JP3721626B2 - 内燃機関の吸気ダクトおよび吸気装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の吸気装置に関するもので、特に、燃料供給管や燃料噴射弁等の燃料系部品をエアクリーナ上流の吸気ダクト内に収納するように配置した吸気装置およびその吸気ダクトに関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関停止中に燃料温度が上昇して、燃料中に気泡(ベーパー)が発生すると、次回の機関再始動時に、機関への燃料供給が不安定となり、機関の始動不良が生じることがある。この不具合を防止するためには、機関への供給燃料をできるだけ低温に維持して、気泡の発生を抑制する必要がある。
【0003】
このため、燃料噴射弁等の燃料系部品を内燃機関の吸気にて冷却することが従来、種々提案されている。例えば、欧州特許公開第0523027A2号公報および特開昭63−100269号公報では、燃料噴射弁等の燃料供給装置をエアクリーナ内に設置して、エアクリーナ内を流れる吸気流により燃料噴射弁等を冷却するようした吸気装置が提案されている。
【0004】
また、実開昭63−183365号公報では、内燃機関のエアクリーナ下流側と吸気マニホルド上流側との間に位置するダクト内に、燃料噴射弁、燃料供給管等を含む燃料供給装置を設置して、この燃料供給装置をダクト内の吸気流により冷却する吸気装置が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の欧州特許公開第0523027A2号公報および特開昭63−100269号公報のものでは、燃料噴射弁等の燃料供給装置をエアクリーナ内に設置しているので、燃料噴射弁等の設置場所の制限に伴って、エアクリーナの設置場所も制限されることになる。すなわち、エアクリーナ設置場所の自由度が失われ、車両等の狭隘なエンジンルームに対して、エアクリーナを設置することが困難になる。
【0006】
また、後者の実開昭63−183365号公報では、内燃機関のエアクリーナ下流側の清浄な吸気が流れるダクト中に燃料供給装置を設置しているので、燃料供給装置の取付部は、濾過されていない汚染外気の侵入を防ぐために、厳重な気密構造を設ける必要が生じ、このことから製品コストが高くなり、実用的でない。なお、特開昭63−100269号公報のものも、エアクリーナ内のフィルター下流側に燃料供給装置を設置しているので、同様の不具合がある。
【0007】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、燃料供給装置を吸気流にて冷却することができるとともに、内燃機関への搭載上の自由度が高い吸気ダクトおよび吸気装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。請求項1〜5記載の発明では、エアクリーナ(12)の上流側に設けられる吸気ダクト(11、110、111、112)に、その内部に内燃機関(10)への燃料供給装置(16、17、19)を収容し、装着する装着部(111g、111h、111j)を備えており、
この装着部として、吸気ダクト(11、110、111、112)の壁面の一部に、ダクト軸方向に延びる開口部(A)、およびこの開口部(A)を閉塞可能な蓋部材(111a)を備え、
開口部(A)から、燃料供給装置(16、17、19)の少なくとも一部が吸気ダクト内部に脱着可能に装着されるようにしたことを特徴としている。
【0009】
従って、燃料供給装置(16、17、19)を機関運転時には吸気流により常時冷却できるとともに、機関停止時には機関(10)からの熱が燃料供給装置に伝わるのを吸気ダクト(11、110、111、112)により遮断することができ、燃料供給装置を低温に維持しやすい。
しかも、エアクリーナ上流の吸気ダクトは、エアクリーナ(12)におけるフィルタ部材といった機能部品を内蔵せず、機関への搭載上の取り回しが容易な部材であるから、燃料供給装置の配置場所に吸気ダクトを配設することは簡単に対応でき、その結果、機関への搭載上の自由度が高い吸気装置を提供できる。
【0010】
さらに、エアクリーナ(12)の上流側、すなわちダスト側に設けられる吸気ダクトに燃料供給装置を収容するようにしているから、吸気ダクトにおける燃料供給装置装着部からの外気侵入は問題とならない。そのため、この装着部に厳重な気密構造を設ける必要がなく、その分、コスト低減を図ることができる。
また、請求項1記載の発明では、燃料供給装置の装着部として、吸気ダクトの壁面の一部にダクト軸方向に延びる開口部(A)、およびこの開口部を閉塞可能な蓋部材(111a)を備え、前記開口部から、燃料供給装置の少なくとも一部が吸気ダクト内部に脱着可能に装着されるようにしているから、燃料供給装置の保守、点検が容易になるとともに、燃料供給装置の組付性も向上できる。
【0011】
また、請求項3記載の発明では、蓋部材(111a)を、ヒンジ部(111b)を介して吸気ダクトに開閉可能に連結しているから、蓋部材の取扱いが簡単である。
【0012】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1〜図3は車両走行用内燃機関の吸気装置に本発明を適用した第1実施形態を示しており、内燃機関本体10は本例では4気筒タイプであり、この機関本体10の直ぐ側方に隣接して吸気ダクト11が配設されている。この吸気ダクト11は、本例では、3つのダクト110、111、112を接続して構成されている。この吸気ダクト11は、内燃機関の吸気を濾過するエアクリーナ12の上流側に配設され、入口110a側から取り入れた空気をエアクリーナ12内に導入する。
【0014】
吸気ダクト11のうち、最下流側のダクト112は図1に示すように、機関本体10から離れる方向に直角状に屈曲しており、このダクト112の先端にエアクリーナ12が配設されている。エアクリーナ12は、その内部に吸気を濾過するフィルタ部材12aを内蔵している。このフィルタ部材12aは不織布、濾紙等の濾材を用いて吸気を濾過する周知の構造である。
【0015】
エアクリーナ12の下流側には、吸気ダクト11のうち、中間部のダクト111と平行にスロットルボデー13およびサージタンク14が配設されており、このスロットルボデー13の内部にはスロットルバルブ13aが内蔵されている。サージタンク14はスロットルボデー13の下流側において吸気脈動を低減する役割を果たす。
【0016】
図2に示すように、サージタンク14の底面側に吸気マニホルド15の入口が接続されており、この吸気マニホルド15は吸気ダクト11の中間部ダクト111の下側を通って機関本体10に向かって延びている。すなわち、吸気マニホルド15と吸気ダクト11の中間部ダクト111は互いに交差(直交)する関係に配設されている。吸気マニホルド15は図示しないボルト等により機関本体10に連結されている。
【0017】
次に、本発明の特徴とする燃料供給装置部分について具体的に説明する。吸気ダクト11の中間部ダクト111は、図2に示すように断面長円状に、弾性を有する合成樹脂(例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等)から成形されており、そして、中間部ダクト111のうち上方側の半円筒部111aは、その円周方向の一端部をヒンジ部111bを介して残余の半円筒部111cに回動可能に連結されている。ヒンジ部111bはダクト肉厚を部分的に薄肉状に形成して半円筒部111aを回動しやすくしたものである。
【0018】
半円筒部111aの円周方向の他端部には、複数(図3の例では4個)の係止爪111dが一体成形されている。この係止爪111dに対応して、残余の半円筒部111cの他端部には複数の鍔部111eが一体成形されており、この鍔部111eにそれぞれ係止爪111dが嵌合係止される係止孔111fが開けてある。
【0019】
本例では、中間部ダクト111において、上方側の半円筒部111aを背開き状態(図2の2点鎖線状態あるいは図3参照)にすることにより、ダクト内部を外部へ開口する開口部Aを形成する。この開口部Aは中間部ダクト111内部に後述する燃料供給装置を収納するため、ダクト軸方向に延びる長方形の開口を形成する。そして、上方側の半円筒部111aはこの開口部Aを閉塞する蓋部材を構成する。
【0020】
また、中間部ダクト111の半円筒部111cの円周面の略中央部には図3に示すように4個の燃料噴射弁16の嵌合孔111gが貫通して設けてある。また、この取付孔111gに隣接して、2個のスペーサー22の嵌合孔111hが貫通して設けてある。ここで、スペーサー22は樹脂にて円筒状に成形され、その両端部には小径部22a(図3では下側の小径部22aを図示せず)が設けてあり、この小径部22aが嵌合孔111hに嵌合する。
【0021】
4個の燃料噴射弁16に燃料を供給する燃料供給管(分配管)17は、各燃料噴射弁16に対応する分岐管部17aを有し、この分岐管部17aの先端小径部は各燃料噴射弁16の燃料入口側端部(上端部)に開口している開口部に嵌合するようになっている。また、燃料分配管17の両端部近くの2箇所に取付フランジ部17bが一体に成形されている。この取付フランジ部17bに開けた取付孔17cに、スペーサー22の上側の小径部22aが嵌合する。
【0022】
なお、燃料噴射弁16は周知のごとく燃料噴射制御装置により開弁時間が自動制御される電磁式の構造であり、その電磁コイル部(図示せず)に電気信号を入力するリード線18が電気結線されている。このリード線18を取り出すための取り出し孔111iが、中間部ダクト111の2つの半円筒部111a、111cの係止側端部に設けられている。
【0023】
また、燃料供給管17の一端側には、図示しない燃料供給ポンプから圧送される燃料を燃料供給管17内に導入する燃料供給管19がボルト20によりねじ止め結合されている。ここで、燃料供給管19は燃料噴射弁16の軸方向と直交する方向に配管されている。そのため、燃料供給管19の取り出し孔111jは、上記取り出し孔111iと同様に、2つの半円筒部111a、111cの係止側端部に設けられている。
【0024】
吸気マニホルド15には、燃料噴射弁16の先端小径部が組付られる燃料噴射通路15a(図2参照)が設けられており、また、中間部ダクト111の半円筒部111c、燃料噴射弁16および燃料供給管17を一体的に締めつけ固定する取付台座15b(図2参照)が設けられている。
次に、燃料供給装置部分の組付方法について説明すると、まず、図3に示すように半円筒部111aを背開き状態にした中間部ダクト111を吸気マニホルド15上方の所定位置にセットし、開口部Aからダクト内に燃料噴射弁16を収納し、燃料噴射弁16を嵌合孔111gに挿入した後に、燃料噴射弁16の先端小径部を吸気マニホルド15の燃料噴射通路15a(図2参照)の孔部に差し込む。
【0025】
ここで、燃料噴射弁16の先端小径部の段部が燃料噴射通路15aの孔部端面に当接することにより、燃料噴射弁16の差し込み位置は規定される。また、図示しないが、燃料噴射弁16の先端小径部の段部と燃料噴射通路15aの孔部端面との当接部にはゴム系材料からなる弾性シール材を介在して、吸気マニホルド15内への外気侵入を防止するようになっている。
【0026】
次に、燃料供給管19が結合された燃料供給管17の各分岐管部17aの先端小径部を各燃料噴射弁16の燃料入口側端部(上端部)の開口部に嵌合する。その後に、嵌合孔111hにスペーサー22の下側小径部(図示せず)を嵌合し、スペーサー22の上側小径部22aを、燃料供給管17の取付フランジ部17bの取付孔17cに嵌合する。
【0027】
次に、ボルト21のおねじ部を取付フランジ部17bの取付孔17cおよび円筒状スペーサー22内に挿通し、ボルト21のおねじ部の先端部を吸気マニホルド15の取付台座15bのねじ孔(図示せず)にねじ込む。このボルト21のねじ込みの締めつけ力にて、中間部ダクト111の半円筒部111c、燃料噴射弁16および燃料供給管17の三者を取付台座15bに対して同時に締めつけ固定できる。
【0028】
次に、各燃料噴射弁16にそれぞれリード線18を結合することにより、中間部ダクト111内に収納すべき燃料供給装置の組付を終了できる。
最後に、リード線18を取り出し孔111iに、また燃料供給管19を取り出し孔111jにそれぞれ嵌合するようにセットした後に、2つの半円筒部111a、111cを、係止爪111dと係止孔111fとの嵌合係止により、一体に連結して管状化することにより、全組付を終了できる。
【0029】
なお、吸気ダクト11はエアクリーナ12の上流側(ダスト側)に配設されているため、2つの半円筒部111a、111cの連結部から外気がダクト内に直接侵入しても問題はない。そのため、この連結部に厳重な気密用のシール機構を設ける必要はなく、上記したように、2つの半円筒部111a、111cの端部を樹脂の弾性を利用して当接、係止するだけでよい。
【0030】
次に、上記構成において作用を説明する。内燃機関が運転されると、吸気ダクト11の入口部110aから外気が吸入され、この吸気は吸気ダクト11のダクト110、111、112の順に通過して、エアクリーナ12内に流入し、ここでフィルタ部材12aにより塵埃等が濾過される。このエアクリーナ12で濾過された清浄な吸気は、スロットルバルブ13aにより流量調整され、次いでサージタンク14にて脈動が吸収される。しかる後、吸気は吸気マニホルド15を経て機関本体10の各気筒内に吸入される。
【0031】
一方、燃料は、図示しない燃料供給ポンプにて圧送され、燃料供給管19より燃料供給管17内に導入される。そして、燃料供給管17内において、燃料は各分岐管部17aに分配されて、各燃料噴射弁16に流入し、各燃料噴射弁16を電子制御により適時開弁することにより、燃料が吸気マニホルド15の燃料噴射通路15aに噴射される。従って、燃料と空気が混合気となって、機関本体10の各気筒内に吸入される。
【0032】
ところで、燃料噴射弁16、燃料供給管17、19等の燃料供給装置の部品は吸気ダクト11の中間部ダクト111内に設置されているので、これら燃料系の部品が機関本体10から熱を受けるのを中間部ダクト111にて遮断(緩和)することができる。しかも、内燃機関の運転中は、中間部ダクト111内を流れる吸気にて常に冷却されるので、燃料系の部品を比較的低温度に維持でき、これらの部品内部の燃料温度も低温度に維持できる。
【0033】
この結果、内燃機関停止後に、燃料温度が上昇して、燃料中に気泡が発生する可能性を大幅に低減でき、内燃機関の再始動性を向上できる。
図4は第1実施形態による燃料系部品に対する遮熱、冷却効果を示す実験データであり、図4の実験は、車速100km/hの登坂走行(すなわち、高負荷走行)時、およびこの高負荷走行後におけるエンジン停止時(デッドソーク時)の燃料系部品(具体的には燃料供給管17)の表面温度の変化を示しており、図中、破線の特性Vは、燃料系部品を吸気ダクトの外部に配設した場合の比較例であり、一方、実線の特性Wは燃料系部品を吸気ダクト11内に収納した第1実施形態であり、第1実施形態のものは図4の経過時間=50分の時点において比較例のものより燃料供給管17の表面温度を15°C程度低い温度に維持できることを確認できた。
【0034】
また、燃料噴射弁16を吸気ダクト11内に収納することにより、燃料噴射弁16の開閉時の作動音を遮音(低減)できるという利点もある。図5はこの作動音低減効果を示す実験データであり、図中、破線の特性Xは、燃料系部品を吸気ダクトの外部に配設した場合の比較例であり、一方、実線の特性Yは燃料系部品を吸気ダクト11内に収納した第1実施形態であり、第1実施形態のものは図5から理解されるように、広範な周波数領域にわたって、燃料噴射弁16の作動音を低減できる。
【0035】
さらに、エアクリーナ12の上流側に配設される吸気ダクト11内に、燃料系部品を収納しているため、前述のごとく2つの半円筒部111a、111cの連結部に厳重な気密用シール機構を設ける必要がない。それ故、リード線18、燃料供給管19、燃料噴射弁16、スペーサー22等と、半円筒部111a、111cとの嵌合部においても、厳重な気密用シール機構を設ける必要がなく、図3に示すように簡単な嵌合構造のみで対応できる。
【0036】
また、吸気ダクト11は単なる吸気通路を形成するのみであって、他の機能部品は一切内蔵していないので、万一の燃料洩れに対する燃料ドレン孔の設定を容易に行うことができる。
また、吸気ダクト11は上記のごとく単なる吸気通路を形成するものであって、エアクリーナ12に比して、搭載、取り回しの自由度が非常に高いものであるから、種々な形態の内燃機関に対しても、燃料系部品を吸気ダクト11内に収納する配置レイアウトを容易に採用でき、同時に、エアクリーナ12も燃料系部品を内蔵しないから、配置場所の自由度が高くなり、吸気装置全体としての搭載性が大幅に改善できる。
【0037】
また、燃料系部品を収納している中間部ダクト111を、開閉自在に連結された2つの半円筒部111a、111cで構成しているので、半円筒部111aを図2、3に示す背開き状態とすることにより、あるいは中間部ダクト111を他のダクト110、112から取り外すことにより、燃料系部品を容易に確認でき、車両販売後における燃料系部品の保守、点検等も容易に行うことができるとともに、燃料系部品の組付も容易に行うことができる。
(第2実施形態)
図6は第2実施形態を示すもので、吸気ダクト11を第1実施形態のごとく3分割したダクト110、111、112で構成せず、一体成形した1つのダクトで構成するようにしたものである。吸気ダクト11はある程度の弾性を有する樹脂にて成形してあり、そしてスペーサー嵌合孔111h、燃料噴射弁嵌合孔111g、リード線取り出し孔111i、および燃料供給管取り出し孔111j相互間を連結するようにスリット状開口部111kを形成してある。
【0038】
このスリット状開口部111kは、弾性体製のダクト壁面に形成した切り込みであって、スリット状開口部111kを介して対向するダクト壁面は自らの弾性によって互いに密着する。
第2実施形態における組付方法としては、図3で説明したスペーサー22、ボルト21を用いて、最初に、燃料系部品(17、18、19)を吸気マルホルド15側に組付けておき、その後、この組付済の燃料系部品の上方から吸気ダクト11を押し込み、吸気ダクト11のスリット状開口部111k周辺部を弾性的に変形させることにより、燃料系部品を吸気ダクト11内に収納するようにしたものである。
【0039】
燃料系部品のダクト外への取り出しは、各孔111g、111h、111i、111jを通して、第1実施形態と同じように行うことができる。
第2実施形態によれば、吸気ダクト11を一体成形した1つのダクトで構成することができるので、吸気ダクト11の製造コストを低減できるとともに、燃料系部品の組付も簡単になる。
(第3実施形態)
図7は第3実施形態を示すもので、V型内燃機関に本発明を適用した例であり、V型内燃機関では、機関本体10に、V型に連結された第1の気筒部10aと第2の気筒部10bとを備えている。この第1の気筒部10aと第2の気筒部10bにはそれぞれ独立に燃料供給装置が備えられる。
【0040】
そこで、第1の気筒部10a側、および第2の気筒部10b側に、それぞれエアクリーナ12(図7では図示せず)上流に位置する吸気ダクト11を設け、この両吸気ダクト11は互いに並列に設け、この両吸気ダクト11から吸入した外気をエアクリーナ12で濾過した後、スロットルバルブ13aを経て、サージタンク14に至るようにしてある。
【0041】
そして、上記両吸気ダクト11は、図3に示した中間部ダクト111を有し、燃料系部品(16、17、19等)を図3と同じ組付方法にて組付ける。
以上により、V型内燃機関においても、第1実施形態と同じ作用効果を発揮できる。
(第4実施形態)
図8は第4実施形態を示すもので、V型内燃機関における別の適用例であり、第3実施形態と異なる点は、第1、第2の気筒部10a、10bのうち片側の気筒部、例えば第2の気筒部10b側のみに、吸気ダクト11を配設し、残余の第1の気筒部10a側では、燃料系部品(16、17、19等)をエアクリーナ12内のダスト側空間12b内に収納するようにしたものである。
【0042】
吸気ダクト11の下流側はエアクリーナ12のダスト側空間12bに連結されている。この第4実施形態では、第2の気筒部10b側において吸気ダクト11内に燃料系部品(16、17等)を収納するように配置しており、これにより、本発明の特徴とする作用効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す内燃機関吸気装置の平面図である。
【図2】図1の要部断面図である。
【図3】図1の要部の分解斜視図である。
【図4】第1実施形態による燃料系部品の遮熱、冷却効果を示すグラフである。
【図5】第1実施形態による燃料噴射弁の作動音低減効果を示すグラフである。
【図6】本発明の第2実施形態を示す吸気ダクトの斜視図である。
【図7】本発明の第3実施形態を示すV型内燃機関の要部断面配置図である。
【図8】本発明の第4実施形態を示すV型内燃機関の要部断面配置図である。
【符号の説明】
10…機関本体、11、110、111、112…吸気ダクト、
12…エアクリーナ、15…吸気マニホルド、16…燃料噴射弁、
17、19…燃料供給管、111a…半円筒部(蓋部材)
111g、111h、111j…嵌合孔(装着部)、
111k…スリット状開口部。
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の吸気装置に関するもので、特に、燃料供給管や燃料噴射弁等の燃料系部品をエアクリーナ上流の吸気ダクト内に収納するように配置した吸気装置およびその吸気ダクトに関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関停止中に燃料温度が上昇して、燃料中に気泡(ベーパー)が発生すると、次回の機関再始動時に、機関への燃料供給が不安定となり、機関の始動不良が生じることがある。この不具合を防止するためには、機関への供給燃料をできるだけ低温に維持して、気泡の発生を抑制する必要がある。
【0003】
このため、燃料噴射弁等の燃料系部品を内燃機関の吸気にて冷却することが従来、種々提案されている。例えば、欧州特許公開第0523027A2号公報および特開昭63−100269号公報では、燃料噴射弁等の燃料供給装置をエアクリーナ内に設置して、エアクリーナ内を流れる吸気流により燃料噴射弁等を冷却するようした吸気装置が提案されている。
【0004】
また、実開昭63−183365号公報では、内燃機関のエアクリーナ下流側と吸気マニホルド上流側との間に位置するダクト内に、燃料噴射弁、燃料供給管等を含む燃料供給装置を設置して、この燃料供給装置をダクト内の吸気流により冷却する吸気装置が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の欧州特許公開第0523027A2号公報および特開昭63−100269号公報のものでは、燃料噴射弁等の燃料供給装置をエアクリーナ内に設置しているので、燃料噴射弁等の設置場所の制限に伴って、エアクリーナの設置場所も制限されることになる。すなわち、エアクリーナ設置場所の自由度が失われ、車両等の狭隘なエンジンルームに対して、エアクリーナを設置することが困難になる。
【0006】
また、後者の実開昭63−183365号公報では、内燃機関のエアクリーナ下流側の清浄な吸気が流れるダクト中に燃料供給装置を設置しているので、燃料供給装置の取付部は、濾過されていない汚染外気の侵入を防ぐために、厳重な気密構造を設ける必要が生じ、このことから製品コストが高くなり、実用的でない。なお、特開昭63−100269号公報のものも、エアクリーナ内のフィルター下流側に燃料供給装置を設置しているので、同様の不具合がある。
【0007】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、燃料供給装置を吸気流にて冷却することができるとともに、内燃機関への搭載上の自由度が高い吸気ダクトおよび吸気装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。請求項1〜5記載の発明では、エアクリーナ(12)の上流側に設けられる吸気ダクト(11、110、111、112)に、その内部に内燃機関(10)への燃料供給装置(16、17、19)を収容し、装着する装着部(111g、111h、111j)を備えており、
この装着部として、吸気ダクト(11、110、111、112)の壁面の一部に、ダクト軸方向に延びる開口部(A)、およびこの開口部(A)を閉塞可能な蓋部材(111a)を備え、
開口部(A)から、燃料供給装置(16、17、19)の少なくとも一部が吸気ダクト内部に脱着可能に装着されるようにしたことを特徴としている。
【0009】
従って、燃料供給装置(16、17、19)を機関運転時には吸気流により常時冷却できるとともに、機関停止時には機関(10)からの熱が燃料供給装置に伝わるのを吸気ダクト(11、110、111、112)により遮断することができ、燃料供給装置を低温に維持しやすい。
しかも、エアクリーナ上流の吸気ダクトは、エアクリーナ(12)におけるフィルタ部材といった機能部品を内蔵せず、機関への搭載上の取り回しが容易な部材であるから、燃料供給装置の配置場所に吸気ダクトを配設することは簡単に対応でき、その結果、機関への搭載上の自由度が高い吸気装置を提供できる。
【0010】
さらに、エアクリーナ(12)の上流側、すなわちダスト側に設けられる吸気ダクトに燃料供給装置を収容するようにしているから、吸気ダクトにおける燃料供給装置装着部からの外気侵入は問題とならない。そのため、この装着部に厳重な気密構造を設ける必要がなく、その分、コスト低減を図ることができる。
また、請求項1記載の発明では、燃料供給装置の装着部として、吸気ダクトの壁面の一部にダクト軸方向に延びる開口部(A)、およびこの開口部を閉塞可能な蓋部材(111a)を備え、前記開口部から、燃料供給装置の少なくとも一部が吸気ダクト内部に脱着可能に装着されるようにしているから、燃料供給装置の保守、点検が容易になるとともに、燃料供給装置の組付性も向上できる。
【0011】
また、請求項3記載の発明では、蓋部材(111a)を、ヒンジ部(111b)を介して吸気ダクトに開閉可能に連結しているから、蓋部材の取扱いが簡単である。
【0012】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1〜図3は車両走行用内燃機関の吸気装置に本発明を適用した第1実施形態を示しており、内燃機関本体10は本例では4気筒タイプであり、この機関本体10の直ぐ側方に隣接して吸気ダクト11が配設されている。この吸気ダクト11は、本例では、3つのダクト110、111、112を接続して構成されている。この吸気ダクト11は、内燃機関の吸気を濾過するエアクリーナ12の上流側に配設され、入口110a側から取り入れた空気をエアクリーナ12内に導入する。
【0014】
吸気ダクト11のうち、最下流側のダクト112は図1に示すように、機関本体10から離れる方向に直角状に屈曲しており、このダクト112の先端にエアクリーナ12が配設されている。エアクリーナ12は、その内部に吸気を濾過するフィルタ部材12aを内蔵している。このフィルタ部材12aは不織布、濾紙等の濾材を用いて吸気を濾過する周知の構造である。
【0015】
エアクリーナ12の下流側には、吸気ダクト11のうち、中間部のダクト111と平行にスロットルボデー13およびサージタンク14が配設されており、このスロットルボデー13の内部にはスロットルバルブ13aが内蔵されている。サージタンク14はスロットルボデー13の下流側において吸気脈動を低減する役割を果たす。
【0016】
図2に示すように、サージタンク14の底面側に吸気マニホルド15の入口が接続されており、この吸気マニホルド15は吸気ダクト11の中間部ダクト111の下側を通って機関本体10に向かって延びている。すなわち、吸気マニホルド15と吸気ダクト11の中間部ダクト111は互いに交差(直交)する関係に配設されている。吸気マニホルド15は図示しないボルト等により機関本体10に連結されている。
【0017】
次に、本発明の特徴とする燃料供給装置部分について具体的に説明する。吸気ダクト11の中間部ダクト111は、図2に示すように断面長円状に、弾性を有する合成樹脂(例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等)から成形されており、そして、中間部ダクト111のうち上方側の半円筒部111aは、その円周方向の一端部をヒンジ部111bを介して残余の半円筒部111cに回動可能に連結されている。ヒンジ部111bはダクト肉厚を部分的に薄肉状に形成して半円筒部111aを回動しやすくしたものである。
【0018】
半円筒部111aの円周方向の他端部には、複数(図3の例では4個)の係止爪111dが一体成形されている。この係止爪111dに対応して、残余の半円筒部111cの他端部には複数の鍔部111eが一体成形されており、この鍔部111eにそれぞれ係止爪111dが嵌合係止される係止孔111fが開けてある。
【0019】
本例では、中間部ダクト111において、上方側の半円筒部111aを背開き状態(図2の2点鎖線状態あるいは図3参照)にすることにより、ダクト内部を外部へ開口する開口部Aを形成する。この開口部Aは中間部ダクト111内部に後述する燃料供給装置を収納するため、ダクト軸方向に延びる長方形の開口を形成する。そして、上方側の半円筒部111aはこの開口部Aを閉塞する蓋部材を構成する。
【0020】
また、中間部ダクト111の半円筒部111cの円周面の略中央部には図3に示すように4個の燃料噴射弁16の嵌合孔111gが貫通して設けてある。また、この取付孔111gに隣接して、2個のスペーサー22の嵌合孔111hが貫通して設けてある。ここで、スペーサー22は樹脂にて円筒状に成形され、その両端部には小径部22a(図3では下側の小径部22aを図示せず)が設けてあり、この小径部22aが嵌合孔111hに嵌合する。
【0021】
4個の燃料噴射弁16に燃料を供給する燃料供給管(分配管)17は、各燃料噴射弁16に対応する分岐管部17aを有し、この分岐管部17aの先端小径部は各燃料噴射弁16の燃料入口側端部(上端部)に開口している開口部に嵌合するようになっている。また、燃料分配管17の両端部近くの2箇所に取付フランジ部17bが一体に成形されている。この取付フランジ部17bに開けた取付孔17cに、スペーサー22の上側の小径部22aが嵌合する。
【0022】
なお、燃料噴射弁16は周知のごとく燃料噴射制御装置により開弁時間が自動制御される電磁式の構造であり、その電磁コイル部(図示せず)に電気信号を入力するリード線18が電気結線されている。このリード線18を取り出すための取り出し孔111iが、中間部ダクト111の2つの半円筒部111a、111cの係止側端部に設けられている。
【0023】
また、燃料供給管17の一端側には、図示しない燃料供給ポンプから圧送される燃料を燃料供給管17内に導入する燃料供給管19がボルト20によりねじ止め結合されている。ここで、燃料供給管19は燃料噴射弁16の軸方向と直交する方向に配管されている。そのため、燃料供給管19の取り出し孔111jは、上記取り出し孔111iと同様に、2つの半円筒部111a、111cの係止側端部に設けられている。
【0024】
吸気マニホルド15には、燃料噴射弁16の先端小径部が組付られる燃料噴射通路15a(図2参照)が設けられており、また、中間部ダクト111の半円筒部111c、燃料噴射弁16および燃料供給管17を一体的に締めつけ固定する取付台座15b(図2参照)が設けられている。
次に、燃料供給装置部分の組付方法について説明すると、まず、図3に示すように半円筒部111aを背開き状態にした中間部ダクト111を吸気マニホルド15上方の所定位置にセットし、開口部Aからダクト内に燃料噴射弁16を収納し、燃料噴射弁16を嵌合孔111gに挿入した後に、燃料噴射弁16の先端小径部を吸気マニホルド15の燃料噴射通路15a(図2参照)の孔部に差し込む。
【0025】
ここで、燃料噴射弁16の先端小径部の段部が燃料噴射通路15aの孔部端面に当接することにより、燃料噴射弁16の差し込み位置は規定される。また、図示しないが、燃料噴射弁16の先端小径部の段部と燃料噴射通路15aの孔部端面との当接部にはゴム系材料からなる弾性シール材を介在して、吸気マニホルド15内への外気侵入を防止するようになっている。
【0026】
次に、燃料供給管19が結合された燃料供給管17の各分岐管部17aの先端小径部を各燃料噴射弁16の燃料入口側端部(上端部)の開口部に嵌合する。その後に、嵌合孔111hにスペーサー22の下側小径部(図示せず)を嵌合し、スペーサー22の上側小径部22aを、燃料供給管17の取付フランジ部17bの取付孔17cに嵌合する。
【0027】
次に、ボルト21のおねじ部を取付フランジ部17bの取付孔17cおよび円筒状スペーサー22内に挿通し、ボルト21のおねじ部の先端部を吸気マニホルド15の取付台座15bのねじ孔(図示せず)にねじ込む。このボルト21のねじ込みの締めつけ力にて、中間部ダクト111の半円筒部111c、燃料噴射弁16および燃料供給管17の三者を取付台座15bに対して同時に締めつけ固定できる。
【0028】
次に、各燃料噴射弁16にそれぞれリード線18を結合することにより、中間部ダクト111内に収納すべき燃料供給装置の組付を終了できる。
最後に、リード線18を取り出し孔111iに、また燃料供給管19を取り出し孔111jにそれぞれ嵌合するようにセットした後に、2つの半円筒部111a、111cを、係止爪111dと係止孔111fとの嵌合係止により、一体に連結して管状化することにより、全組付を終了できる。
【0029】
なお、吸気ダクト11はエアクリーナ12の上流側(ダスト側)に配設されているため、2つの半円筒部111a、111cの連結部から外気がダクト内に直接侵入しても問題はない。そのため、この連結部に厳重な気密用のシール機構を設ける必要はなく、上記したように、2つの半円筒部111a、111cの端部を樹脂の弾性を利用して当接、係止するだけでよい。
【0030】
次に、上記構成において作用を説明する。内燃機関が運転されると、吸気ダクト11の入口部110aから外気が吸入され、この吸気は吸気ダクト11のダクト110、111、112の順に通過して、エアクリーナ12内に流入し、ここでフィルタ部材12aにより塵埃等が濾過される。このエアクリーナ12で濾過された清浄な吸気は、スロットルバルブ13aにより流量調整され、次いでサージタンク14にて脈動が吸収される。しかる後、吸気は吸気マニホルド15を経て機関本体10の各気筒内に吸入される。
【0031】
一方、燃料は、図示しない燃料供給ポンプにて圧送され、燃料供給管19より燃料供給管17内に導入される。そして、燃料供給管17内において、燃料は各分岐管部17aに分配されて、各燃料噴射弁16に流入し、各燃料噴射弁16を電子制御により適時開弁することにより、燃料が吸気マニホルド15の燃料噴射通路15aに噴射される。従って、燃料と空気が混合気となって、機関本体10の各気筒内に吸入される。
【0032】
ところで、燃料噴射弁16、燃料供給管17、19等の燃料供給装置の部品は吸気ダクト11の中間部ダクト111内に設置されているので、これら燃料系の部品が機関本体10から熱を受けるのを中間部ダクト111にて遮断(緩和)することができる。しかも、内燃機関の運転中は、中間部ダクト111内を流れる吸気にて常に冷却されるので、燃料系の部品を比較的低温度に維持でき、これらの部品内部の燃料温度も低温度に維持できる。
【0033】
この結果、内燃機関停止後に、燃料温度が上昇して、燃料中に気泡が発生する可能性を大幅に低減でき、内燃機関の再始動性を向上できる。
図4は第1実施形態による燃料系部品に対する遮熱、冷却効果を示す実験データであり、図4の実験は、車速100km/hの登坂走行(すなわち、高負荷走行)時、およびこの高負荷走行後におけるエンジン停止時(デッドソーク時)の燃料系部品(具体的には燃料供給管17)の表面温度の変化を示しており、図中、破線の特性Vは、燃料系部品を吸気ダクトの外部に配設した場合の比較例であり、一方、実線の特性Wは燃料系部品を吸気ダクト11内に収納した第1実施形態であり、第1実施形態のものは図4の経過時間=50分の時点において比較例のものより燃料供給管17の表面温度を15°C程度低い温度に維持できることを確認できた。
【0034】
また、燃料噴射弁16を吸気ダクト11内に収納することにより、燃料噴射弁16の開閉時の作動音を遮音(低減)できるという利点もある。図5はこの作動音低減効果を示す実験データであり、図中、破線の特性Xは、燃料系部品を吸気ダクトの外部に配設した場合の比較例であり、一方、実線の特性Yは燃料系部品を吸気ダクト11内に収納した第1実施形態であり、第1実施形態のものは図5から理解されるように、広範な周波数領域にわたって、燃料噴射弁16の作動音を低減できる。
【0035】
さらに、エアクリーナ12の上流側に配設される吸気ダクト11内に、燃料系部品を収納しているため、前述のごとく2つの半円筒部111a、111cの連結部に厳重な気密用シール機構を設ける必要がない。それ故、リード線18、燃料供給管19、燃料噴射弁16、スペーサー22等と、半円筒部111a、111cとの嵌合部においても、厳重な気密用シール機構を設ける必要がなく、図3に示すように簡単な嵌合構造のみで対応できる。
【0036】
また、吸気ダクト11は単なる吸気通路を形成するのみであって、他の機能部品は一切内蔵していないので、万一の燃料洩れに対する燃料ドレン孔の設定を容易に行うことができる。
また、吸気ダクト11は上記のごとく単なる吸気通路を形成するものであって、エアクリーナ12に比して、搭載、取り回しの自由度が非常に高いものであるから、種々な形態の内燃機関に対しても、燃料系部品を吸気ダクト11内に収納する配置レイアウトを容易に採用でき、同時に、エアクリーナ12も燃料系部品を内蔵しないから、配置場所の自由度が高くなり、吸気装置全体としての搭載性が大幅に改善できる。
【0037】
また、燃料系部品を収納している中間部ダクト111を、開閉自在に連結された2つの半円筒部111a、111cで構成しているので、半円筒部111aを図2、3に示す背開き状態とすることにより、あるいは中間部ダクト111を他のダクト110、112から取り外すことにより、燃料系部品を容易に確認でき、車両販売後における燃料系部品の保守、点検等も容易に行うことができるとともに、燃料系部品の組付も容易に行うことができる。
(第2実施形態)
図6は第2実施形態を示すもので、吸気ダクト11を第1実施形態のごとく3分割したダクト110、111、112で構成せず、一体成形した1つのダクトで構成するようにしたものである。吸気ダクト11はある程度の弾性を有する樹脂にて成形してあり、そしてスペーサー嵌合孔111h、燃料噴射弁嵌合孔111g、リード線取り出し孔111i、および燃料供給管取り出し孔111j相互間を連結するようにスリット状開口部111kを形成してある。
【0038】
このスリット状開口部111kは、弾性体製のダクト壁面に形成した切り込みであって、スリット状開口部111kを介して対向するダクト壁面は自らの弾性によって互いに密着する。
第2実施形態における組付方法としては、図3で説明したスペーサー22、ボルト21を用いて、最初に、燃料系部品(17、18、19)を吸気マルホルド15側に組付けておき、その後、この組付済の燃料系部品の上方から吸気ダクト11を押し込み、吸気ダクト11のスリット状開口部111k周辺部を弾性的に変形させることにより、燃料系部品を吸気ダクト11内に収納するようにしたものである。
【0039】
燃料系部品のダクト外への取り出しは、各孔111g、111h、111i、111jを通して、第1実施形態と同じように行うことができる。
第2実施形態によれば、吸気ダクト11を一体成形した1つのダクトで構成することができるので、吸気ダクト11の製造コストを低減できるとともに、燃料系部品の組付も簡単になる。
(第3実施形態)
図7は第3実施形態を示すもので、V型内燃機関に本発明を適用した例であり、V型内燃機関では、機関本体10に、V型に連結された第1の気筒部10aと第2の気筒部10bとを備えている。この第1の気筒部10aと第2の気筒部10bにはそれぞれ独立に燃料供給装置が備えられる。
【0040】
そこで、第1の気筒部10a側、および第2の気筒部10b側に、それぞれエアクリーナ12(図7では図示せず)上流に位置する吸気ダクト11を設け、この両吸気ダクト11は互いに並列に設け、この両吸気ダクト11から吸入した外気をエアクリーナ12で濾過した後、スロットルバルブ13aを経て、サージタンク14に至るようにしてある。
【0041】
そして、上記両吸気ダクト11は、図3に示した中間部ダクト111を有し、燃料系部品(16、17、19等)を図3と同じ組付方法にて組付ける。
以上により、V型内燃機関においても、第1実施形態と同じ作用効果を発揮できる。
(第4実施形態)
図8は第4実施形態を示すもので、V型内燃機関における別の適用例であり、第3実施形態と異なる点は、第1、第2の気筒部10a、10bのうち片側の気筒部、例えば第2の気筒部10b側のみに、吸気ダクト11を配設し、残余の第1の気筒部10a側では、燃料系部品(16、17、19等)をエアクリーナ12内のダスト側空間12b内に収納するようにしたものである。
【0042】
吸気ダクト11の下流側はエアクリーナ12のダスト側空間12bに連結されている。この第4実施形態では、第2の気筒部10b側において吸気ダクト11内に燃料系部品(16、17等)を収納するように配置しており、これにより、本発明の特徴とする作用効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す内燃機関吸気装置の平面図である。
【図2】図1の要部断面図である。
【図3】図1の要部の分解斜視図である。
【図4】第1実施形態による燃料系部品の遮熱、冷却効果を示すグラフである。
【図5】第1実施形態による燃料噴射弁の作動音低減効果を示すグラフである。
【図6】本発明の第2実施形態を示す吸気ダクトの斜視図である。
【図7】本発明の第3実施形態を示すV型内燃機関の要部断面配置図である。
【図8】本発明の第4実施形態を示すV型内燃機関の要部断面配置図である。
【符号の説明】
10…機関本体、11、110、111、112…吸気ダクト、
12…エアクリーナ、15…吸気マニホルド、16…燃料噴射弁、
17、19…燃料供給管、111a…半円筒部(蓋部材)
111g、111h、111j…嵌合孔(装着部)、
111k…スリット状開口部。
Claims (5)
- 内燃機関(10)への吸気を濾過するエアクリーナ(12)の上流側に設けられる吸気ダクト(11、110、111、112)であって、
この吸気ダクトは、その内部に燃料供給装置(16、17、19)を収容し、装着する装着部(111g、111h、111j)を備えており、
前記装着部として、前記吸気ダクト(11、110、111、112)の壁面の一部に、ダクト軸方向に延びる開口部(A)、およびこの開口部(A)を閉塞可能な蓋部材(111a)を備え、
前記開口部(A)から、前記燃料供給装置(16、17、19)の少なくとも一部が前記吸気ダクト内部に脱着可能に装着されるようにしたことを特徴とする内燃機関の吸気ダクト。 - 前記装着部として、前記燃料供給装置における燃料噴射弁(16)の先端が貫通する孔(111g)と、この燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給管(19)が貫通する孔(111j)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸気ダクト。
- 前記蓋部材(111a)は、ヒンジ部(111b)を介して前記吸気ダクト(11、110、111、112)に開閉可能に連結されていることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の吸気ダクト。
- 請求項1ないし3のいずれか1つに記載の吸気ダクト(11、110、111、112)と、
内燃機関(10)への吸気を浄化するエアクリーナ(12)と、
前記エアクリーナ(12)の下流側に設けられ、前記エアクリーナ(12)で濾過された吸気を内燃機関(10)の気筒に流入させる吸気マニホルド(15)とを備え、
前記吸気ダクト内部に、前記燃料供給装置(16、17、19)を収容し、装着したことを特徴とする内燃機関の吸気装置。 - 前記吸気ダクト(11、110、111、112)が前記吸気マニホルド(15)に隣接して、かつ前記吸気マニホルド(15)と交差するように配設され、 前記燃料供給装置(16、17、19)における燃料噴射弁(16)の先端が前記吸気ダクトおよび前記吸気マニホルドの壁面を貫通して前記吸気マニホルド内に臨むようにしたことを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の吸気装置。
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