JP3217206B2 - 内燃機関の吸気管 - Google Patents

内燃機関の吸気管

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に吸入空気及
び燃料を供給するための吸気管に関し、特に、吸気管の
途中に吸気集合部及び独立吸気管を備えた内燃機関の吸
気管に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、エアクリーナから吸入された空
気をスロットルバルブ開度に応じて吸気集合部に流入さ
せ、吸気集合部の空気を内燃機関の各気筒に分配する独
立吸気管が設けられた内燃機関の吸気管にあっては、ス
ロットルバルブ上流の大気圧部吸気通路、スロットルバ
ルブ下流の負圧部吸気通路ないし吸気集合部、独立吸気
管等の吸気系部材を直列に連結して構成されている。そ
のため、吸気系部材が比較的長い構成となってスペース
的に不利であるのみならず、エンジンルーム内で他部材
からレイアウト上の制約を受けていた。
【０００３】一方、特開平４−１７５４６５号公報に開
示されているように、負圧部に位置する集合部であるコ
レクタ部と各気筒に通じる独立吸気管を隔壁を介して隣
接した構成のものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術においては、最も占有スペースを要するエ
アクリーナからコレクタ部までの通路部が、コレクタ部
と独立吸気管との構成体とは別配置となっていた。その
ため、余分なスペースが存在したり、吸気系部材を支持
固定するための取付用部材等の部品点数が多くなり、コ
スト的にも不利であるという問題点があった。
【０００５】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、特に、各部を合理的に配
置できて余分なスペースをなくすことができ、吸気系全
体がコンパクトに構成可能となり、しかも、全体を安価
かつ軽量に構成することができるとともに、吸気の充填
効率を向上させることができる内燃機関の吸気管を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成すべ
く、本発明の内燃機関の吸気管は、基本的には、エアク
リーナから吸入された空気をスロットルバルブ開度に応
じて吸気集合部に流入させ、該吸気集合部の空気を内燃
機関の各気筒に分配する独立吸気管が設けられた内燃機
関の吸気管において、前記エアクリーナと前記スロット
ルバルブ間の吸気通路と、少なくとも、前記スロットル
バルブ下流にある吸気通路の負圧部に設けられた前記吸
気集合部、前記独立吸気管の何れか一方とを互いに隣接
して配置するとともに、該隣接部の少なくとも一部にお
いて隔壁を介装してそれぞれ独立した吸気空間を形成し
たことを特徴としている。
【０００７】また、本発明のより具体的な例としては、
前記スロットルバルブを流れる吸気が下方から上方への
方向であるもの、前記スロットルバルブの開閉軸が前記
独立吸気管と直交する方向に設けられたもの、前記吸気
集合部の一部にコントロールユニットが装着されている
もの、前記エアクリーナとスロットルバルブ間の吸気通
路に、少なくとも、コントロールユニット、燃料噴射弁
の何れか一方が内蔵されたもの、前記スロットルバルブ
を通過した吸入空気が前記吸気集合部を通過せずに前記
独立吸気管にバイパスして流入可能とする切り替え弁が
隔壁に設けられたもの等が挙げられる。
【０００８】さらに、本発明の他の好ましい実施例とし
ては、エアクリーナから吸入された空気をスロットルバ
ルブ開度に応じて吸気集合部に流入させ、該吸気集合部
の空気を内燃機関の各気筒に分配する独立吸気管が設け
られた内燃機関の吸気管において、前記独立吸気管のエ
ンジン側端部とエンジンヘッドの吸気ポートとの間に、
前記独立吸気管の数に対応した連通路が形成されたチャ
ンバを設けるとともに、前記連通路のエンジン側開口部
のピッチと前記吸気ポートのピッチとを合致させて設け
たことを特徴とし、前記チャンバは、少なくとも、燃料
噴射弁、燃料通路、燃料を微粒化するための空気の通
路、エンジンシリンダ内に旋回流を形成するための装置
の何れか一つを装備したものが、そのより具体的な例と
して挙げられる。
【０００９】
【作用】前述の如く構成された本発明に係わる内燃機関
の吸気管においては、エアクリーナとスロットルバルブ
間の吸気通路と、スロットルバルブ下流にある吸気通路
の負圧部ないし該負圧部に設けられた吸気集合部、また
は独立吸気管の何れか一方、あるいはこれら両者とを互
いに隔壁を介して隣接配置しているので、各部を合理的
に配置できて余分なスペースをなくすことができ、しか
も、吸気系全体をコンパクトに構成することができる。
一方、吸気系部材を支持固定するための取付用部材等の
部品点数の削減が可能となり、全体として安価に構成す
ることができる。
【００１０】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明す
る。なお、各実施例を説明するための図において、同一
機能を有する各部と対応する部分には同一の符号を付し
てそれらの重複説明を省略し、相違点を重点的に説明す
る。図１、２は、本発明に係わる内燃機関の吸気管の一
実施例を、４気筒エンジンに用いた構成を模式的に示す
ものである。図１は上部から見た平面概略図、図２は図
１の矢印II方向から見た側面概略図である。
【００１１】図示例の吸気系にあっては、エアクリーナ
１とスロットル部３間の吸気通路２と独立吸気管部５、
５、…は隔壁９を介して上下に隣接して配置されてお
り、図１からもわかるように、前記吸気通路２と前記独
立吸気管部５、…は、平面視で互いに直交する方向に配
設されている。一方、吸気通路２には前記エアクリーナ
１と反対側端部において上方に延びる垂直部２’が立設
され、該垂直部２’の上端部にコレクタ部４が形成され
ている。このコレクタ部４とその後流の独立吸気管部５
は隔壁１１を介して隣接配置されている。すなわち、独
立吸気管５は、隔壁１１を介してコレクタ部４と隣接配
置されるとともに、隔壁９を介してエアクリーナ１下流
の吸気通路２とも隣接配置されている。
【００１２】前記吸気通路２の垂直部２’の途中にはス
ロットルバルブ１４が配設され、その開閉軸１４’の軸
方向と独立吸気管５、…の軸方向とが互いに直交し、か
つ、スロットルバルブ１４を流れる吸気流がスロットル
部３をその下部から上部に向かって流れるようになって
いる。また、図示例の吸気系では、コレクタ部４の上部
にエンジン７を制御するためのコントロールユニット１
２が配置されている。さらに、前記吸気通路２の垂直部
２’には、アイドル時の回転数をスロットルバルブ１４
をバイパスした空気流により制御するＩＳＣ（アイドル
・スピード・コントロール）バルブ１３が設けられてい
る。このＩＳＣバルブ１３は、スロットル１４上流の空
気を噴射弁１０の燃料噴霧部に供給し噴射燃料を微粒化
するアシストエア通路３６を設けた構成となっている。
また、スロットル部３の上流には空気流量計１６とその
回路が設けられている。さらに、独立吸気管５、５、…
内の吸気ポート６近傍には、例えば弁の一部を切り欠い
た形状のＳＣＶ（スワール・コントロール・バルブ）３
８が設けられ、その開閉制御によりシリンダ８内に渦流
を形成して空気と燃料との混合を促進するようになって
いる。
【００１３】このような構成により、エンジン７に供給
される空気は、エアクリーナ部１から吸入され、吸気通
路２を通ってスロットル部３に導かれる。スロットル部
３からは、吸気通路２の垂直部２’の上端部にあって、
スロットルバルブ１４下流の負圧部に設けられた吸気集
合部であるコレクタ４に供給され、ここから各気筒へ接
続された独立吸気管５を通ってエンジン７の吸気ポート
６に導かれ、シリンダ８に供給される。
【００１４】このようにして、エアクリーナ１とスロッ
トル３間に設けられた吸気通路２と独立吸気管５、…
は、隔壁９を介して隣接して配置されているので省スペ
ース化が達成できるとともに、独立吸気管５、…を流れ
る空気流は、エアクリーナ１から入った新気によって冷
却され、吸気の充填効率が向上するという優れた効果が
ある。また、この場合、独立吸気管５の上部には燃料噴
射弁１０が配置されており、スペースの有効利用の観点
からは、吸気通路２は独立吸気管５の下部に形成される
方が望ましく、図２からも明らかなように、スロットル
バルブ１４を流れる吸気流は、スロットル部３を下部か
ら上部に向かって流れるようになる。
【００１５】また、図示例では、コレクタ部４の上部に
コントロールユニット１２が配置されており、吸気管部
にコントロールユニット１２が配置されていると電気配
線が短くなり、エンジン自体の重量も低減する。次に、
図３、４は、本発明に係わる内燃機関の吸気管の他の実
施例を、４気筒エンジンに用いた構成を模式的に示すも
のである。図３は上部から見た平面概略図、図４は図３
の矢印IV方向から見た側面概略図である。
【００１６】前述の実施例と同様に本実施例において
も、エアクリーナ１が配設された吸気通路２と独立吸気
管５、…は隔壁２０を介して隣接配置されるとともに、
コレクタ部４と独立吸気管５、…も隔壁２２を介して隣
接配置されている。また、コントロールユニット１２
は、コレクタ部４の上端部に配置されている。本図示例
においては、前記実施例よりも有効なスペース利用を可
能ならしめるために、スロットルバルブ１４を複数の独
立吸気管５、５…の中間部に配置するとともに、エアク
リーナ１を吸気通路２内の側端部長さ方向に沿って配置
している。
【００１７】また、吸気の慣性を利用して吸気を過給す
るために、独立吸気管５、…を長く設けてある。一般的
に、長い独立吸気管は低エンジン回転数で慣性過給効果
があり、短い独立吸気管は高回転で慣性過給効果がある
ことが知られている。そこで、図４からもわかるよう
に、各独立吸気管５の途中に切り替え弁２１を設け、運
転状態によって切り替え可能とした。すなわち、低回転
域では、図４の実線で示すように切り替え弁２１を閉じ
て独立吸気管５を長くし、吸気がコレクタ部４を迂回し
て流れるようにして慣性過給する。一方、高回転域で
は、図４の二点鎖線に示すように切り替え弁２１を開い
て、独立吸気管５の途中でコレクタ部４に開口させ、吸
気がコレクタ部４を迂回しないようにして短い吸気管が
形成される。このようにして、広範な回転数領域におい
て過給効果を奏することが可能となる。
【００１８】次に、図５、６は、本発明に係わる内燃機
関の吸気管の他の実施例を、４気筒エンジンに用いた構
成を模式的に示すものである。図５は吸気系の側面概略
図、図６は上部から見た平面概略図である。本実施例で
は、図６に示すように、エアクリーナ１を吸気通路２の
入口部に配置するとともに、この吸気通路２を独立吸気
管５の上部に配置している。したがって、独立吸気管
５、５、…の上部の空間が有効利用できる。燃料噴射弁
１０は独立吸気管５、…の上部に配置されるのが一般的
であるが、本図示例ではスロットルバルブ１４より上流
の吸気通路２内に配置されている。そのため、噴射弁１
０の上部空間が有効に利用でき、吸気系全体がコンパク
ト化される。また、コントロールユニット１２はスロッ
トルバルブ１４上流の吸気通路２内に配置するように構
成されており、吸気通路２内は冷たい新気が流れるので
コントロールユニット２４は冷却される。また、図５に
も示すように、前記実施例のようにコントロールユニッ
ト１２をコレクタ４の上部に配置してもよい。さらに、
吸気通路２３の上部には、これを施蓋する上蓋２７が本
体部に対し取外しまたは開閉自在に設けられており、エ
アクリーナ１、コントロールユニット１２、噴射弁１０
等の部品の取付・取外しが簡単となり、部品交換等のメ
ンテナンス作業を迅速かつ容易に行えるという利点があ
る。
【００１９】このように、図示例の吸気系の構成にあっ
ては、スロットルバルブ１４上流の吸気通路２が、その
下部位置において独立吸気管５、…と隔壁２９を介して
隣接配置されるとともに、スロットルバルブ１４下流の
吸気通路負圧部ないしコレクタ部４と隔壁３０を介して
隣接配置されている。このように構成することによっ
て、余分なスペースを省くことができる。
【００２０】次に、図７、８は、本発明に係わる内燃機
関の吸気管の他の実施例を、６気筒エンジンに用いた構
成を模式的に示すものである。図７は吸気系の側面概略
図、図８は上部から見た平面概略図である。本図示例の
構成は、図５、６の実施例で示した独立吸気管５、５…
の外側に、新たな２本の独立吸気管５、５を追加した構
造になっている。このようにすることにより、直列の多
気筒エンジンに容易に適応できる。
【００２１】次に、図９、１０は、本発明に係わる内燃
機関の吸気管の他の実施例を、４気筒エンジンに用いた
構成を模式的に示すものである。図９は吸気系の側面概
略図、図１０は上部から見た平面概略図である。本図示
例では、エンジン７の上流部に吸気系とは分離した新た
なチャンバ３３が設けられている。このチャンバ３３
は、例えば図３、４の実施例で示したようなコレクタ部
４を含む吸気系の構成体とエンジン７の間に挟装固定さ
れている。チャンバ３３には、燃料噴射弁１０、燃料通
路３５、噴射弁１０等の燃料噴出部に微粒化用空気を送
るアシストエア通路３６、シリンダ８内に旋回空気流を
作るためのＳＣＶ３８などが設けられている。このＳＣ
Ｖ３８は、図１３、１４に示すような、弁の一部を切欠
くことにより空気流に偏流を与えるようなものが知られ
ている。一方、図１２に示すように、シリンダ８内に旋
回空気流を作るための装置の別の例としては、チャンバ
３３内の連通路３７にＳＣＶ３８を設けるとともに、こ
のＳＣＶ３８にバイパスしてバイパス通路３９を形成し
たものが知られており、この指向性のあるバイパス空気
流４０でシリンダ８内に旋回流が形成される。
【００２２】エンジン７のシリンダ８の横方向のピッチ
が異なったエンジンに、本発明の吸気系構成体を取り付
ける場合は、図１１に示したようにチャンバ３３の中の
連通路３７のエンジン側開口部をシリンダ８のピッチに
合わせて形成すれば良い。つまり、チャンバ３３は、連
通路３７の吸気系側開口部のピッチを吸気系の独立吸気
管５のピッチに合わせるとともに、エンジン側開口部の
ピッチをシリンダ８のピッチに合わせるように成形すれ
ばよい。他方、シリンダ８のピッチとエンジンヘッドの
吸気ポート６のピッチが異なる場合には、エンジンヘッ
ドの吸気ポート６の開口部のピッチに合わせる。このよ
うにすることにより、異なった機種のエンジンに本発明
を適応する場合でも、チャンバ３３の連通路３７の開口
部ピッチを適応させることで対応できる。この場合、チ
ャンバ上流の吸気系全体の構成は変える必要がないの
で、多機種対応が可能となる。
【００２３】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設
計変更を行うことができる。たとえば、図５、６の実施
例では独立吸気管の数を６本にして６気筒の構成とした
が、本発明は、必ずしも６気筒エンジンに限定されるも
のではなく、直列の多気筒エンジンにも容易に適応でき
る。また、前述した他の実施例についても、新たに独立
吸気管を追加することにより容易に気筒数を追加するこ
とができることは勿論である。
【００２４】また、図９〜１１には、図３、４の実施例
で示した吸気系構成体とエンジンのシリンダ間に、吸気
系とは分離した新たなチャンバを設けたものを示した
が、他の実施例においても、チャンバを挟装固定するこ
とが可能であることは言うまでもない。さらに、ＳＣ
Ｖ、ＩＳＣバルブ等の吸気系・燃料系制御部材を、前述
したどの実施例においても装着可能であることは、容易
に理解できよう。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明によれば、各部を合理的に配置できて余分なスペース
をなくすことができ、吸気系全体がコンパクトに構成可
能となり、しかも、全体を安価かつ軽量に構成すること
ができるとともに、吸気の充填効率を向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係わる内燃機関の吸気管の
平面概略図。
【図２】図１の矢印II方向からみた側面概略図。
【図３】本発明の他の実施例に係わる内燃機関の吸気管
の平面概略図。
【図４】図３の矢印IV方向からみた吸側面概略図。
【図５】本発明の他の実施例に係わる内燃機関の吸気管
の側面概略図。
【図６】図６の平面概略図。
【図７】本発明の他の実施例に係わる内燃機関の吸気管
の側面概略図。
【図８】図７の平面概略図。
【図９】本発明の他の実施例に係わる内燃機関の吸気管
の側面概略図。
【図１０】図９の平面概略図。
【図１１】図９の吸気系構成体の作用を説明するための
平面概略図。
【図１２】旋回流の生成装置の一例を示す図。
【図１３】ＳＣＶを取り付けた状態を示す側面図。
【図１４】図１３の矢印XIV 方向からみた図。
【符号の説明】
１：エアクリーナ、２：吸気通路、３：スロットル部、
４：吸気集合部（コレクタ部）、５：独立吸気管、９：
隔壁、１０：燃料噴射弁、１１：隔壁、１２：コントロ
ールユニット、１４：スロットルバルブ、１８：エアク
リーナ、２１：切り替え弁
フロントページの続き (72)発明者 古室 亮一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 佐々木 靖 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社 日立製作所 自動車機器事業部内 (72)発明者 嶺岸 輝彦 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社 日立製作所 自動車機器事業部内 審査官 中野 宏和 (56)参考文献 特開 平６−81735（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−100269（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02M 35/10 F02M 35/104

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エアクリーナから吸入された空気をスロ
    ットルバルブ開度に応じて吸気集合部に流入させ、該吸
    気集合部の空気を内燃機関の各気筒に分配する独立吸気
    管が設けられた内燃機関の吸気管において、 前記エアクリーナと前記スロットルバルブ間の吸気通路
    と、少なくとも、前記スロットルバルブ下流にある吸気
    通路に設けられた前記吸気集合部と前記独立吸気管との
    何れか一方と、を互いに隣接して配置するとともに、該
    隣接部の少なくとも一部において共通の隔壁を介装して
    それぞれ独立した吸気空間を形成し、且つ前記吸気集合
    部が前記エアークリーナとスロットルバルブ間の吸気通
    路の上部に位置するよう配置構成されたことを特徴とす
    る内燃機関の吸気管。
  2. 【請求項２】 前記スロットルバルブを流れる吸気が下
    方から上方への方向であることを特徴とする請求項１記
    載の内燃機関の吸気管。
  3. 【請求項３】 前記スロットルバルブの開閉軸が前記独
    立吸気管と直交する方向に設けられたことを特徴とする
    請求項１記載の内燃機関の吸気管。
  4. 【請求項４】 前記吸気集合部の一部にコントロールユ
    ニットが装着されていることを特徴とする請求項１記載
    の内燃機関の吸気管。
  5. 【請求項５】 前記エアクリーナとスロットルバルブ間
    の吸気通路に、少なくとも、コントロールユニット、燃
    料噴射弁の何れか一方が内蔵されていることを特徴とす
    る請求項１記載の内燃機関の吸気管。
  6. 【請求項６】 前記独立吸気管は、前記エアクリーナと
    スロットルバルブ間の吸気通路、および前記スロットル
    バルブ下流にある吸気通路の負圧部ないし該負圧部に設
    けられた前記吸気集合部のそれぞれに、隔壁を介して隣
    接して配置されたことを特徴とする請求項１記載の内燃
    機関の吸気管。
  7. 【請求項７】 エアクリーナから吸入された空気をスロ
    ットルバルブ開度に応じて吸気集合部に流入させ、該吸
    気集合部の空気を内燃機関の各気筒に分配する独立吸気
    管が設けられた内燃機関の吸気管において、 前記エアクリーナと前記スロットルバルブ間の吸気通路
    と前記独立吸気管とを互いに隣接して配置するととも
    に、該隣接部の少なくとも一部において共通の隔壁を介
    装してそれぞれ独立した吸気空間を形成し、且つ前記吸
    気集合部が前記エアークリーナとスロットルバルブ間の
    吸気通路の上部において前記独立吸気管の一部と共通の
    隔壁を介装して位置するよう配置構成されたことを特徴
    とする内燃機関の吸気管。
  8. 【請求項８】 前記独立吸気管のエンジン側端部とエン
    ジンヘッドの吸気ポートとの間に、前記独立吸気管の数
    に対応した連通路が形成されたチャンバを設けるととも
    に、前記連通路のエンジン側開口部のピッチと前記吸気
    ポートのピッチとを合致させて設けたことを特徴とする
    請求項１または７記載の内燃機関の吸気管。
  9. 【請求項９】 前記チャンバは、少なくとも、燃料噴射
    弁、燃料通路、燃料を微粒化するための空気の通路、エ
    ンジンシリンダ内に旋回流を形成するための装置の何れ
    か一つを装備したことを特徴とする請求項８記載の内燃
    機関の吸気管。
  10. 【請求項１０】 前記スロットルバルブを通過した吸入
    空気が前記吸気集合部を通過せずに前記独立吸気管にバ
    イパスして流入可能とする切り替え弁が、前記スロット
    ルバルブ下流の吸気通路の負圧部と前記独立吸気管とを
    画成する隔壁に設けられたことを特徴とする請求項１ま
    たは７記載の内燃機関の吸気管。
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