JP3947901B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用その他、複数のシリンダを有するエンジンに適用することができる内燃機関の吸気装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車等のエンジンにおいては、吸気脈動を抑制すると共に、各シリンダ間の吸気干渉を防止する目的で、サージタンクを設けている。このサージタンクは、スロットルボディとインテークマニホールドとの間に接続されており、スロットルボディからの混合気がこれに貯留された後に、インテークマニホールドによって各シリンダに分配される。
【0003】
図14は、本発明が対象とするサージタンク7、インテークマニホールド8及びヘッド取付フランジ13の部分を示したものである。ヘッド取付フランジ13はシリンダヘッド6にボルト結合されるものである。この図に示すものは3気筒エンジンであり、サージタンク7とヘッド取付フランジ13との間を連通させるインテークマニホールド8には3本のブランチ8a,8b及び8cが設けられている。そして3本のブランチ8a,8b及び8cの基端はサージタンク7のブランチ開口部に結合されると共に、それらの先端はヘッド取付フランジ13の三つのヘッド開口部13a,13b及び13cに結合されている。
【0004】
従来の吸気装置に係るサージタンク7、インテークマニホールド8及びヘッド取付フランジ13は、金属製であり、しかもそれぞれ別々に製作したものを結合していたが、最近に至って、これらの構成部品を合成樹脂により全体を一体成形で製作する技術が開発されている。本発明が対象とするのも、この樹脂一体成形型インテークマニホールドであるが、従来のアルミ鋳造品、パイプ接合品でも適用可能なのはいうまでもない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図14に示すような構造の場合、サージタンク7とインテークマニホールド8のブランチ8a、8b及び8cとの連結部に応力が集中することになるため、自動車の振動に十分に耐え得る強度を確保するためには、その肉厚を大きくする必要がある。強度が十分でないと、サージタンクに取付けられるスロットルボディなどの部品が、振動で破損する虞がある。そこで、強度維持のために、各ブランチの上端をサージタンクの底面に接続することが考えられるが、ブランチをサージタンクの底面に接続した場合、当然にブランチ長さを長くすることができなくなってしまう。
【0006】
そこで、ブランチの上端をサージタンクの側面部に接続するようにすると、吸気装置全体の強度が低下するので、図15に示すようにサージタンク7とヘッド取付フランジ13との間に補強用のスチフナ21をボルト22で固定することになる。このようにすれば、耐振動性は向上し、必要な強度は確保できることになるが、スチフナ21およびボルト22が必要となり、部品点数と作業工数が増加することになる。
【0007】
サージタンクと吸気管路との構造について成された先行技術として、特開平8−312479号公報に開示された技術がある。この先行技術に係る発明は吸気装置の小型化と吸気抵抗の低減を図ることを目的として成されたものであるが、上記したような吸気装置全体の強度維持については、開示されていない。
【0008】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、剛性を向上させた内燃機関の吸気装置、特に合成樹脂により一体成形した高剛性の吸気装置を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のうちの請求項1に記載された発明は、エンジン(1)のクランク軸(3)の軸芯方向に沿うようにサージタンク(7)を配設し、該サージタンク(7)の側面部を前記クランク軸(3)の軸芯方向の一端側に設け、前記側面部に複数のブランチ開口部を設け、各ブランチ開口部に各ブランチ(8a,8b,8c)の一端をそれぞれ接続した内燃機関の吸気装置において、前記各ブランチ(8a,8b,8c)を前記クランク軸(3)の軸芯方向の一端側に延出させた後、エンジン(1)側からみて逆くの字状に湾曲する湾曲部を介して前記クランク軸(3)の軸芯方向の他端側に延出させて、各ブランチ(8a,8b,8c)の他端をヘッド取付フランジ(13)に形成された複数のヘッド開口部(13a,13b,13c)にそれぞれ接続し、また、前記各ブランチ(8a,8b,8c)の内、最も内側に配設される前記ブランチ(8a)とサージタンク(7)底面とをスロットルボディ(18)の取付フランジ(7e)と略平行に配設されるリブ(15)で連結するとともに、該リブ(15)にヘッド取付フランジ(13)に対する工具孔(15a)を設けたことを特徴とする。
【0010】
サージタンクと各ブランチとを連結するリブを設けたことにより、吸気装置の剛性を向上させることができる。また、最も内側に配設されるブランチとサージタンク底面とで形成される湾曲部にリブを設けると共に、このリブにヘッド取付フランジに対する工具孔を設けたので、組付け性を妨げることなく、吸気装置全体の剛性が強化される。
【0011】
また、請求項2に記載された発明は、請求項1に記載した内燃機関の吸気装置において、前記サージタンク(7)の側面部は前記クランク軸(3)の軸芯方向に対して傾斜して形成され、この傾斜させた側面部(7d)に、前記各ブランチ(8a,8b,8c)と連結するリブ(14b)を配設したことを特徴とする。
【0012】
サージタンクの傾斜面にリブを設けるので、このリブと全部のブランチとを容易に連結させることが可能となり、インテークマニホールド全体の剛性をさらに向上させることになる。
【0013】
また、請求項3に記載された発明は、請求項1または2に記載された内燃機関の吸気装置において、前記サージタンク(7)のヘッド取付フランジ(13)側の側面にスロットルボディ開口部(7f)を設け、該スロットルボディ開口部(7f)にスロットルボディ(19)を接続して前記サージタンク(7)のヘッド取付フランジ(13)側の側面とヘッド取付フランジ(13)との間にスロットルボディ(19)を配設し、さらに、スロットルボディ(19)の下方にリブ(14a)を配設したことを特徴とする。
【0014】
吸気装置に配備される部品のなかで最も重いスロットルボディの下方にリブを配設したので、スロットルボディの重量を効率良く支え、スロットルボディの取付強度を向上させることになる。
【0015】
そして、請求項4に記載された発明は、請求項3に記載した内燃機関の吸気装置において、スロットルボディ(19)の下方に配設した前記リブ(14a)はその中心を前記スロットルボディ(19)のボア(19a)中心に対してスロットルレバー(19b)側に偏らせて配設したことを特徴とする。
【0016】
通常、スロットルレバー側にスロットルボディの中心が位置するので、このスロットルボディの中心側に偏らせてリブを配設することにより、スロットルレバーに作動力が付加した場合でもスロットルボディを効率よく支持することができる。
【0017】
本発明に係る内燃機関の吸気装置は、基本的には以上のように構成されるが、リブは、サージタンクと各ブランチを連結するだけでなく、さらにヘッド取付フランジとも連結させることができる。また、スロットルボディ開口部をブランチ開口部が設けられる側面部側よりも他端側に近接して設け、このスロットルボディ開口部の下方のサージタンク底面とヘッド取付フランジの略中央部とを連結するリブを設け、このリブをエンジンの長手方向の他端側に位置するブランチ及び中央に位置するブランチと連結させることもできる。
また、リブのサージタンクとの連結根元部には応力が集中するので、リブの幅が一定の場合には、リブのサージタンクとの連結根元部が破損する虞があるが、リブのサージタンクとの連結根元部を幅広にすることによって、その応力がリブの全体に分散される。
【0018】
【発明の実施の形態】
まず、図12及び図13に基づいて、本発明の実施の形態に係る吸気装置を用いる自動車用エンジン1の概要を説明する。図12はエンジンの正面を示すもので、図13はその平面を示すものである。エンジン1は、クランクケース2を略中央に位置させて、クランクケース2の上部にはシリンダブロック4を、下部にはオイルパン5を取付けている。シリンダブロック4の上部にはシリンダヘッド6が設けられ、このシリンダヘッド6の上方にサージタンク7が配置されている。そして、クランクケース2からはクランク軸3が突出している。
【0019】
また、サージタンク7にはインテークマニホールド8のブランチ8aの上端が結合され、その下端はシリンダヘッド6の一側に接続されている。シリンダヘッド6の上部に取付けられるシリンダヘッドカバー9とサージタンク7との間にはPCVパイプ10が接続されている。符号11はエキゾーストマニホールド、符号12は排気センサである。
【0020】
以下、本発明の実施の形態に係る吸気装置を図を用いて説明する。図1はサージタンク7、インテークマニホールド8及びヘッド取付フランジ13を合成樹脂による一体成形で製作した吸気装置を示す斜視図、図2はそれを正面から見た図である。さらに図3は図2の背面を示すものであり、図4は図2のA―A線部分の断面を示す図である。
【0021】
この吸気装置を用いるエンジンは3気筒エンジンであり、ヘッド取付フランジ13には三つのヘッド開口部13a、13b及び13cが設けられ、サージタンク7とヘッド取付フランジ13との間は、インテークマニホールド8の各ブランチ8a、8b及び8cで接続されている。各ブランチ8a、8b及び8cは、エンジンの一端側(図におけるヘッド取付フランジ13の右端)に延びた後、エンジンの他端側に湾曲するように湾曲部が形成されている。ヘッド取付フランジ13はブランチ8a、8b及び8cを介してサージタンク7と連結しており、ヘッド取付フランジ13の上方にサージタンク7が配設され、サージタンク7とスロットルボディ19(図6参照)はシリンダヘッドカバー9と略同じ高さに位置している。なお、吸気装置は、低温溶融材中子を使いアルミ鋳造と同様に樹脂成形し、その後中子のみを溶解するロストコアという手法によりナイロンの一種であるPA6‐GF30という材料を用いて一体成形される。
【0022】
リブ14aは、サージタンク7の他端側の側面と前後に略同幅でサージタンクの底面からブランチの湾曲部の下流側に延出し、ブランチ8a及び8bと連結した後、ヘッド取付フランジ13と略同幅でこのヘッド取付フランジ13側に延出してヘッド取付フランジ13と連結するように形成される。また、リブ14bは、サージタンク7の一端側の側面と前後に略同幅でサージタンク7の傾斜面7dからブランチの湾曲部の下流側に延出し、ブランチ8a、8b及び8cと連結した後、ヘッド取付フランジ13と略同幅でこのヘッド取付フランジ13側に延出してヘッド取付フランジ13と連結するように形成される。リブ15は、ブランチ8aの湾曲部内側とサージタンク7の底面との間に形成され、サージタンク7の底面の外側(エンジンから離間する方向)とブランチ8aの通路中心とを連結し、スロットルボディ19の取付フランジ7e面と略平行に配設される。
このようにヘッド取付フランジ13の上方にサージタンク7が位置する場合、サージタンク7やスロットルボディ19の荷重をインテークマニホールド8で受けるため、サージタンク7とヘッド取付フランジ13とを結合する部材がインテークマニホールド8の各ブランチ8a、8b及び8cのみである場合には、支持剛性を高めるべく、サージタンク7とヘッド取付フランジ13の間に、ブランチ8a、8b及び8cも一体に、ヘッド取付フランジ13の長手方向に交差する方向の二対の板状のリブ14a、14bと、ヘッド取付フランジ13の長手方向に沿う方向の1枚のリブ15を設けて補強を図っている。
【0023】
リブ14aはサージタンク7の底面の他端側とヘッド取付フランジ13の中央に位置するヘッド開口部13bの他端側を連結するリブ14a1と、サージタンク7の底面の中央部とヘッド取付フランジ13の中央に位置するヘッド開口部13bの一端側とを連結するリブ14a2とからなり、また、リブ14bは、サージタンク7の傾斜面7dの中央部とヘッド取付フランジ13の一端側に位置するヘッド開口部13cの他端側とを連結するリブ14b1と、サージタンク7の傾斜面7dの一端側とヘッド取付フランジ13の一端側に位置するヘッド開口部13cの一端側を連結するリブ14b2とからなる。一対のリブ14aはリブ15とリブ14aの外側(エンジンから離間する方向)の端面上部側をリブ15と交差させて連結し、一対のリブ14bのうちブランチ湾曲部内側に配設されるリブ14b1はリブ15とリブ14b1の外側の端面略中央部をリブ15に当接させて連結している。また、リブ14a1とブランチ8aとの交差部に略三角形状のリブがリブ15に連接させて設けられている。これによって吸気装置全体の剛性を著しく高いものとしている。なお、リブ15には工具16を挿入するための工具孔15aが設けられ、二つのリブ14a1と14a2の間に位置するリブ15には肉抜き用の三つの孔が前述の工具孔15aの側方に位置させて設けられる。工具孔15aはリブ14a2とリブ14b1との間にあってブランチ8aの湾曲部の側方に位置するように形成される。また、図2及び図3に符号17で示すものはPCVパイプ10を接続するニップルであり、図1〜図3に符号18で示すものは、バキュームホースを接続する負圧取出し用パイプである。
【0024】
図1に示すようにサージタンク7は上面部を広く形成した台形形状の略直方体形状をしており、その長手方向はヘッド取付フランジ13の長手方向(図示しないエンジンの長手方向)と同方向を向いている。そして下面より広く形成したサージタンク7の上面部に凹部を設けることにより、サージタンク7の容積を調整し、サージタンク7の側面部(図の右側)はサージタンク7の端面に設けられ、その部分は、図2及び図3で明らかなように、下方の端部を上方の端部よりも他端側に位置させた下方に向けた傾斜面7dに形成されている。そしてこの傾斜面7dにブランチ開口部が設けられ、三つのブランチ8a、8b及び8cの上端がそれぞれ接続されている。なお、三つのブランチ開口部は、エンジンに対して前後にずらして略横向き三角形状に配置されている。
詳述すると、最もエンジン側に位置するブランチ開口部はヘッド取付フランジ13の中央に位置するヘッド開口部13bにブランチ8bを介して連結され、このブランチ開口部の後方(エンジンから離間する方向)に設けられるブランチ開口部のうち、上部側のブランチ開口部は一端側のヘッド開口部13cとブランチ8cを介して連結され、下部側のブランチ開口部は他端側のヘッド開口部13aとブランチ8aを介して連結され、各ブランチ開口部は、最もエンジン側に位置するブランチ開口部を頂点とし、上部側のブランチ開口部と下部側のブランチ開口部を結んだ線を底辺とする横向きの三角形状になるようにサージタンク7の傾斜面7dに形成され、各ブランチ8a、8b及び8cは互いに交差することなく各ブランチ開口部とヘッド開口部13a、13b及び13cとを連結している。
【0025】
インテークマニホールド8の三つのブランチ8a、8b及び8cは、ヘッド取付フランジ13の結合部分では直線状に並んでヘッド取付フランジ13のヘッド開口部13a、13b及び13cに接続されているが、その上部はそれぞれ弓状に湾曲している。そしてサージタンク7のヘッド取付フランジ13側の側面部にはスロットルボディ19(図5参照)の取付フランジ7eが設けられ、その開口部7fにスロットルボディ19が接続されるようになっている。これにより、スロットルボディ19はサージタンク7の側面部とヘッド取付フランジ13との間に配設されることになる。三つのブランチ8a、8b及び8cのうちの1本のブランチ8bは、ブランチの湾曲部内側に配設され、残る2本のブランチ8a及び8cはブランチ8bの後側(エンジンから離間する方向)に上下に並べて接続されている。
【0026】
図2と同じものを僅かに異なった部分で示した図5と、その図5を左方から見た図6により、さらに説明する。図2には示さなかったが、ヘッド取付フランジ13には燃料を燃焼室に噴射するインジェクタ20が取付けられており、前述の二対のリブ14a、14bは、エンジンの長手方向の一端側から最も離れた気筒に対応するヘッド開口部13aのインジェクタ20を除く残りのインジェクタ20を挟み込むように配設される。
【0027】
図7及び図8は、二種類のスロットルボディ19を示している。これらの詳細な説明は省略するが、両者ともにサージタンク7に接続されるボア19aの中心(中心線B)と左右端面との距離b、cのうち、距離bが距離cより僅かに大きくなっており、このためにスロットルボディ19の重心位置19Gとの間にずれが生じている。図8に示すようにスロットルボディ19の左側にはスロットルレバー19bがあり、スロットルレバー19bを操作すると、重心位置がさらに左方に移動することがある。そこで図9に示すように、対向する一対のリブ14aの位置を、重心点19G上の線Cに対して同一の距離aを持たせるようにして中心線Bに対してずらして配置している。本発明はスロットルボディ19の下方に一対のリブ14aを設けているので、リブ中心はリブ14a1と14a2との中間位置となり、このリブ中心線Cをスロットルボディ19のボア中心線Bに対して他端側即ちスロットルレバー側にずらして配置することにより、スロットルレバーへの荷重に対処している。
【0028】
板状のリブ14a、14bをこのように設けるとき、リブ14a、14bの厚さが均一であると、リブ14aの連結根元部(図10に符号Dで示す部分)などに応力が集中する。このように応力が集中したまま放置すると、やがてはその部分が破損する虞があるため、図11に示すように、リブ14aの連結根元部を他の部分に対して幅広部14cに形成し、応力を分散するようにしてある。
【0029】
この実施の形態では、前述のように二対のリブ14a、14bが設けられているが、そのうちの他方の一対のリブ14bは、サージタンク7の下方に向けた傾斜面7dに結合されている。このリブ14bの上端にも当然に応力が集中するので、リブ14bの連結根元部も他の部分に対して幅広部14dに形成されるている(図11参照)。
【0030】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成された内燃機関の吸気装置であるから、請求項1に記載した発明によれば、エンジンの長手方向に沿うようにサージタンクを配設し、このサージタンクの側面部に複数のブランチ開口部を設け、各ブランチ開口部に各ブランチの一端をそれぞれ接続し、また、各ブランチの他端をヘッド取付フランジに形成されたヘッド開口部にそれぞれ接続するとともに、サージタンクと各ブランチをリブにより連結したので、別途スチフナ等を使わずに、吸気装置全体の剛性を著しく向上させることができる。また、吸気装置を合成樹脂により一体成形した場合でも、サージタンクと各部ランチをリブで連結することにより、吸気装置の剛性を高く維持することが可能となる。
また、リブを、ブランチとサージタンク底面とをスロットルボディの取付面方向に連結するように配設し、このリブにヘッド取付フランジに対する工具孔を設けたことにより、吸気装置の組付性を妨げることなく、吸気装置全体の剛性を向上させることができる。
【0031】
また、請求項2に記載した発明によれば、サージタンクの側面部をエンジンに対して傾斜して形成し、この傾斜させた側面部に各ブランチと連結するリブを配設したので、このリブと全部のブランチとを容易に連結させることができ、吸気装置全体の剛性をさらに向上させることができる。
【0032】
さらに、請求項3に記載した発明によれば、サージタンクはヘッド取付フランジ側の側面部にスロットルボディ開口部を設け、このスロットルボディ開口部にスロットルボディを接続して、サージタンクの側面部とヘッド取付フランジとの間にスロットルボディを配設し、リブをスロットルボディの下方に配設したことにより、吸気装置に取付けられる部品のなかで最も重いスロットルボディの下方にリブを配設することになるので、スロットルボディの重量を効率よく支持することができると共に、スロットルボディの取付強度を向上させることができる。
【0033】
そして、請求項4に記載した発明によれば、リブの中心をスロットルボディのボア中心に対してスロットルレバー側に偏らせて配設したことにより、スロットルレバー側にスロットルボディの中心が位置するスロットルボディを吸気装置に配置してスロットルレバーを作動させた場合でもスロットルボディを確実に支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る吸気装置全体を示す斜視図である。
【図2】 図1の吸気装置の正面図である。
【図3】 図2の吸気装置の背面図である。
【図4】 図2のA―A部分から切断したところを示す断面図である。
【図5】 図2と同じものを僅かに異なった部分で示した正面図である。
【図6】 図5を左方から見た側面図である。
【図7】 スロットルボディの正面図である。
【図8】 図7とは異なるスロットルボディの正面図である。
【図9】 リブのオフセットを説明する説明図である。
【図10】 リブの応力集中を説明する説明図である。
【図11】 本発明により幅広に形成されたリブを示す正面図である。
【図12】 本発明を適用するエンジンの正面図である。
【図13】 図12に示したエンジンの平面図である。
【図14】 従来の吸気装置を一部断面で示した模式図である。
【図15】 サージタンクとフランジとを補強用のスチフナで結合したところを示す従来の説明図である。
【符号の説明】
7 サージタンク
7d 傾斜面
7e スロットルボディの取付フランジ
7f 開口部
8 インテークマニホールド
8a,8b,8c ブランチ
13 ヘッド取付フランジ
13a,13b,13c ヘッド開口部
14a,14b リブ
14c,14d 幅広部
15 リブ
15a 工具孔
16 工具
19 スロットルボディ
Claims (4)
- エンジン(1)のクランク軸(3)の軸芯方向に沿うようにサージタンク(7)を配設し、該サージタンク(7)の側面部を前記クランク軸(3)の軸芯方向の一端側に設け、前記側面部に複数のブランチ開口部を設け、各ブランチ開口部に各ブランチ(8a,8b,8c)の一端をそれぞれ接続した内燃機関の吸気装置において、
前記各ブランチ(8a,8b,8c)を前記クランク軸(3)の軸芯方向の一端側に延出させた後、エンジン(1)側からみて逆くの字状に湾曲する湾曲部を介して前記クランク軸(3)の軸芯方向の他端側に延出させて、各ブランチ(8a,8b,8c)の他端をヘッド取付フランジ(13)に形成された複数のヘッド開口部(13a,13b,13c)にそれぞれ接続し、また、前記各ブランチ(8a,8b,8c)の内、最も内側に配設される前記ブランチ(8a)とサージタンク(7)底面とをスロットルボディ(18)の取付フランジ(7e)と略平行に配設されるリブ(15)で連結するとともに、該リブ(15)にヘッド取付フランジ(13)に対する工具孔(15a)を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。 - 前記サージタンク(7)の側面部は前記クランク軸(3)の軸芯方向に対して傾斜して形成され、この傾斜させた側面部(7d)に、前記各ブランチ(8a,8b,8c)と連結するリブ(14b)を配設したことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸気装置。
- 前記サージタンク(7)のヘッド取付フランジ(13)側の側面にスロットルボディ開口部(7f)を設け、該スロットルボディ開口部(7f)にスロットルボディ(19)を接続して前記サージタンク(7)のヘッド取付フランジ(13)側の側面とヘッド取付フランジ(13)との間にスロットルボディ(19)を配設し、さらに、スロットルボディ(19)の下方にリブ(14a)を配設した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装置。
- スロットルボディ(19)の下方に配設した前記リブ(14a)はその中心を前記スロットルボディ(19)のボア(19a)中心に対してスロットルレバー(19b)側に偏らせて配設したことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の吸気装置。
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