JP3665398B2 - インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置 - Google Patents

インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関等に用いられるインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置の改良技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置としては、実開平4−6564号に開示されるようなものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置にあっては、インテークマニホールドのブランチ部,コレクタ部及びロッカーカバー部を、アルミ合金で一体に鋳造する構造となっていたため、以下のような改善すべき点があった。
【0004】
即ち、
▲1▼アルミ合金製では、材料費及び加工費等が高いのでコストが高く、また重量も大きいので生産性も悪く、機関重量が大きくなるという問題がある。
▲2▼アルミ合金の比重は略2.7 前後であり、樹脂の比重(略1.4〜1.5)に比べて約1.8 倍大きいので、強度等を確保しつつ構造等を工夫して薄肉化等を図っても軽量化には限界がある。
【0005】
▲3▼アルミ合金は、熱伝導率が樹脂に比べて高いので、インテークマニホールドのブランチ部やコレクタ部の壁面がエンジンからの熱を受け比較的高温となり易いため、ここを通過する吸入空気が昇温され吸入空気重量が低下することとなり、充填効率が低下し、エンジントルク,出力が低下するという問題がある。
しかも、従来装置において、単に、材質のみを樹脂製に代えて軽量化等を図ったのでは、十分にコスト低減を図ることができないという問題がある。即ち、上記従来装置の構造のままで樹脂製にすると、例えばブランチ部成型用としてメルタブルコア等(消失中子)を必要とするため、生産性等が低下するという問題がある。
【0006】
本発明は、かかる従来の実情に鑑みなされたもので、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置を樹脂化して、軽量化,断熱性向上によりエンジン出力の増大を図ると同時に、コスト低減をも図ることができるインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1に記載の発明にかかるインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置は、
ロッカーカバー部と、インテークマニホールドのブランチ部と、インテークマニホールドのコレクタ部を分割した一部であって前記ブランチ部に連設されるコレクタ部の一部と、を射出成型により成型した本体部と、
前記本体部とは別体に射出成型により成型され、フランジ面を介して前記本体部のコレクタ部の一部に接合されるインテークマニホールドのコレクタ部の残部と、
を含んで構成した。
【0008】
上記構成によれば、インテークマニホールドのブランチ部に連設されるコレクタ部を分割する構成とし、前記本体部と、分割されたコレクタ部の残部と、を各々別々に射出成型し、その後で両者を接合させてインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置を完成させるようにする。これにより、高価なメルタブルコア等を用いなくても樹脂製のインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置を低コストで良好に成型することができ、生産性の向上やコスト低減を効果的に図ることが可能となる。また、射出成型による樹脂製としたことで、例えば比重1.4 〜1.5 の繊維強化樹脂を用いることで、強度を確保しつつ大幅に軽量化を図ることができ、かつ熱伝導率を小さくできるので、吸気温度の上昇を抑制でき充填効率の低下を抑制できるので、エンジン出力の低下を極力抑制することができる。更に、本体部と前記コレクタ部の残部とを、比較的簡単な形状でかつ接合状況等を確認し易いフランジ面6の全周に亘って接合させるようにしているので、接合を確実なものとできると共に十分に溶着面積を確保することができ接合強度を高いものにできる。
【0009】
請求項2に記載の発明では、ロッカーカバー上方から見た場合に、ブランチ部の入口部中心点と、ブランチ部の出口部中心点と、ブランチ部の出口部曲線の中心点と、が略同一直線上にあるように構成した。
これにより、ブランチ部の内部形状を成型するための中子の型抜き作業を容易に行なえるようになる。
【0010】
請求項3に記載の発明では、ロッカーカバー上方から見た場合に、少なくとも隣合う2つのブランチ部の長手方向中心線が略同一方向を向いているように構成した。
これにより、少なくとも隣合う2つのブランチ部の内部形状を成型するための中子を一体化することができるので、作業効率の向上,コスト低減等を促進することができる。
【0011】
請求項4に記載の発明では、ブランチ部の下部壁とロッカーカバーの上部壁とを共有化した壁部の肉厚と、ロッカーカバーの側壁部とコレクタ部の側壁部とを共有化した壁部の肉厚と、を他の壁部の肉厚部より厚くするようにした。
これにより、エキゾーストマニホールドからの輻射熱やロッカーカバー内の高温オイルからの熱が吸入空気へ伝導されることを軽減できるので、最小の肉厚増大で、効果的に吸入空気の温度上昇を抑制でき充填効率を改善できるので、エンジン出力・トルクの改善を図ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、添付の図面に基づき説明する。
図1に示すように、本発明の第1の実施形態におけるインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置1は、ロッカーカバー部3とブランチ部4と本体側コレクタ部16等から構成される本体部と、半割コレクタ部2と、を接合面6で接合することで構成されるようになっている。即ち、前記半割コレクタ部2と、前記本体部と、は別体部品として各々射出成型され、その後、当該半割コレクタ部2と前記本体側コレクタ部16とを前記接合面6で接合することで、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置1を形成するようになっている。
【0013】
なお、前記接合面6は、前記半割コレクタ部2側に設けられる接合フランジ部14と、本体側コレクタ部16側に設けられる接合フランジ部15と、の接合面であり、各ブランチ部4,17,18,19の中心線(吸気流れに平行な方向)に対して所定角度で交わるように形成される。即ち、前記接合面6は、各ブランチ部4,17,18,19の内部形状を成型する際の中子が、半割コレクタ部2を接合する前に、半割コレクタ部2の方向に抜けるような角度で設けられるようになっている。
【0014】
ところで、前記半割コレクタ部2には、スロットルチャンバー取付フランジ部5が一体に設けられており、ディストリビュータ取付フランジ部7はロッカーカバー部3とブランチ部4と本体側コレクタ部16等から構成される本体部に一体的に設けられるようになっている。なお、当該ディストリビュータ取付フランジ部7は、特に必要なければ設けなくても良いものである。
【0015】
なお、ボルト穴8,9,13は、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置1を、シリンダヘッド(図示せず)に取り付けるためのボルト穴である。
オイルフィラーキャップ取付穴10は、オイルフィラーキャップ(図示せず)を、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置1に取り付けるためのものである。また、取付穴11は、点火栓(図示せず)を取り付けるためのものである。
【0016】
スロットル弁(図示せず)をバイパスして吸気をコレクタ部に導くためのISC(アイドルスピードコントロールユニット)を取り付けるISC取付フランジ部12が、前記半割コレクタ部2の所定位置に設けられるようになっている。なお、当該ISC取付フランジ部12は、特に必要なければ設けなくても良いものである。
【0017】
ところで、図1中(図2,図3等参照)、点(A1 )〜(A4 )は各気筒毎のブランチ部4,17,18,19の入口部中心点を示しており、点(B1 )〜(B4 )は各気筒毎のブランチ部4,17,18,19の出口部中心点を示している。また、図中、線(X1 )〜(X4 )は、点(A1 )〜(A4 )と、点(B1 )〜(B4 )と、を結んだ各ブランチ部4,17,18,19の中心線である。また、点(Z1 )〜(Z4 )は、線(X1 )〜(X4 )上に存在する各ブランチ部4,17,18,19の出口部曲げRの中心点である。
【0018】
ところで、図1のインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置1を、図1に示す矢視K方向から見ると、図2に示すようになるが、当該図2に示したように、半割コレクタ部2や本体側コレクタ部16の内部へ吸気を取り入れるための吸気取入口21が、前記スロットルチャンバー取付フランジ部5に設けられている。なお、前記スロットルチャンバー取付フランジ部5には、スロットルチャンバー(図示せず)を当該スロットルチャンバー取付フランジ部5に締結固定するためのスタッドボルト20が、半割コレクタ部2を成型する際に埋め込まれるようになっている。なお、位置決めの容易性や締結作業性等の面で有利であるスタッドボルト20の代わりに、雌ネジを有する金具を設けたりボルト貫通穴を設けるようにしても構わない。
【0019】
図2中の半割部22は、ディストリビュータ(図示せず)を取り付けるための半円状の開口部である。なお、当該半割部22は、シリンダヘッド(或いは図示しないロアカバー等)側に形成される半割部と重ねられて円形の開口部を形成し、ディストリビュータの回転軸(図示せず)等を嵌挿保持することになる。
また、取付面23は、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置1をシリンダヘッドに取り付けるための取付面であり、取付面23には、油漏れ防止等のためにシリンダヘッドとの間にラバー製のガスケット(図示せず)等が介装されるようになっている。
図3は、図1のD−D断面図であるが、図3の斜線部30は、ブランチ曲げR部18Rを成型する回転中子の一部を示し、斜線部31は、ブランチ部18及び本体側コレクタ部16を成型するための金型の一部を示している。
【0020】
また、シリンダヘッドの上部に配設される図示しない動弁系(吸気弁,排気弁,カム等)は、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置1の下方に形成される動弁室32内に収容されるようになっている。
図4は、図1のE−E断面図を示しており、即ち本実施形態におけるインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置1を長手方向に切断した断面図を示しているが、図4に示される溝40は、油漏れ等を防止するための前記ラバー製ガスケット等を挿入するために取付面23に刻設される溝である。
また、図5は、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置1の下面図であるが、当該図5に示すように、各ブランチ部4,17,18,19の出口部であるブランチ出口部50が各々開口されている。そして、各点火栓取付穴11をインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置1の長手方向で相互に連結して補強するための補強リブ51や、各ブランチ部4,17,18,19を下方から補強するための補強リブ52や、点火栓取付穴11の周囲を補強するための補強リブ53が設けられるようになっている。
【0021】
また、図5に示されるように、前記溝40は、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置1の略全周に亘って取付面23に刻設されるようになっている。
以上のような構成を備えた本実施形態におけるインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置1によれば、以下のような特有の作用効果を奏することができる。
【0022】
即ち、
従来のインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置(実開平4−6564号)はアルミ合金製であり、この材質のみを樹脂製に代えれば簡単に軽量化を図ることはできるが、上記従来装置の構造では、樹脂製にするとメルタブルコア等(消失中子)を必要とするため、コスト低減等をそれ程期待できない。つまり、メルタブルコア等を採用すれば複雑な形状でも比較的高精度に成型することができるが、その一方で、メルタブルコア自体が高価であり、また、メルタブルコアの採用により単位時間当たりの生産性等が大幅に低下することになるので、従来装置を単に樹脂製にしたからといって、直ちにコスト低減を効果的に図れるものではないのである。
【0023】
そこで、本実施形態では、メルタブルコア等を使用しなくても、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置を樹脂製で低コストで製造することができるように、インテークマニホールドのコレクタ部を長手方向で分割、即ち、半割コレクタ部2と、本体側コレクタ部16、とを分割しておいて、両者を別個に射出成型した後で、接合面6で両者を接合させるようにしている。この接合については、様々な接合方法(接着剤などによる接合方法等)が考えられるが、そのうちの1つとして溶着接合があり、具体的な溶着方法としては、例えば、振動溶着方法、超音波溶着方法等がある。
【0024】
従って、従来、成型後に金型等を抜くことができずまた製品精度を保つためにメタブルブルコア等を採用しなければならなかったコレクタ部内方やブランチ部内方(図3で言えば、半割コレクタ部2と本体側コレクタ部16で囲まれた部分や、金型31に相当する部分)を、半割コレクタ部2が接合されるまでは、外部に広く臨ませることが可能になるので、即ち、図3に示した中子金型31を用いても成型後において図3中左方へ「型抜き」を円滑に行なえることになるので、メルタブルコア等を用いなくて済み、以ってコスト低減を大幅に促進することができる。
【0025】
なお、外型や、半割コレクタ部2の内方の型に関しては、一般的なものを用いればよいので詳しい説明は省略する。。
また、ブランチ出口曲げR部18Rの型に関しては、図3に示したように、Z2 点を中心に図中矢印方向に回転する前記回転中子30を使用することができる。
【0026】
なお、図1〜図3,図5に示すように、A点,B点,Z点を各ブランチ部4,17,18,19毎に直線上に配設し、かつ、図1平面や図3平面において各直線が相互に平行に配置するようにしているので、前述した本体側コレクタ部16とブランチ部18とを成型する中子金型31は、各ブランチ毎に独立に形成しても勿論構わないが、各ブランチ部4,17,18,19に対応するそれぞれの型を1つに纏めて一体的に形成しておいても容易に型抜きができるようになっている。また、前記回転中子30についても同様である。
【0027】
ところで、前記接合フランジ部14と前記接合フランジ部15とを設け、溶着による接合面6を、これらの全周に亘って設けるようにしているので、十分な溶着面積を確保することができ、以って接合強度を高いものにすることができている。
なお、本実施形態では、インテークマニホールドのコレクタ部を2分割することとして説明したが、これに限らず、若干生産性は劣るものの、各ブランチ部のレイアウトの制約等を考慮して、2以上に分割してもよいものである。また、本実施形態では、中子金型31を、各ブランチ部4,17,18,19の中子金型として一体的に形成し一度に各ブランチ部4,17,18,19の型抜き作業等を行なえる構成として説明したが、これに限るものではなく、例えば、各ブランチ毎に中子金型を形成するようにしてもよいし、所定数のブランチ部を一つの中子金型で成型し、他のブランチ部を一体的な中子金型或いはメルタブルコア等で別に成型するようにすることもできる。
【0028】
このように、本実施形態では、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置をインテークマニホールドの各ブランチ部に連設されるコレクタ部で分割する構成とし、即ち、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバーの本体部と、分割されたコレクタ部2と、を別々に成型し、その後に両者を接合させてインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置1を完成させるようにしたので、高価なメルタブルコア等を用いなくても良好に樹脂製のインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置を成型することができ、生産性の向上やコスト低減を効果的に図ることが可能となる。
【0029】
また、樹脂製としたことで、例えば比重1.4 〜1.5 の繊維強化樹脂を用いることで、強度を確保しつつ大幅に軽量化を図ることができ、かつ熱伝導率を小さくできるので、吸気温度の上昇を抑制できエンジン出力の低下を極力抑制することができる。
なお、本実施形態では、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー本体と前記分割された半割コレクタ部2とを、ロッカーカバー本体側に設けた接合フランジ部15と、半割コレクタ部2側に設けた接合フランジ部14と、で形成される比較的簡単な形状でかつ接合状況等を確認し易い接合面6の全周に亘って溶着接合させるようにしているので、接合を確実なものとできると共に十分に溶着面積を確保することができ接合強度を高いものにできる。
【0030】
また、ブランチ部4,17,18,19の吸気流れ直交方向断面の形状を、図4,図5に示すように、吸気流れ直交方向に長い略長方形状としているので、ブランチ出口曲げR部18Rでの吸入空気の剥離発生による吸気効率の低下を防止することができると共に、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置1の高さを低く抑えることができる。
【0031】
更に、半割コレクタ部2を本体側と分割する構成であるので、半割コレクタ部2の形状を変更するだけで、吸気系レイアウトの変更に簡単に対応することができるという利点もある。
ところで、ブランチ部の中心線Xに沿って図2或いは図3中上下方向に型割るようにして両者を接合させることも考えられるが、かかる場合は接合面が複雑形状となりかつ広範囲となるため、接合強度の確保や管理等が本実施形態の場合に比較して困難になるので、量産等に対しては、本実施形態のほうが優れている。
【0032】
なお、本実施形態では、直列4気筒機関に用いられるインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置について説明してきたが、これに限るものではなく、他の気筒数(例えば、2気筒でもよい)の直列機関,V型機関,水平対向機関等にも適用することができ、更には点火栓取付穴11に代えて燃料噴射弁を取り付ける穴を配設するようにすればディーゼル機関等にも適用できることは勿論である。
次に、第2の実施形態について説明する。
【0033】
第2の実施形態は、図6に示すように、インテークマニホールドコレクタ部に吸入空気を取り入れるためのスロットルチャンバー(図示せず)を取り付けるためのスロットルチャンバー取付フランジ部72を、半割コレクタ部61の略中央部に配設した場合の実施形態である。なお、第1の実施形態と同様に、点火栓取付穴71,オイルフィラーキャップ取付穴70等が設けられると共に、半割コレクタ部61側に設けられる接合フランジ部68と、本体側に設けられる接合フランジ部69とが、接合面67を介して、接合されるようになっている。
【0034】
図中、M1 〜M4 は、各ブランチ部63,64,65,66の入口部中心点を示し、N1 〜N4 は各ブランチ部63,64,65,66の出口部中心点、W1 〜W4 は各ブランチ部63,64,65,66の出口部曲げRの中心点を示している。
なお、1気筒目のブランチ中心線Y1 と、2気筒目のブランチ中心線Y2 と、が平行に配設される一方、3気筒目のブランチ中心線Y3 と、4気筒目のブランチ中心線Y4 と、が平行に配設されるようになっている。この場合は、ブランチ部成型用オス型を各ブランチ間で一体として形成すると「型抜き」が行なえなくなるが、例えば、1気筒目と2気筒目とを一体とし、3気筒目と4気筒目とを一体とし、ブランチ部成型用オス型を2分割としておくことで、容易に型抜きを可能にすることができ、第1の実施形態と同様に、メルタブルコア等を用いなくても良好に樹脂製のインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置を成型することができ、生産性の向上やコスト低減を効果的に図ることが可能となる。
【0035】
また、樹脂製としたことで、大幅に軽量化を図ることができ、かつ熱伝導率を小さくできるので、吸気温度の上昇を抑制できエンジン出力の低下を極力抑制することができる。
なお、本実施形態では、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置60の本体部と前記分割された半割コレクタ部61とを、ロッカーカバー本体側に設けた接合フランジ部69と、半割コレクタ部61側に設けた接合フランジ部68と、で形成される比較的簡単な形状でかつ接合状況等を確認し易い接合面67の全周に亘って溶着接合させるようにしているので、接合を確実なものとできると共に、十分に溶着面積を確保することができ接合強度を高いものにできる。
【0036】
つづけて、第3の実施形態について説明する。
第3の実施形態では、エンジンの出力低下を防止するための一例を説明する。
図7において、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置80は、シリンダヘッド81の上部に配設される。また、エキゾーストマニホールド82が、シリンダヘッド81のエキゾーストポートに連設されている。そして、遮熱板89が設けられると共に、燃料噴射弁91やラバー製ガスケット92等が設けられている。
【0037】
なお、ブランチ部83と半割コレクタ部84とは、第1の実施形態や第2の実施形態で説明した方法で成型される。
ところで、インテークマニホールドとロッカーカバーとを一体構造とすると、コレクタ部84及びブランチ部83内の吸気温度が上昇し易くなり、即ち、エキゾーストマニホールドからの輻射熱やロッカー室内の高温なオイルの飛沫等によってコレクタ部84及びブランチ部83の壁面が高温になり易くなり吸気温度が上昇し吸入空気の質量が減って、エンジン出力・トルクが低下することになるが、従来のアルミ合金製を、樹脂製に代えることで、熱伝導率を小さくできるので、充填効率を改善でき、以ってエンジン出力・トルクの低下を改善することができる。
【0038】
なお、本実施形態では、樹脂材として、繊維強化されたナイロン66を採用することで、強度確保と断熱性確保とを高いレベルで両立させることができるようになっている。
しかも、図7においてハッチングで示す部位、即ち、ブランチ部83の下部壁と吸気カム93や排気カム94を内装するロッカー部90を被うロッカーカバー上部壁とを共有化した壁部85と、ロッカーカバー側壁部とコレクタ部側壁を共有化した壁部95と、本体側コレクタ部の下部壁86と、半割コレクタ部84の下部壁87の肉厚(吸気への熱伝導に影響する部分の肉厚)を、他の部位の肉厚に比べ、20〜50%厚肉化するようにしてあるので、第1,第2の実施形態と同様の作用効果を奏することができるのは勿論のこと、より一層断熱性を向上させることができ、充填効率を向上させることができ、以ってエンジン出力・トルクの改善を図ることができるものである。
【0039】
ところで、上記各実施形態によれば、金型によりブランチ部を成型することができるので、即ち、従来のアルミ合金製のように砂型等を用いて成型しなくて済むので、ブランチ部の内壁面を良好な特性にできる、例えば表面粗さ等を細かくできるので、これによって充填効率を1〜3%向上させることができるものである。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、製造コスト等を増大させることなく、インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置を樹脂化することができ、以って低コストで軽量化,エンジン出力の増大等を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態におけるインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置の上面図。
【図2】図1のK矢視図。
【図3】図1のD−D断面図。
【図4】図1のE−E断面図。
【図5】同上実施形態のインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置の下面図。
【図6】本発明の第2の実施形態におけるインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置の上面図。
【図7】本発明の第3の実施形態におけるインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置の断面図。
【符号の説明】
1 インテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置
2 半割コレクタ部
3 ロッカーカバー部
4 ブランチ部
6 接合面
14 接合フランジ部
15 接合フランジ部
16 本体側コレクタ部
17 ブランチ部
18 ブランチ部
19 ブランチ部
85 壁部
86 本体側コレクタ部の下部壁
87 半割コレクタ部84の下部壁
95 側壁部
A ブランチ部入口中心点
B ブランチ部出口中心点
X ブランチ部の長手方向中心線
Z ブランチ部出口部曲線(曲げR)の中心点

Claims (4)

  1. ロッカーカバー部と、インテークマニホールドのブランチ部と、インテークマニホールドのコレクタ部を分割した一部であって前記ブランチ部に連設されるコレクタ部の一部と、を射出成型により成型した本体部と、
    前記本体部とは別体に射出成型により成型され、フランジ面を介して前記本体部のコレクタ部の一部に接合されるインテークマニホールドのコレクタ部の残部と、
    を含んで構成したことを特徴とするインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置。
  2. ロッカーカバー上方から見た場合に、ブランチ部の入口部中心点と、ブランチ部の出口部中心点と、ブランチ部の出口部曲線の中心点と、が略同一直線上にあることを特徴とする請求項1に記載のインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置。
  3. ロッカーカバー上方から見た場合に、少なくとも隣合う2つのブランチ部の長手方向中心線が略同一方向を向いていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置。
  4. ブランチ部の下部壁とロッカーカバーの上部壁とを共有化した壁部の肉厚と、ロッカーカバーの側壁部とコレクタ部の側壁部とを共有化した壁部の肉厚と、を他の壁部の肉厚部より厚くしたことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1つに記載のインテークマニホールド一体構造ロッカーカバー装置。
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