びる態様であってもよい。
・第３開口端１７ｈは、直交方向Ｚから見たときに、開口面Ｓが長手方向Ｘに対して傾斜せずに長手方向Ｘに沿って延びる態様であってもよい。言い換えると、長手方向Ｘにおいて導入管１３に最も近い分岐管１４と導入管１３から最も離れた分岐管１４とを除いた分岐管１４については、直交方向Ｚから見たときに、開口端１４ｈの開口面Ｓが長手方向Ｘに対して傾斜せずに長手方向Ｘに沿って延びる態様としてもよい。

・上記実施形態にかかるインテークマニホールド１１は、複数の気筒を備える内燃機関であれば採用可能であり、３気筒以下の内燃機関や５気筒以上の内燃機関におけるインテークマニホールドにも適用できる。

Ｓ…開口面
１１…インテークマニホールド
１２…サージタンク
１２ａ…対向面
１３…導入管
１４…分岐管
１４ａ…ファンネル部
１４ｈ…開口端
１５…第１分岐管
１５ｈ…第１開口端
１８…第４分岐管
１８ｈ…第４開口端

Claims

サージタンクと、
前記サージタンクにおける長手方向の一端に位置するとともに、前記サージタンクの内部に空気を導入する導入管と、
前記長手方向と直交する短手方向における前記サージタンクの一端にて前記サージタンクの内部の空気を分配するように前記長手方向に並んだ複数の分岐管と、を備えるインテークマニホールドであって、
複数の前記分岐管は、前記サージタンクの内部で開口する開口端をそれぞれ備え、
前記サージタンクは、前記短手方向において複数の前記分岐管の前記開口端と対向する対向面を備え、
複数の前記分岐管のうち、前記長手方向において前記導入管に最も近い近接分岐管の前記開口端を近接開口端とし、前記長手方向において前記導入管から最も離れた離間分岐管の前記開口端を離間開口端とし、
前記長手方向及び前記短手方向の両方向と直交する直交方向から見たときに、
前記近接開口端は、前記長手方向において前記導入管から離れるほど、前記短手方向において前記対向面に近づく方向に位置するように開口面が傾斜しており、
前記離間開口端は、前記長手方向において前記導入管から離れるほど、前記短手方向において前記対向面から離れる方向に位置するように開口面が傾斜しており、
前記対向面は、複数の前記分岐管の前記開口端における前記開口面に沿うように全体で凹状をなす態様で湾曲していることを特徴とするインテークマニホールド。
前記近接開口端及び前記離間開口端の少なくとも一方は、前記直交方向における前記サージタンクの一端に連続するとともに、前記長手方向から見たときに、前記直交方向における前記サージタンクの一端に近づくほど前記短手方向において前記対向面に近づく方向に位置するように前記開口面が傾斜している
請求項１に記載のインテークマニホールド。
前記近接分岐管及び前記離間分岐管の少なくとも一方は、前記サージタンクの内部にて前記開口端に向かうにつれて内径が拡径するファンネル部を備える
請求項１又は請求項２に記載のインテークマニホールド。