JP3601299B2 - 内燃機関の吸気構造 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の吸気構造に係り、特に吸気マニホルド及び吸気系部品が備えられた内燃機関の吸気構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両の内燃機関においては、吸気を導く吸気マニホルド及びスロットルボディ等の吸気系部品を設けている。
【0003】
即ち、図11、12において、102は車両に搭載される多気筒用(4気筒)の内燃機関、104はシリンダブロック、106はシリンダヘッド、108はシリンダヘッドカバー、110はオイルパンである。
【0004】
シリンダブロック104には、クランクプーリ112を固定したクランク軸114が軸支して設けられ、また、補機類として、ウォータポンププーリ116を備えたウォータポンプ118とオルタネータプーリ120を備えたオルタネータ122とが設けられている。クランクプーリ112とウォータポンププーリ116とオルタネータプーリ120とには、駆動用ベルト124が巻掛けられている。
【0005】
シリンダヘッド106には、吸気マニホルド126と排気マニホルド128とが設けられる。
【0006】
吸気マニホルド126は、シリンダヘッド106の側面に取付けられる取付フランジ130と各気筒に対応した複数の分岐管132と吸気脈動を抑制するサージタンク134とが鋳造で一体的に成形されたものである。
【0007】
サージタンク134の一端面には、スロットルボディ136が取付けられている。従って、サージタンク134及びスロットルボディ136は、取付フランジ130から湾曲して上方に立上がった分岐管132の上部位に配設されることになる。
【0008】
この内燃機関102にあっては、図13、14に示す如く、内燃機関102の動いている時に働く慣性の中心軸である慣性主軸G上に設置した左側、右側マウント部材138、140で弾性支持されるとともに、慣性方向に作用する力を前後方向に配置したメンバ142に設置した前側、後側マウント部材144、146で弾性支持されている。
【0009】
また、このような内燃機関の吸気構造としては、例えば、特開平5−65857号公報、特公表昭56−501056号公報、特開平6−81735号公報、特開平9−177623号公報、特開平9−70720号公報、特開平8−121273号公報、特開平9−4541号公報に開示されている。
【0010】
特開平5−65857号公報に記載のものは、吸気マニホルドをステー部材によって内燃機関に支持させたものである。特公表昭56−501056号公報に記載のものは、各分岐管を所定に湾曲に形成することにより、所要空間を確保するとともに、吸気管長を確保するものである。特開平6−81735号公報に記載のものは、吸気系部品と分岐管とを一体構造として、スペース的に有利とし、また、コンパクトとするものである。特開平9−177623号公報に記載のものは、フランジ部と分岐管との材質を異ならしめ、生産性を向上するものである。特開平9−70720号公報に記載のものは、吸気マニホルドを複合材の組合せで構成することにより、軽量化等を図るものである。特開平8−121273号公報に記載のものは、取付フランジとサージタンクとをアルミニウム鋳物で形成し、分岐管を鉄製のもので形成することにより、熱歪み等の発生を回避するものである。特開平9−4541号公報に記載のものは、レゾネータを燃料配管の長手方向に沿って近接して配設することにより、内燃機関の熱が燃料に伝達するのを防止するものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来、内燃機関の吸気構造にあっては、支持剛性を有しない分岐管の上部位で且つ慣性主軸Gから離間した箇所にサージタンクやスロットルボディ等の重量物が配設されていたので、内燃機関が稼働している時に、これら重量物に振動が発生し易いとともに、電子部品等にも悪影響を与えるという不都合があった。
【0012】
また、サージタンク及びスロットルボディの支持剛性を向上するために、スティフナ等の支持部材を設ける場合には、支持部材のために、部品点数が増加するとともに、重量も増加し、しかも、高価になるという不都合があった。
【0013】
また、上述の各公報において、特開平5−65857号公報のものは、大きなステー部材が必要になり、特公表昭56−501056号公報に記載のものは、サージタンクが上方に配設されて振動等が発生し易くなるとともに重量が大きく且つレイアウトの自由度が小さく、特開平6−81735号公報に記載のものは、サージタンクが内燃機関の長手方向に延設しているので、大型化を招くとともに各気筒への空気の分配が不均一になり易く、特開平9−177623号公報と特開平9−70720号公報と特開平8−121273号公報とに記載のものは、スロットルボディを支持するためには、ステー部材が必要になり、特開平9−4541号公報に記載のものは、レゾネータの配設のために、大型化を招く、という夫々不都合があった。
【0014】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述の不都合を除去するために、内燃機関に取付けられる取付フランジと各気筒に対応した複数の分岐管とサージタンクとからなる吸気マニホルドを設けた内燃機関の吸気構造において、前記取付フランジと前記サージタンクとを一体的にマニホルド構成体として成形し、前記取付フランジを平板状で且つ長方形状に形成するとともに前記サージタンクを略正方形の箱状に形成し、前記取付フランジと前記サージタンクとをステー部を介して連結し、このステー部を前記取付フランジの中央部位から下方に延出させるとともに前記サージタンクを前記取付フランジの略中央部位から下方に離間させて配設して前記マニホルド構成体を平面視略T字状に形成し、前記分岐管を前記マニホルド構成体とは別個に形成し、前記サージタンクの上面にスロットルボディを配設したことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
この発明は、取付フランジとサージタンクとを一体的にマニホルド構成体として成形し、取付フランジを平板状で且つ長方形状に形成するとともにサージタンクを略正方形の箱状に形成し、取付フランジとサージタンクとをステー部を介して連結し、このステー部を取付フランジの中央部位から下方に延出させるとともにサージタンクを取付フランジの略中央部位から下方に離間させて配設してマニホルド構成体を平面視略T字状に形成し、分岐管をマニホルド構成体とは別個に形成し、サージタンクの上面にスロットルボディを配設することから、サージタンク及びスロットルボディを分岐管で支持する必要がないので、分岐管をマニホルド構成体とは異なる材料で形成したり、サージタンクやスロットルボディを支持する支持部材を不要とし、これにより、軽量化を図るとともに、部品点数も低減し、また、分岐管のレイアウトや長さ等の自由度を大きくし、更に、エンジン性能を向上させることができる。また、マニホルド構成体が平面視略T字状に形成されているので、サージタンク周りにおいて組付後の作業スペースを確保させることができる。更に、取付フランジからサージタンク及びスロットルボディが大きく離間していることから、各分岐管の吸気管長を所定に確保することができる。更にまた、マニホルド構成体にスロットルボディを取付けるので、スロットルボディの支持のための支持部材を不要とし、部品点数を減少するとともに、軽量化を図ることができる。
【0016】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。図1〜10は、この発明の実施例を示すものである。図1、2において、2は車両に搭載される多気筒用(4気筒)の内燃機関、4はシリンダブロック、6はシリンダヘッド、8はシリンダヘッドカバー、10はオイルパンである。
【0017】
シリンダブロック4には、クランクプーリ12を固定したクランク軸14が軸支して設けられ、また、補機類として、ウォータポンププーリ16を備えたウォータポンプ18とオルタネータプーリ20を備えたオルタネータ22とが設けられている。クランクプーリ12とウォータポンププーリ16とオルタネータプーリ20とには、駆動用ベルト24が巻掛けられている。
【0018】
シリンダヘッド6には、吸気マニホルド26と排気マニホルド28とが取付けられている。
【0019】
吸気マニホルド26は、シリンダヘッド6にマニホルド取付ボルト30で締結される取付フランジ32と、各気筒に対応した複数の第1〜4分岐管34−1〜34−4と、吸気脈動を抑制するサージタンク36とからなる。
【0020】
この実施例にあっては、取付フランジ32とサージタンク36とは、鋳造によって一体的にマニホルド構成体38として成形される一方、分岐管34は、マニホルド構成体38とは異なる材料で、例えば、アルミニュウム合金や合成樹脂等の材質のもので別個に形成される。
【0021】
マニホルド構成体38は、図3〜6に示す如く、平板状で且つ長方形状の取付フランジ32と略正方形の箱状のサージタンク36とが湾曲状のステー部40を介して、図3の平面図において、略T字形状に形成される。よって、サージタンク36は、取付フランジ32から離れた箇所に位置する。つまり、ステー部40は、取付フランジ32の中央部位から下方に延出されるとともに、サージタンク36は、取付フランジ32の略中央部位から下方に離間して配設され、これにより、マニホルド構成体38は、平面視略T字状に形成される。
【0022】
取付フランジ32の接合面32aは、図5に示す如く、内燃機関2の傾斜に対応させるように、つまり、シリンダヘッド5の側面に合致するように、垂直線VLに対して所定の角度θで傾斜している。
【0023】
また、ステー部40の両端側においては、取付フランジ32からサージタンク36まで延長するリブ42が設けられている。
【0024】
取付フランジ32には、長手方向に4つの第1〜4フランジ開口44−1〜44−4が形成されているとともに、これら第1〜4フランジ開口44−1〜44−4に対応した第1〜4接続口46−1〜46−4を形成する第1〜4パイプ接続部48−1〜48−4が、図3、図5、図6に示す如く、上向きに設けられ、また、マニホルド取付ボルト30を挿通する複数の取付ボルト孔50が形成されている。
【0025】
これらフランジ開口44及び接続口46は、例えば、楕円形(長円形)に夫々形成されている。
【0026】
サージタンク36には、図3に示す如く、上方に開口した空気取入口52及びボディ取付具用孔54を形成した平坦状のスロットルボディ取付座56が、取付フランジ32から大きく離間した位置で設けられている。
【0027】
また、サージタンク36には、図5に示す如く、第1、第2パイプ接続部48−1、48−2が位置する一側面に、所定の第1内径Dの第1パイプ挿通口58−1とこの第1パイプ挿通口58−1の第1内径Dよりも小さな第2内径Dの第2パイプ挿通口58−2とが形成されているとともに、負圧取出用ユニオン取付ボス60と他の取付ボス62等とが設けられている。
【0028】
更に、サージタンク36には、図6に示す如く、第3、第4パイプ接続部48−3、48−4が位置する他側面に、第2パイプ挿通口58−2と同じ第3パイプ挿通口58−3と第1パイプ挿通口58−1と同じ第4パイプ挿通口58−4とが形成されているとともに、センサ取付座64と他のユニオン取付ボス66、68が設けられている。センサ取付座64は、第3パイプ挿通口58−3と第4パイプ挿通口58−4との間で且つスロットルホディ取付座56に対して対向して配設されている。
【0029】
このサージタンク36の下部位には、空気取入口52からの空気流のため空気流空間70を形成する段差部72が段差Hで形成されている。
【0030】
第1〜4パイプ接続部48−1〜48−4と第1〜4パイプ挿通口58−1〜58−4との間には、第1〜4分岐管34−1〜34−4がスロットルボディ取付座56を中心にして対向して設けられる。
【0031】
第1分岐管34−1は、サージタンク36側の第1一側管部34−1aと取付フランジ32側の第2他側管部34−1bとが連結してなる。第1一側管部34−1aは、サージタンク36の一側面に対して直交して直線形状に形成され、第1パイプ挿通口58−1から挿入された第1開口部74−1がラッパ状に拡張して形成されている。また、第1他側管部34−1bは、取付フランジ32側に湾曲して形成され、取付フランジ32側の端部位が第1接続部48−1に接続される。この第1他側管部34−1bは、図9に示す如く、取付フランジ32側の開口軸方向がサージタンク36側の開口軸心と取付フランジ32側の開口軸心とを結ぶ線を半径Rとする円Mの接線方向に指向している。
【0032】
第2分岐管34−2は、サージタンク36側の第2一側分岐管34−2aと取付フランジ32側の第2他側分岐管34−2bとが連結してなる。第2一側分岐管34−2aは、サージタンク36の一側面に対して直線形状に形成され、第2開口部74−2が第2パイプ挿通口58−2に設けられている。第2他側分岐管34−2bは、取付フランジ32側に湾曲して形成され、取付フランジ32側の端部位が第2接続部48−2に接続されている。
【0033】
第3分岐管34−3は、第2分岐管34−2と同様に構成されているので、ここでは、その説明を省略する。
【0034】
第4分岐管34−4は、第1分岐管34−1と同様に構成されているので、ここでは、その説明を省略する。
【0035】
これら各分岐管34の各一側管部をサージタンク36に対して直交して直線形状(フラット形状)にするのは、後述するエアクリーナ78との干渉を避けるためである。
【0036】
吸気マニホルド26は、図1に示す如く、内燃機関2の慣性主軸Gの近傍に配設される。また、この吸気マニホルド26の中心部位のスロットルボディ取付座56に取付けられるスロットルボディ76は、同様に慣性主軸Gの近傍で、且つ、他の支持部材で支持されることなく、サージタンク36の上面に配設されることになる。また、吸気マニホルド26上方には、エアクリーナ78が配設される。また、スロットルボディ76には、スロットルリンク80やスロットルセンサ82が取付けられている。
【0037】
従って、マニホルド構成体38と各分岐管34とからなる吸気マニホルド26は、全体的に略長方体(台形的)に構成され、また、慣性主軸Gの近傍に配設される。また、この吸気マニホルド26に取付けられるスロットルボディ76等の重量物も、慣性主軸Gの近傍に集中して配設される。更に、各分岐管34は、シリンダブロック4側の端部が内燃機関2のクランク軸14の方向の両端側に位置するように取り廻され且つセンサ類を取り囲むように配設され、また、スロットルボディ76の下方でサージタンク36に対向して配設される。
【0038】
次に、この実施例の作用を説明する。
【0039】
吸気マニホルド26は、取付フランジ32がマニホルド取付ボルト30によってシリンダヘッド6の側面に固定されることにより、シリンダヘッド6に取付けられる。
【0040】
また、スロットルボディ76は、吸気マニホルド26の略中心部位で各分岐管34の間に配設される。
【0041】
エアクリーナ78は、スロットルボディ76の上方に配設される。
【0042】
この結果、分岐管34を取付フランジ32及びサージタンク36と別個に形成したので、サージタンク36やこのサージタンク36に取付けられるスロットルボディ76の支持のために、分岐管34を利用しないので、分岐管34の肉厚を小さくして軽量化を図ることができる。
【0043】
また、分岐管34を、取付フランジ32及びサージタンク36の材料とは異なる材料、例えば、アルミニュウム合金及び合成樹脂等で形成することができるので、分岐管34の長さや径を変更してレイアウトの自由度を大きくするとともに、排気量の異なる内燃機関にも対処させて各種の内燃機関2のエンジン性能を向上させ、また、分岐管34の内面を滑らかにして、特に、高速時に吸気を円滑に導入させてエンジン性能を向上することができる。
【0044】
吸気マニホルド26全体が略長方形に形成されているので、コンパクトなスペースで吸気マニホルド26を内燃機関2に取付け、内燃機関2を車両に容易に設置させることができる。
【0045】
マニホルド構成体38にスロットルボディ76を取付けるので、スロットルボディ76の支持のための支持部材を不要とし、部品点数を減少するとともに、軽量化を図ることができる。
【0046】
サージタンク36及びスロットルボディ76等の吸気系部品の重量物が慣性主軸Gの近傍に設けられているので、これら部品等の振動が大きく生ずることがなく、これにより、各電子部品等への悪影響を回避させることができる。
【0047】
サージタンク36及びスロットルボディ76に対して、第1、第2分岐管34−1、34−2と第3、第4分岐管34−3、34−4とが対向して配設されているので、各気筒間への空気流のばらつきを小さくし、各気筒への空気流を均一化してエンジン性能を向上することができ、しかも、占有スペースを小さくしてコンパクト化を図ることができる。
【0048】
各分岐管34がサージタンク36周りで取り回されているので、このサージタンク36周りのスロットルリンク80やスロットルセンサ82等の部品が、各分岐管34に包囲されて保護され、その損傷や凍結等を防止し、しかも、外観を向上することができる。
【0049】
また、第1、第3分岐管34−1、34−3の第1、第3開口部74−1、74−3がサージタンク36内に延設されているので、各分岐管34の等長化を図るとともに、コンパクト化を図ることができる。
【0050】
マニホルド構成体38が略T字形状に形成されているので、サージタンク36周りにおいて組付後の作業スペースを確保させることができる。
【0051】
取付フランジ32からサージタンク36及びスロットルボディ76が大きく離間していることから、各分岐管34の吸気管長を所定に確保することができる。
【0052】
サージタンク36には段差72によって空気流空間70を形成しているので、空気取入口52からサージタンク36内に流入した空気流を所定に確保させることができる。
【0053】
分岐管34の開口軸方向が取付フランジ32側で半径Rの円Mの接線方向に指向しているので、分岐管34の組付性を向上するとともに、分岐管34の長さを容易に調整することができる。
【0054】
取付フランジ32に各パイプ接続部48を設けたので、各分岐管34同士の長さ又は分岐管34とスロットルボディ76間の長さを容易に調整することができ、しかも、燃料噴射弁(図示せず)等の部品を取付けることができる。
【0055】
各分岐管34のサージタンク36側をこのサージタンク36の側面に直交して直線形状に形成したので、エアクリーナ78との干渉を回避させることができる。
【0056】
第1、第3分岐管34−1、34−3の第1、第3開口部74−1、74−3をラッパ状に拡張したので、取付用開口面積を大きくすることができる。
【0057】
【発明の効果】
以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、取付フランジとサージタンクとを一体的にマニホルド構成体として成形し、取付フランジを平板状で且つ長方形状に形成するとともにサージタンクを略正方形の箱状に形成し、取付フランジとサージタンクとをステー部を介して連結し、このステー部を取付フランジの中央部位から下方に延出させるとともにサージタンクを取付フランジの略中央部位から下方に離間させて配設してマニホルド構成体を平面視略T字状に形成し、分岐管をマニホルド構成体とは別個に形成し、サージタンクの上面にスロットルボディを配設したことにより、サージタンク及びスロットルボディを分岐管で支持する必要がないので、分岐管をマニホルド構成体とは異なる材料で形成したり、サージタンクやスロットルボディを支持する支持部材を不要とし、軽量化を図るとともに、部品点数も低減し、また、分岐管のレイアウトや長さの自由度を大きくする等で、エンジン性能を向上させ得る。また、マニホルド構成体が平面視略T字状に形成されているので、サージタンク周りにおいて組付後の作業スペースを確保させ得る。更に、取付フランジからサージタンク及びスロットルボディが大きく離間していることから、各分岐管の吸気管長を所定に確保し得る。更にまた、マニホルド構成体にスロットルボディを取付けるので、スロットルボディの支持のための支持部材を不要とし、部品点数を減少するとともに、軽量化を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の正面図である。
【図2】図1の矢印IIによる内燃機関の平面図である。
【図3】マニホルド構成体の平面図である。
【図4】マニホルド構成体の底面図である。
【図5】図3の矢印Vによるマニホルド構成体の右側面図である。
【図6】図3の矢印VIによるマニホルド構成体の左側面図である。
【図7】吸気マニホルドの平面図である。
【図8】図7のVIII−VIII線による断面図である。
【図9】図7の矢印IXによる吸気マニホルドの右側面図である。
【図10】図7の矢印Xによる吸気マニホルドの左側面図である。
【図11】従来の内燃機関の正面図である。
【図12】図11の矢印XIIによる内燃機関の平面図である。
【図13】慣性主軸を説明する内燃機関の概略構成図である。
【図14】図13の内燃機関の支持状態を示す底面図である。
【符号の説明】
2 内燃機関
4 シリンダブロック
6 シリンダヘッド
26 吸気マニホルド
32 取付フランジ
34 分岐管
36 サージタンク
38 マニホルド構成体
76 スロットルボディ
78 エアクリーナ

Claims (3)

  1. 内燃機関に取付けられる取付フランジと各気筒に対応した複数の分岐管とサージタンクとからなる吸気マニホルドを設けた内燃機関の吸気構造において、前記取付フランジと前記サージタンクとを一体的にマニホルド構成体として成形し、前記取付フランジを平板状で且つ長方形状に形成するとともに前記サージタンクを略正方形の箱状に形成し、前記取付フランジと前記サージタンクとをステー部を介して連結し、このステー部を前記取付フランジの中央部位から下方に延出させるとともに前記サージタンクを前記取付フランジの略中央部位から下方に離間させて配設して前記マニホルド構成体を平面視略T字状に形成し、前記分岐管を前記マニホルド構成体とは別個に形成し、前記サージタンクの上面にスロットルボディを配設したことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
  2. 前記取付フランジの接合面を前記内燃機関の傾斜に対応させて垂直線に対して所定の角度で傾斜させるとともに、前記取付フランジには前記分岐管が接続される上向きのパイプ接続部を設けたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸気構造。
  3. 前記分岐管の前記取付フランジ側の開口軸方向は、前記サージタンク側の開口軸心と前記取付フランジ側の開口軸心とを結ぶ線を半径とする円の接線方向に指向することを特徴とする請求項に記載の内燃機関の吸気構造
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