JP3947902B2

JP3947902B2 - エンジンの吸気マニホールド

Info

Publication number: JP3947902B2
Application number: JP2000300022A
Authority: JP
Inventors: 裕之金子
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2002106428A

Description

【０００１】
【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エンジンの吸気マニホールドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用等のエンジンには、混合気を燃焼室に導く吸気マニホールドと燃焼後の排気を外部に排出するための排気マニホールドが設けられている。そして、吸気マニホールドは、排気マニホールドに比べて内部を通る混合気の温度が高くないので、従来の鋳鉄製の吸気マニホールドに代えて、合成樹脂で製作された吸気マニホールドが増えてきている。
【０００３】
図１２は、多気筒エンジンの吸気マニホールド８の一部を示すものである。吸気マニホールド８のブランチ（分岐管）８ａの先端にはヘッド取付フランジ１３が接続されている。このヘッド取付フランジ１３は、シリンダヘッド６にボルト１４で結合され、図示しない吸気ポートに連接するものである。エンジン１が燃料噴射式のものである場合、吸気マニホールド８の先端近傍にインジェクタ（燃料噴射器）１５が取付られると共に、インジェクタ１５の頭部に結合させたデリバリパイプ１７をステー１８を介してボス１９で支持している。このボス１９は、吸気マニホールド８のブランチ８ａ（他のブランチについても同様）のヘッド取付フランジ１３から離れたところに設けられており、このボス１９にボルト２０でステー１８の基部を固定している。
【０００４】
また、シリンダヘッド６について説明すると、図１３には、３気筒エンジンにおけるシリンダヘッド６から突出して形成したフランジ面２１が示されている。３個のフランジ面２１にはそれぞれブランチ８ａに連通する開口部２１ａが形成されている。また、符号２１ｂはヘッド取付フランジ１３を結合するボルト孔である。ここで、一つのフランジ面２１には冷却水用の孔２１ｃが開口するように形成されている。この冷却水孔２１ｃは、シリンダヘッド６の内部に冷却水通路を加工するために形成されたものであり、ヘッド取付フランジ１３をシリンダヘッド６に取付けた後は閉塞する必要がある。
【０００５】
次に、図１４はフランジ面２１にガスケット２２を装着したところを示す。このガスケット２２は、いわゆるＯリングタイプと称されるものであり、シリンダヘッド６のフランジ面２１の開口部２１ａの周囲を取り囲むシール部２２ａを備えている。開口部２１ａを取り囲むシール部２２ａはつなぎ部２２ｂで連結されており、ガスケット２２の装着作業を容易にしている。このガスケット２２の一部で冷却水用の孔２１ｃに対応する箇所には、冷却水用の孔２１ｃを取り囲むシール部２２ｃが一体に形成されている。
また、図１５は、図１４に示すガスケット２２を、従来のヘッド取付フランジ１３側に装着したところを示すものである。ヘッド取付フランジ１３には、軽量化のための肉抜き部１３ａが形成されており、この肉抜き部１３ａにガスケット２２のつなぎ部２２ｂがヘッド取付フランジ１３のフランジ面から離間した状態で配設されている。（図１５のＤ―Ｄ断面を示す図１６を参照）。
【０００６】
また、図１７は従来の他のヘッド取付フランジを示すものであり、ヘッド取付フランジ１３に、肉抜き部１３ａを渡架させてブリッジ１３ｂを形成して、ヘッド取付フランジ１３を補強している（図１７のＥ―Ｅ断面を示す図１８を参照）。このヘッド取付フランジの場合には、図１７のＥ―Ｅ断面を示す図１８に示すように、連結リブ１３ｂが突出しているので、ガスケット２２としては、つなぎ部２２ｂ（図１５参照）が無いものを使用することになる。この場合も、一つのガスケット２２には、冷却水用の孔２１ｃを取り囲むシール部２２ｃが一体に形成されている。なお、図１５及び図１７における符号１３ｃは、ヘッド取付フランジ１３をシリンダヘッド６に固定するボルトを挿通する孔である。
【０００７】
そして、これら図１５〜図１８に示すヘッド取付フランジでは、フランジ面２１に設けられた冷却水用の孔２１ｃは、ガスケット２２のシール部２２ｃで周囲を取り囲まれているので（図１４参照）、図１７のＦ―Ｆ断面を示す図１９に太線矢印で示すように、冷却水の圧力をヘッド取付フランジ１３の端面１３ｄで直接受けることになる。このため、ヘッド取付フランジ１３を製造するために使用できる材質として耐水性のあるものを選定する必要がある。
【０００８】
一方、インジェクタ及びデリバリイパイプの振動対策に関する先行技術として特開２０００−７３９１０号公報に開示されたものがあり、吸気マニホールドのフランジ部にボスを設け、このボスにインジェクタ及びデリバリパイプを装着して支持することにより、耐振性を向上させている。
【０００９】
また、ガスケットに関する先行技術としては、特開２０００−４６１９３号公報及び実開平６−３７６５６号公報に開示されたものがある。前者のガスケットはゴム弾性体を２枚の取付板で挟持して形成したものであり、後者のガスケットはガスケットの全体形状に工夫をこらして、積み重ねた状態のガスケットの取り出し時に引っ掛らないようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンは作動中に振動して、その振動加速度はシリンダヘッドから離れるほど増大するので、従来のインジェクタ及びデリバリイパイプの取付構造では、さらに別の振動低減機構、例えば吸気マニホールドの肉厚を厚くするとか、補強部品を追加する等、別の手段を講ずる必要がある。
【００１１】
図１５に示されるヘッド取付フランジ１３はシール部２２ａが相互に連結しているので、ガスケット２２の取付けが容易である反面、強度的に十分でない場合がありうるのに対し、図１７に示されるヘッド取付フランジ１３はブリッジ１３ｂにより補強され、十分な強度を有する反面、シール部が相互に独立しているので、ガスケット２２の取付けに手間がかかり、一長一短があった。
【００１２】
また、図１５〜図１８に示す従来のヘッド取付フランジ１３では、フランジ面２１に設けられた冷却水用の孔２１ｃは、ガスケット２２のシール部２２ｃで周囲を取り囲まれているだけなので、図１９に太線矢印で示すように、冷却水の水圧をヘッド取付フランジ１３の端面１３ｄで直接受けることになるため、ヘッド取付フランジ１３を製造するために使用できる材質は、耐水性のあるものに限られることになる。
【００１３】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、耐振動性に優れたインジェクタ及びデリバリパイプの取付構造を備えると共に、シリンダヘッドとヘッド取付フランジとの組付性を向上させた吸気マニホールドを提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明においては、シリンダヘッド（６）に設けられた吸気ポートに連接される開口部（１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ）を備えるとともに、このシリンダヘッド（６）に取付けられるヘッド取付フランジ（１３）と、このヘッド取付フランジ（１３）に連接した複数の分岐管（８ａ、８ｂ、８ｃ）が備えられたエンジンの吸気マニホールドにおいて、前記ヘッド取付フランジ（１３）は、隣接する前記開口部（１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ）の間に連結リブ（１３ｂ）とこの連結リブ（１３ｂ）の周囲に肉抜き部（１３ａ）とを備えると共に、前記連結リブ（１３ｂ）に溝（１３ｈ）を形成し、該溝（１３ｈ）に、複数のシール部（３０ａ）をつなぎ部（３０ｂ）で連接したガスケット（３０）のつなぎ部分（３０ｂ）を嵌装したことを特徴とする。
【００１５】
この構成により、軽量化のために設けられた肉抜き部の代替として補強のために形成された連結リブに形成した溝にガスケットのつなぎ部を嵌装させることにより、ヘッド取付フランジの剛性を維持しながら軽量化を図ることができると共に、ガスケットのつなぎ部を位置決めとして用いることができため、組付性を向上させることが可能となる。
【００１６】
そして請求項２に記載した発明においては、シリンダヘッド（６）に冷却水通路と吸気ポートとが設けられ、該吸気ポートに連接される開口部（１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ）を備えるとともに、このシリンダヘッド（６）に取付けられるヘッド取付フランジ（１３）と、このヘッド取付フランジ（１３）に連接した複数の分岐管（８ａ、８ｂ、８ｃ）が備えられたエンジンの吸気マニホールドにおいて、前記ヘッド取付フランジ（１３）は合成樹脂で形成されると共に、該ヘッド取付フランジ（１３）は、前記冷却水通路に連通する開口部（２１ｃ）に対応する塞部（１３ｄ）を備え、該塞部（１３ｄ）は、冷却水通路に連通する開口部（２１ｃ）に当接する面部（３０ｄ）を備えたガスケット（３０）を介してシリンダヘッド（６）に取付けられることを特徴とする。
【００１７】
冷却水通路に連通する開口部に対応するヘッド取付フランジの塞部は、冷却水通路に連通する開口部に当接する面部を有するガスケットを介してシリンダヘッドに取付けられるので、冷却水開口部を囲うシール部の剛性を向上させることが可能となると共に、合成樹脂製のヘッド取付フランジに直接冷却水が接触するのを防止することができるため、耐水性を有しない材料であってもヘッド取付フランジの材料として選定することができ、部品の共通化及びコスト低減を図ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、図１０及び図１１に基づいて、本発明の実施の形態に係る吸気マニホールドを用いる自動車用エンジン１の概要を説明する。図１０はエンジンの正面を示すもので、図１１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には吸気マニホールド８のブランチ（分岐管）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は排気マニホールド、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マニホールドを添付した図を用いて説明する。図１はサージタンク７、吸気マニホールド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ものを示す斜視図、図２はそれを正面から見た図、図３はその平面図である。このエンジンの場合は３気筒であり、ヘッド取付フランジ１３には吸気ポートに連接する三つの開口部１３ｅ、１３ｆ及び１３ｇが設けられている。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、吸気マニホールドは、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。
【００２１】
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の荷重を吸気マニホールド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吸気マニホールド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、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４枚の板状のリブ２３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２４を設けて吸気マニホールド全体の補強を図っている。なお、リブ２４には工具を挿入するための工具孔２４ａが設けられ、一対のリブ２３の間に位置するリブ２４には肉抜き用の三つの孔が前述の工具孔２４ａの側方に位置させて設けられる。工具孔２４ａは左右に位置する一対のリブ２３と一対のリブ２３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。図２及び図３に符号２５で示すものはＰＣＶパイプ１０を接続するニップルである。図１及び図２に符号１６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。
【００２２】
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、即ちエンジンの長手方向の一端側は、図２から明らかなように、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７ａに形成されている。この傾斜面７ａには、吸気マニホールド８の各ブランチ８ａ、８ｂ及び８ｃの上端が接続されている。各ブランチ８ａ、８ｂ及び８ｃの下端はヘッド取付フランジ１３の三つの開口部１３ｅ、１３ｆ及び１３ｇに接続されている。図１及び図２における符号７ｂは、スロットルボディ（図示しない）を取付るための取付フランジであり、また符号７ｃは混合気を流入させる開口部である。
【００２３】
図２及び図３に示すように、ヘッド取付フランジ１３には、シリンダヘッド６に形成される吸気ポートに連通する三つの開口部１３ｅ、１３ｆ及び１３ｇと、図２に示すように各開口部１３ｅ、１３ｆ及び１３ｇの上部及び下部にそれぞれ二つずつ形成されて各開口部１３ｅ、１３ｆ及び１３ｇのそれぞれの四隅を取り囲むように設けられるシリンダヘッド取付ボス２８と、ステー２６を介してデリバリパイプ１７を固定するデリバリパイプ固定用ボス２７（図１２のステー１８及びボス１９にそれぞれ対応）が設けられている。このデリバリパイプ固定用ボス２７の配設位置は、隣接する気筒の間の略中心位置で、ヘッド取付フランジ１３に設けられた複数のシリンダヘッド取付ボス２８の間に挟まれるようなところに配置される。各開口部１３ｅ、１３ｆ及び１３ｇは、ヘッド取付フランジ１３の長手方向に長孔に形成される連通部とこの連通部の中央部を上方に突出させて形成される突出部とを有し、この突出部にインジェクタ１５の燃料噴射部が配設される。
【００２４】
図２のＡ―Ａ断面を示す図４に示すように、デリバリパイプ固定用ボス２７の中心軸（取付ボルト２９の中心軸）Ｇは、シリンダ軸（シリンダヘッド６とシリンダヘッドカバー９の中心軸）Ｈに対してデリバリパイプ１７側に向けてエンジンから離間するように傾斜させてあり、シリンダヘッド６に吸気マニホールド８が取付けられた状態でも、デリバリパイプ１７の脱着が容易に行えるようにしてある。このように構成すると、シリンダヘッド６の上部が外側に張り出すＤＯＨＣタイプのエンジンに対して、特に有効である。
【００２５】
図５は図４の要部を拡大したものであり、インジェクタ１５とデリバリパイプ１７を支持するデリバリパイプ固定用ボス２７の位置関係を示すものである。図示するように、インジェクタ１５の孔中心Ｋとデリバリパイプ固定用ボス２７の中心Ｌとは、近接して配置されている。
【００２６】
上述したように、デリバリパイプ１７を支持するデリバリパイプ固定用ボス２７を、隣接するシリンダヘッド取付ボス２８の間に挟まれるように配置させると共に、剛性が高いヘッド取付フランジ１３と一体に設けることにより、耐振動性で著しく有利になる。そして、図５で説明したように、デリバリパイプ１７の取付部とインジェクタ１５の取付部とが近接して配置されているので、吸気マニホールド８の寸法公差が減少して、取付精度を向上させることができる。これは、鋳造より寸法精度の悪い合成樹脂製吸気マニホールドの反りによる寸法変化、ロー付けや溶接接合部分の寸法変化の防止に有効となる。
【００２７】
次に、ガスケット装着部分について説明する。図６に示すものは本発明に係るガスケット３０である。このガスケット３０は、いわゆるＯリングタイプと称されるものであり、シリンダヘッド６のフランジ面２１（図１３を参照）の開口部２１ａの周囲を取り囲むシール部３０ａを有するものである。また、フランジ面２１の三つの開口部２１ａを取り囲むシール部３０ａをつなぎ部３０ｂで連結して、ガスケット３０の装着作業を容易にしている。また、このガスケット３０には、シリンダヘッドの冷却水用の孔２１ｃに対応する箇所に、孔２１ｃを取り囲むシール部３０ｃがガスケット３０と一体に設けられている。さらに、このシール部３０ｃの内側には、膜状の面部３０ｄが設けられており、シリンダヘッドの冷却水用の孔２１ｃ（図１３を参照）を閉鎖するようにしている。
なお、ガスケット３０は、冷却水用の孔２１ｃを塞ぐシール部３０ｃが一体的に設けられるフランジ面２１の開口部２１ａを取り囲むシール部３０ａの上部（ヘッド取付フランジの開口部の突出部に当接する部分）に取り外し用のつまみ部が形成される。
【００２８】
図７は、図６に示したガスケット３０を吸気マニホールド８のヘッド取付フランジ１３に装着したところを示している。このヘッド取付フランジ１３には、各シリンダに対応する三つの開口部１３ｅ、１３ｆ及び１３ｇと、複数の肉抜き部１３ａと、これらの肉抜き部１３ａを連結する連結リブ１３ｂが設けられており、また、この連結リブ１３ｂには、図７のＢ‐Ｂ断面を示す図８に示すように、長手方向に延びる溝１３ｈが形成されている。この溝１３ｈには、ガスケット３０のつなぎ部分３０ｂが嵌装される。
【００２９】
このような構成とすることにより、ガスケット３０は、つなぎ部３０ｂがヘッド取付フランジ１３の連結リブ１３ｂの溝１３ｈによって保持され、また、ガスケット３０に、冷却水用の孔２１ｃを取り囲むシール部３０ｃと、このシール部３０ｃの内側に膜状の面部３０ｄを形成して、シリンダヘッドの冷却水用の孔２１ｃ（図１３を参照）を閉鎖するようにしているので、図７のＣ―Ｃ断面を示す図９の太線矢印で示すように、冷却水は、ガスケット３０の膜状の面部３０ｄによって遮断されることとなり、ヘッド取付フランジ１３の塞部１３ｄに直接的に接触することがなくなる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されたエンジンの吸気マニホールドであるから、請求項１に記載した発明によれば、ヘッド取付フランジの剛性を維持して軽量化を図ることができるとともに、ヘッド取付フランジの連結リブに形成した溝にガスケットのつなぎ部を嵌装させることにより、ガスケットのつなぎ部を位置決めとして用いることができるため、組付性を向上させることが可能となる。
【００３１】
さらに、請求項２に記載した発明によれば、冷却水開口部を囲うシール部の剛性を向上させることが可能となるとともに、合成樹脂で製作したヘッド取付フランジに冷却水が直接的に接触するのを防止することができるので、耐水性を有しない材料であってもヘッド取付フランジの材料として選定することができ、部品の共通化及びコスト低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る吸気マニホールド全体を示す斜視図である。
【図２】図１の吸気マニホールドの正面図である。
【図３】図２の吸気マニホールドの平面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】図４の要部を拡大して示した断面図である。
【図６】本発明に係るガスケットの正面図である。
【図７】図６のガスケットを吸気マニホールドのヘッド取付フランジに装着したところを示す正面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図９】図７のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。
【図１０】本発明を適用するエンジンの正面図である。
【図１１】図１０に示したエンジンの平面図である。
【図１２】従来のインジェクタ及びデリバリパイプの固定構造を一部断面で示した側面図である。
【図１３】シリンダヘッドのフランジ面のみを示した正面図である。
【図１４】図１３のシリンダヘッドのフランジ面に従来のガスケットを装着したところを示す正面図である。
【図１５】図１４と同一のガスケットを吸気マニホールドのヘッド取付フランジに装着したところを示す正面図である。
【図１６】図１５のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図１７】図１５とは異なる吸気マニホールドのヘッド取付フランジにつなぎ部分のないガスケットを装着したところを示す正面図である。
【図１８】図１７のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。
【図１９】図１７のＦ−Ｆ線に沿った拡大断面図である。
【符号の説明】
１エンジン
６シリンダヘッド
８吸気マニホールド
８ａ，８ｂ，８ｃブランチ（分岐管）
１３ヘッド取付フランジ
１３ａ肉抜き部
１３ｂ連結リブ
１３ｄ塞部
１３ｅ，１３ｆ，１３ｇブランチ開口部
１３ｈ溝
２７デリバリパイプ固定用ボス
２８シリンダヘッド取付ボス
３０ガスケット
３０ａ，３０ｃシール部
３０ｂつなぎ部
３０ｄ面部

Claims

シリンダヘッド（６）に設けられた吸気ポートに連接される開口部（１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ）を備えるとともに、このシリンダヘッド（６）に取付けられるヘッド取付フランジ（１３）と、このヘッド取付フランジ（１３）に連接した複数の分岐管（８ａ、８ｂ、８ｃ）が備えられたエンジンの吸気マニホールドにおいて、前記ヘッド取付フランジ（１３）は、隣接する前記開口部（１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ）の間に連結リブ（１３ｂ）とこの連結リブ（１３ｂ）の周囲に肉抜き部（１３ａ）とを備えると共に、前記連結リブ（１３ｂ）に溝（１３ｈ）を形成し、該溝（１３ｈ）に、複数のシール部（３０ａ）をつなぎ部（３０ｂ）で連接したガスケット（３０）のつなぎ部分（３０ｂ）を嵌装したことを特徴とするエンジンの吸気マニホールド。
シリンダヘッド（６）に冷却水通路と吸気ポートとが設けられ、該吸気ポートに連接される開口部（１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ）を備えるとともに、このシリンダヘッド（６）に取付けられるヘッド取付フランジ（１３）と、このヘッド取付フランジ（１３）に連接した複数の分岐管（８ａ、８ｂ、８ｃ）が備えられたエンジンの吸気マニホールドにおいて、前記ヘッド取付フランジ（１３）は合成樹脂で形成されると共に、該ヘッド取付フランジ（１３）は、前記冷却水通路に連通する開口部（２１ｃ）に対応する塞部（１３ｄ）を備え、該塞部（１３ｄ）は、冷却水通路に連通する開口部（２１ｃ）に当接する面部（３０ｄ）を備えたガスケット（３０）を介してシリンダヘッド（６）に取付けられることを特徴とするエンジンの吸気マニホールド。