JP4349030B2 - 内燃機関のサージタンク - Google Patents

Description

本発明は、複数の気筒を有する内燃機関のサージタンクに関するものである。

内燃機関に吸入される空気はエアクリーナにて濾過された後、吸気導入通路を介してサージタンク内に導入される。また、このサージタンクには、同タンクと内燃機関の各気筒とを各別に連通する複数の独立吸気通路が接続されており、これら各独立吸気通路を通じてサージタンク内の吸入空気が内燃機関の各気筒に分配供給される。

ところで、上記吸入空気はサージタンク内に流れをもって流入する。このため、吸入空気は、こうした流れの近くで開口する独立吸気通路ほど、また同流れの上流で開口する独立吸気通路ほど吸入され易くなり、これにより内燃機関の各気筒それぞれの吸入空気量に差が生じるようになる。特に、こうした吸入空気量の差が大きくなる場合には、各気筒それぞれの機関出力の差も大きくなり、ひいては内燃機関の性能低下を招くことにもなる。

そこで従来、こうした各気筒に対する吸入空気の分配性を向上させるための技術として、特許文献１に記載の吸気装置等が知られている。この吸気装置にあっては、吸気導入通路をサージタンクの中央に配置するとともに、この吸気導入通路を通じて同タンク内に導入される吸入空気を衝突させる分配板を同サージタンク内に設けるようにしている。

この吸気装置では、サージタンク内に導入された吸入空気が、一旦サージタンク内に設けられた分配板に衝突して散乱した後に各独立吸気通路に分配供給されるようになる。すなわち、サージタンク内における吸入空気の流れに乱れを生じさせることで、上述した各気筒の吸入空気量に対する吸入空気の流れの影響を低減して、その分配性の向上を図るようにしている。

なお、本発明にかかる先行技術文献としては、上記特許文献１の他に、以下に示す特許文献２及び特許文献３が挙げられる。
特開２００２−２３５６１９号公報 特開平８−３１２４７６号公報 特開２００２−１６８１５３号公報

このように、上記従来の吸気装置によれば、吸入空気の分配性の向上は図られる。ただしこの吸気装置では、以下の点においてなお改善の余地を残すものになっている。
すなわち、内燃機関では吸入空気の慣性力を利用して各気筒の充填効率を向上させるようにしているが、この吸気慣性効果を得るためには各気筒への吸入空気の流入が極力円滑に、換言すれば圧力損失を抑えつつ行われることが望ましい。ところが上記従来の吸気装置では分配性を極力確保するために、サージタンク内で吸入空気の流れに乱れを生じさせるようにしている。そのため、吸気導入通路から各独立吸気通路への吸入空気の流入が乱されて上記慣性力は低減され、その結果慣性効果による充填効率の向上についても自ずと限界のあるものとなっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関の各気筒に対する吸入空気の分配性を確保しつつ、吸気慣性効果も好適に確保することのできる内燃機関のサージタンクを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気通路に接続される導入口と、該導入口から流入する吸入空気の流れ方向と直交する方向に一列に並設されて軸心が前記導入口の軸心に対して略直交しており前記内燃機関の各気筒に対応してそれらに各別に接続される分岐口とが本体に開口形成され、前記導入口から前記本体内に流入する吸入空気を前記各分岐口に分配供給するサージタンクにおいて、前記導入口から流入する吸入空気の流線上に位置し、前記分岐口が開口形成された部位であって前記吸入空気の流線に並行な前記本体の内壁及び該内壁と交差する前記本体の内壁の双方から前記流線上流側に向けて突出する突出部を有し、同突出部は前記導入口側であって各分岐口よりも吸入空気の上流側に尖形端部を有するとともに、前記導入口から流入する吸入空気の流れを前記尖形端部から前記分岐口側に指向させる傾斜面を備え、前記各分岐口は前記突出部の尖形端部の位置を中心としてその両端に均等に配設されることをその要旨とする。

同構成によれば、導入口から導入された吸入空気は上記突出部の尖形端部で分流され、この分流された吸入空気は各分岐口に分配供給される。また、このとき分流される吸入空気は、導入口から流入する吸入空気の流れを尖形端部から分岐口側に指向させる傾斜面に沿って流れるようになり、整流された状態で各分岐口に供給される。そのため、導入口から各分岐口への吸入空気の流入が円滑に行われるようになり、内燃機関の各気筒に対する吸入空気の分配性を確保しつつ、吸気慣性効果も好適に確保することができるようになる。
また、各分岐口は突出部の尖形端部の位置を中心としてその両側に均等に配設される、といった態様を採用することにより、上記分配性をより向上させることができる。

また、上記突出部の断面形状としては、請求項２に記載の発明によるように、前記分岐口の配列方向における前記突出部の断面は三角形状とされ、その頂点が吸気上流側に向けて形成される、といった構成を採用することができる。この場合には、鋭角で形成される突出部の尖形端部によって吸入空気が好適に分流されるため、整流効果を高めつつ吸入空気を分配供給することができるようになり、吸入空気が壁面等に衝突するときに生じやすい気流音の発生も抑えることができるようになる。

なお、上記突出部の形状については例えば、三角柱や三角錐といった形状を採用することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関のサージタンクにおいて、前記突出部の傾斜面は吸入空気の流れ方向が徐々に変化するように曲面で構成されることをその要旨とする。

同構成によれば、上記傾斜面に沿って流れる吸入空気の向きが徐々に変更されるため、分流された吸入空気の流勢は好適に維持される。従って、吸入空気の慣性力を極力低減させることなく分配供給することができ、上記吸気慣性効果を更に好適に得ることができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のサージタンクにおいて、前記突出部の各傾斜面の交線は前記導入口に設けられた吸気導入通路の軸線方向にあり、かつ同交線方向と前記吸気通路に設けられるスロットル弁の回転軸の軸心方向とが吸入空気の流れ方向において交差するように前記突出部は設けられることをその要旨とする。

スロットル弁通過後の吸入空気は偏流となってその下流側に導入されやすいが、上記構成によれば、この偏流となった吸入空気が突出部の尖形端部に導かれ、同尖形端部で分流されるようになるため、吸入空気をより均等に分配することができるようになる。なお、突出部の各傾斜面の交線方向と上記回転軸の軸心方向とが直交するように上記突出部を設けることにより、吸入空気をさらに均等に分配することができるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のサージタンクにおいて、前記突出部は前記本体の内壁に一体形成され、同内壁と前記突出部とは曲面で接続されるとともに前記尖形端部も曲面で形成されることをその要旨とする。

上記突出部を別部材として用意し、これをサージタンクの壁面に設ける場合には、突出部と壁面との間に隙間が生じたり、突出部と壁面との接触部に段差が生じたりするなどして吸入空気の乱流が発生しやすくなる。この点上記構成では、サージタンクを構成する本体の内壁に突出部を一体成形するとともに、同内壁と突出部とを曲面で接続するようにしている。また、上記尖形端部も曲面で形成するようにしている。そのため、上記突出部で分流された吸入空気はより滑らかに分岐口へ流れるようになる。従って、微小渦流の発生等といった吸入空気の乱流を抑えることができ、もって吸入抵抗の増加を抑制することができるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５に記載の内燃機関のサージタンクにおいて、前記突出部を構成する各面は前記本体の内壁に固定されることをその要旨とする。
サージタンク内の部材に吸入空気を衝突させることにより吸入空気の分配性を確保するといった態様にあって、衝突される部材の支持剛性が十分に確保されていない場合には、吸入空気の衝突に起因する同部材の振動により放射音等の異音が発生するおそれがある。特に上記特許文献１に記載の装置では、一枚の板で構成された分配板の一辺をサージタンクの内壁に固定するといった、いわゆる片持ち梁構造となっているため、上記異音の発生もより深刻なものとなるおそれがある。一方、上記構成では、本体の内壁に突出部を構成する各面を固定するようにしている。そのため、突出部の支持剛性を十分に確保することができる。従って、吸入空気の衝突による突出部の振動を抑えることができ、もって上記異音等の発生も好適に抑制することができるようになる。

なお、突出部の固定態様としては、突出部と本体との一体形成、接着、締結部材による固定等といった態様を適宜採用することができる。

（第１の実施形態）
以下、この発明にかかる内燃機関のサージタンクの一実施形態について詳細に説明する。

本実施形態は、サージタンクと内燃機関の複数の気筒とを各別に連通する独立吸気通路及び同サージタンクとを複数の分割体により一体に形成したサージタンク一体型インテークマニホールド（以下、「インテークマニホールド」）について、本発明にかかる内燃機関のサージタンクを適用したものである。なお、本実施形態のインテークマニホールドとしては、直列４気筒型内燃機関に適用されるものを想定している。また、このサージタンク一体型インテークマニホールドは上記本体を構成する。

このインテークマニホールドの構造を、図１〜図６に基づき説明する。
図１はインテークマニホールドの正面構造、図２はインテークマニホールドの側面構造をそれぞれ示している。

図１に示されるように、インテークマニホールド１には上述した各独立吸気通路２３が列状に並設されており、各独立吸気通路２３の配列方向にあってその中央部にはスロットル弁５１等を備える吸気通路５０が接続される導入口２２ａが設けられている。また、図２に示されるように各独立吸気通路２３はインテークマニホールド１の周囲を回り込むように延設されており、その先端には独立吸気通路２３と内燃機関の吸気ポートとを連結するためのフランジ２３ｂが設けられている。

図３は図１のＡ−Ａ線部に沿った断面構造を示している。
同図３に示されるように、インテークマニホールド１は３つのピース３１〜３３に分割形成されている。これら各ピース３１〜３３は各々射出形成などによって形成された合成樹脂からなっている。なお、これら３つのピース３１〜３３のうち、第１ピース３１には上記導入口２２ａや吸入空気をサージタンク２４に導入する吸気導入通路２２ｂ等で構成されている。第２ピースにはサージタンクを形成する内壁２４ａ、及び吸入空気をサージタンク２４に導入する吸気導入通路２２ｃ等が形成されている。第３ピース３３にはサージタンク内の吸入空気を各独立吸気通路２３に分配するための複数の分岐口２３ａ、吸入空気をサージタンク２４に導入する吸気導入通路２２ｄ、及びサージタンク２４を形成する内壁２４ｂ等が形成されている。

図４は上記第３ピース３３の斜視図を示している。
同図４に示されるように、上記分岐口２３ａは導入口２２ａから流入する吸入空気の流れ方向と直交する方向に並設されている。また、第３ピース３３には導入口２２ａから流入する吸入空気を整流しつつ各分岐口２３ａに吸入空気を分配する突出部２５が設けられている。

この突出部２５は、導入口２２ａから流入する吸入空気の流線上に位置し、第３ピース３３の内壁２４ｂから同流線上流側に向けて突出されている。また、同突出部２５は導入口２２ａ側に尖形端部２５ａを有するとともに、導入口２２ａから流入する吸入空気の流れを尖形端部２５ａから分岐口２３ａ側に指向させる傾斜面２５ｂ、換言すれば導入口２２ａから流入する吸入空気の流れ方向に対して傾斜している傾斜面２５ｂを有している。また、分岐口２３ａの配列方向における突出部２５の断面は三角形状とされ、その頂点が吸気上流側に向けて形成されている。これにより尖形端部２５ａは鋭角で形成される。このように突出部２５の立体形状は略三角錐形状とされている。

そして、各分岐口２３ａは突出部２５の尖形端部２５ａの位置を中心としてその両側に均等に配設されている。
図５は図３のＢ−Ｂ線部に沿った突出部の断面構造を示している。この図５に示されるように、突出部２５はサージタンク２４の内壁２４ｂに一体形成され、同突出部２５を構成する各傾斜面２５ｂと内壁２４ｂで形成される隅部２６は曲面で形成されている。すなわち内壁２４ｂと突出部２５との接続部は吸入空気の流れ方向からみて凹とされた曲面で接続される。また尖形端部２５ａは吸入空気の流れ方向からみて凸とされた曲面で形成されている。そしてこの図５及び図４に示されるように、突出部２５を構成する各面、すなわち各傾斜面２５ｂは内壁２４ｂに固定されている。

図６は突出部２５の各傾斜面２５ｂの交線Ｃとスロットル弁５１の回転軸５１ａの軸心Ｄとの位置関係を模式的に示している。この図６に示されるように、突出部２５の各傾斜面２５ｂの交線Ｃ方向と吸気通路５０に設けられるスロットル弁５１の回転軸５１ａの軸心Ｄ方向とが吸入空気の流れ方向において交差するように、より詳細には直交するように突出部２５は設けられている。また、突出部２５の各傾斜面２５ｂの交線Ｃは吸気導入通路２２ｂの軸線Ｅ方向にあるように同突出部２５は設けられている。

こうしたインテークマニホールド１により、吸入空気は以下のように各独立吸気通路２３に分配供給される。
まず、上記導入口２２ａを通じてサージタンク２４内に吸入空気が導入される。そして、サージタンク２４内に流入した吸入空気は突出部２５の尖形端部２５ａで分流され、この分流された吸入空気は同突出部２５の両側にある各分岐口２３ａに分配供給される。また、このとき分流される吸入空気は、尖形端部２５ａから各分岐口２３ａの配列方向にそれぞれ傾斜する面（傾斜面２５ｂ）に沿って流れるようになり、整流された状態で各分岐口２３ａに供給される。そのため、導入口２２ａから各独立吸気通路２２への吸入空気の流入を円滑、且つ確実に行うことができるようになり、吸入空気の慣性力を利用した各気筒の充填効率の向上を図ることができる。

なお、各分岐口２３ａを突出部２５の尖形端部２５ａの位置を中心としてその両側に均等に配設しているため、内燃機関の各気筒に対する吸入空気の分配性をより向上させることができる。

また、分岐口２３ａの配列方向における突出部２５の断面を三角形状とし、その頂点を吸気上流側に向けて形成するようにしている。これにより、鋭角で形成される突出部２５の尖形端部２５ａによって吸入空気が好適に分流されるため、整流効果を高めつつ吸入空気を分配供給することができるようになり、吸入空気が壁面等に衝突するときに生じやすい気流音の発生も抑えることができるようになる。

また、突出部２５の各傾斜面２５ｂの交線Ｃが吸気導入通路２２ｂの軸線Ｅ方向にあり、かつ同交線Ｃ方向と吸気通路５０に設けられるスロットル弁５１の回転軸５１ａの軸心Ｄ方向とが吸入空気の流れ方向において直交するように突出部２５を設けている。このため、スロットル弁通過後の吸入空気は偏流となってその下流側に導入されやすいが、この偏流となった吸入空気が突出部２５の尖形端部２５ａに導かれて同尖形端部２５ａで分流されるようになり、これにより吸入空気をより均等に分配することができる。

また、突出部２５を別部材として用意し、これをサージタンク２４の内壁２４ｂに設ける場合には、突出部２５と内壁２４ｂとの間に隙間が生じたり、突出部２５と内壁２４ｂとの接触部に段差が生じたりするなどして吸入空気の乱流が発生しやすくなる。この点上記実施形態では、突出部２５をサージタンクの内壁２４ｂに一体成形するとともに、同内壁２４ｂと突出部２５とを曲面で接続するようにしている。また、上記尖形端部２５ａも曲面で形成するようにしている。そのため、上記突出部２５で分流された吸入空気はより滑らかに分岐口２３ａへ流れるようになる。従って、微小渦流の発生等といった吸入空気の乱流を抑えることができ、もって吸入抵抗の増加を抑制することができるようになる。

その他、サージタンク内の部材に吸入空気を衝突させることにより吸入空気の分配性を確保するといった態様を採用するにあたって、衝突される部材の支持剛性が十分に確保されていない場合には、吸入空気の衝突に起因する同部材の振動により放射音等といった異音が発生するおそれがある。特に上記特許文献１に記載の装置では、一枚の板で構成された分配板の一辺をサージタンクの内壁に固定するといった、いわゆる片持ち梁構造となっているため、上記異音の発生もより深刻なものとなるおそれがある。一方、本実施形態では突出部２５を構成する各傾斜面２５ｂを内壁２４ｂに固定するようにしている。そのため、突出部２５の支持剛性を十分に確保することができる。従って、吸入空気の衝突による突出部２５の振動を抑えることができ、もって上記異音等の発生も好適に抑制することができるようになる。

以上説明したように、本実施形態にかかる内燃機関のサージタンクによれば、次のような効果が得られるようになる。
（１）導入口２２ａから流入する吸入空気を整流しつつ、独立吸気通路２３の各分岐口２３ａに吸入空気を分配する突出部２５を備えるようにしている。より具体的には、分岐口２３ａを内壁２４ｂにあって、導入口２２ａから流入する吸入空気の流れ方向と直交する方向に並設している。そして、各分岐口２３ａが設けられた内壁２４ｂにあって、導入口２２ａから流入する吸入空気の流線上に位置し、第３ピース３３の内壁２４ｂから同流線上流側に向けて突出された上記突出部２５を設けている。また、同突出部２５は導入口２２ａ側に尖形端部２５ａを有するとともに、導入口２２ａから流入する吸入空気の流れを尖形端部２５ａから分岐口２３ａ側に指向させる傾斜面２５ｂを有する構造としている。そのため、導入口２２ａからサージタンク２４内に導入された吸入空気が整流されながら各独立吸気通路２３に分配供給され、導入口２２ａから各独立吸気通路２３への吸入空気の流入が円滑に行われるようになる。その結果、内燃機関の各気筒に対する吸入空気の分配性を確保しつつ、吸気慣性効果も好適に確保することができるようになる。

（２）分岐口２３ａの配列方向における突出部２５の断面を三角形状とし、その頂点を吸気上流側に向けて形成するようにしている。そのため、突出部２５による整流効果を高めつつ吸入空気を分配供給することができるようになり、吸入空気が壁面等に衝突するときに生じやすい気流音の発生も抑えることができるようになる。

（３）突出部２５の各傾斜面２５ｂの交線Ｃが吸気導入通路２２ｂの軸線Ｅ方向にあり、かつ同交線Ｃ方向と吸気通路５０に設けられるスロットル弁５１の回転軸５１ａの軸心Ｄ方向とが吸入空気の流れ方向において交差するように突出部２５を設けるようにしている。そのため、スロットル弁通過後の吸入空気は偏流となってその下流側に導入されやすいが、上記実施形態によれば、この偏流となった吸入空気が突出部２５の尖形端部２５ａに導かれ、同尖形端部２５ａで分流されるようになるため、吸入空気をより均等に分配することができるようになる。

（４）突出部２５を内壁２４ｂに一体成形するとともに、同内壁２４ｂと突出部２５とを曲面で接続するようにしている。また、上記尖形端部２５ａも曲面で形成するようにしている。そのため、上記突出部２５で分流された吸入空気はより滑らかに各分岐口２３ａへ流れるようになる。従って、微小渦流の発生等といった吸入空気の乱流を抑えることができ、もって吸入抵抗の増加を抑制することができるようになる。

（５）突出部２５を構成する各傾斜面２５ｂを内壁２４ｂに固定するようにしている。そのため、突出部２５の支持剛性を十分に確保することができる。従って、吸入空気の衝突による突出部２５の振動を抑えることができ、もって吸入空気の衝突に起因する同部材の振動により生じやすい放射音等の異音発生も好適に抑制することができるようになる。

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では突出部２５の立体形状を三角錐としたが、吸気上流側にその頂点を向けた三角柱とすることもできる。

・図３のＢ−Ｂ線部に沿った突出部２５の断面構造を、図７に例示するような形状、すなわち上記突出部２５の傾斜面２５ｂを吸入空気の流れ方向が徐々に変化するように曲面で構成するようにしてもよい。この場合には、傾斜面２５ｃに沿って流れる吸入空気の向きが徐々に変更されるため、分流された吸入空気の流勢は好適に維持される。従って、吸入空気の慣性力を極力低減させることなく分配供給することができ、上記吸気慣性効果を更に好適に得ることができるようになる。

・上記実施形態ではサージタンク２４に突出部２５を一体形成するようにしたが、突出部２５を別部材で形成し、同突出部２５を第３ピース３３に接着する、あるいは締結部材で固定する等といったようにその固定態様は適宜採用することができる。

・上記実施形態ではサージタンク一体型インテークマニホールドを３分割したが、分割数は適宜変更することができる。また、分割箇所も適宜変更することができる。
・上記実施形態では隅部２６や尖形端部２５ａを緩やかな曲面で形成するようにしたが、角部としてもよい。

・上記実施形態では、本発明にかかる内燃機関のサージタンクを直列４気筒型内燃機関の各気筒に吸入空気を分配供給するサージタンク一体型インテークマニホールドに適用するようにしたが、これに限られない。要は、複数の気筒を有する内燃機関の各気筒に吸入空気を分配供給するサージタンクであれば、本発明にかかる内燃機関のサージタンクを適用することができる。

本実施形態にかかる内燃機関のサージタンクが適用されるサージタンク一体型インテークマニホールドについてその構造を示す正面図。 同実施形態におけるサージタンク一体型インテークマニホールドについてその構造を示す側面図。 図１のＡ−Ａ線部に沿った断面構造図。 同実施形態におけるサージタンク一体型インテークマニホールドについてその一部の構造を示す斜視図。 図３のＢ−Ｂ線部に沿った断面構造についての模式図。 同実施形態における突出部について、スロットル弁の回転軸との位置関係を示す説明図。 同実施形態の変形例において、その突出部の断面形状を示す模式図。

符号の説明

１…インテークマニホールド、２２ａ…導入口、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ…吸気導入通路、２３…独立吸気通路、２３ａ…分岐口、２３ｂ…フランジ、２４…サージタンク、２４ａ、２４ｂ…内壁、２５…突出部、２５ａ…尖形端部、２５ｂ、２５ｃ…傾斜面、２６…隅部、３１…第１ピース、３２…第２ピース、３３…第３ピース、５０…吸気通路、５１…スロットル弁、５１ａ…回転軸。

Claims (6)

1. 内燃機関の吸気通路に接続される導入口と、該導入口から流入する吸入空気の流れ方向と直交する方向に一列に並設されて軸心が前記導入口の軸心に対して略直交しており前記内燃機関の各気筒に対応してそれらに各別に接続される分岐口とが本体に開口形成され、前記導入口から前記本体内に流入する吸入空気を前記各分岐口に分配供給するサージタンクにおいて、
   前記導入口から流入する吸入空気の流線上に位置し、前記分岐口が開口形成された部位であって前記吸入空気の流線に並行な前記本体の内壁及び該内壁と交差する前記本体の内壁の双方から前記流線上流側に向けて突出する突出部を有し、同突出部は前記導入口側であって各分岐口よりも吸入空気の上流側に尖形端部を有するとともに、前記導入口から流入する吸入空気の流れを前記尖形端部から前記分岐口側に指向させる傾斜面を備え、前記各分岐口は前記突出部の尖形端部の位置を中心としてその両端に均等に配設される
   ことを特徴とする内燃機関のサージタンク。
2. 前記分岐口の配列方向における前記突出部の断面は三角形状とされ、その頂点が吸気上流側に向けて形成される
   請求項１に記載の内燃機関のサージタンク。
3. 前記突出部の傾斜面は吸入空気の流れ方向が徐々に変化するように曲面で構成される
   請求項１または２に記載の内燃機関のサージタンク。
4. 前記突出部の各傾斜面の交線は前記導入口に設けられた吸気導入通路の軸線方向にあり、かつ同交線方向と前記吸気通路に設けられるスロットル弁の回転軸の軸心方向とが吸入空気の流れ方向において交差するように前記突出部は設けられる
   請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のサージタンク。
5. 前記突出部は前記本体の内壁に一体形成され、同内壁と前記突出部とは曲面で接続されるとともに前記尖形端部も曲面で形成される
   請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のサージタンク。
6. 前記突出部を構成する各面は前記本体の内壁に固定される
   請求項１〜５に記載の内燃機関のサージタンク。

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