JP5272907B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気装置に関する。

車両前部のエンジンルームに多気筒エンジン本体をクランク軸の軸線方向が車幅方向になるように横置きに配置し、吸気マニホールドを該エンジン本体の車両前後方向の前側に取り付けることは一般に行われている。また、その吸気マニホールドを樹脂製とすることも一般に知られている。

例えば、特許文献１には、横置きエンジン本体の前側に、機械的強度が高い中央高強度部と、中央高強度部後側の機械的強度が低いサージタンクと、中央強度部前側の機械的強度が低い分岐通路部とを一体的に備えた樹脂製吸気マニホールドを配置すること、中央高強度部をフランジとステーによりエンジン本体に固定すること、分岐通路部およびサージタンクにより車両衝突時の衝撃力を吸収すること、中央高強度部の上部に狭幅部を設け、これを支点として吸気マニホールドが車両衝突時にエンジン本体側に回動し易くし、クラッシュストロークを大きくすることが記載されている。

また、特許文献２には、横置きエンジン本体の前側に配置する樹脂製吸気マニホールドに関し、その分岐通路部を半割体同士の接合によって形成すること、その分岐通路部の長手方向に延びる半割体の接合部を脆弱部とし、車両衝突時に吸気マニホールドを脆弱部によって分岐通路部の通路断面積が減少するように破壊させてクラッシュストロークを大きくすることが記載されている。

特開２００６−３３６５２８号公報 特許２６９９９１５号公報

しかし、吸気マニホールドは、これを樹脂製とする場合であっても、エンジン本体に堅固にゆるぎなく取り付けられなければならない構造物であるから、脆弱部等のような強度的に弱い部分を設けることは避けたい。すなわち、吸気マニホールド全体の強度を確保してエンジン本体に対する取付安定性を損なわないようにしたい。一方、横置きエンジン本体の前側に配置される吸気マニホールドにあっては、車両前方から外部荷重が加わったときに、その吸気マニホールドが適度に破壊するようにしてクラッシュストロークを確保することが要求される。

本発明は、上記吸気マニホールドの強度確保とクラッシュストロークの確保という相反する要求に応えることができるエンジンの吸気装置を提供する。

本発明は、上記課題を解決するために、吸気マニホールドにリブ構造部を設け、このリブ構造部を、強度向上要素とするとともに、車両前方から外部荷重が加わったときに吸気マニホールドに破壊起点を形成する要素となるようした。

すなわち、本発明に係る上記課題を解決する手段は、車両前部のエンジンルームに多気筒エンジン本体がクランク軸の軸線方向を車幅方向に延ばした横置きに配置され、該エンジン本体の車両前後方向の前側に吸気マニホールドが取り付けられているエンジンの吸気装置において、
上記吸気マニホールドは、サージタンク部と、上記エンジン本体の各吸気ポートに連通する複数の分岐通路部と、上記サージタンク部に設けられ上記エンジン本体の前側面に締結されるステー部とを少なくとも有し、上記複数の分岐通路部は、上記サージタンク部から車両前側に凸となるように湾曲して上方に延び、その上端部が上記エンジン本体のシリンダヘッドに接続されるように設けられていて、
上記吸気マニホールドが、複数の樹脂製分割体を各々の車両前後方向の前面側と後面側とで重ね合わせ、その合わせ面を溶着して形成され、
上記複数の樹脂製分割体のうち、上記エンジン本体に最も近い第１分割体は、上記ステー部と、上記サージタンク部におけるエンジン本体側の壁を形成する下側のタンク形成部と、上記複数の分岐通路部の下流端部を形成する上側の通路形成部と、該タンク形成部と通路形成部とを結ぶ連結部とを少なくとも有し、且つ該第１分割体は、他の分割体に比べて車両前後方向に高い剛性を有し、
上記他の分割体には、上記分岐通路部の湾曲部分の内側において車両前後方向の前側から後側に延び、車両前方から外部荷重が加わったときに前後の両端部が応力集中点となるリブ構造部が少なくとも一つ設けられていることを特徴とする。

かかるエンジンの吸気装置においては、剛性が高い第１分割体とリブ構造部とが吸気マニホールド全体の強度を高めることに働き、吸気マニホールドをエンジン本体に堅固にゆるぎなく取り付けることができる。よって、車両前方から外部荷重が加わったとしても、それが軽荷重であれば、吸気マニホールドが脆弱に破壊してしまうことが避けられる。また、車両前方から大きな外部荷重が加わったときは、剛性が高い第１分割体がバックアップとなってエンジン本体側に破壊が及ぶことが軽減される一方、また、リブ構造部の両端部への応力集中により、他の分割体に破壊起点が作り出される。よって、該他の分割体を適切に崩壊させていくことができ、クラッシュストロークの確保が図れる。

好ましい実施形態では、上記他の分割体として、上記第１分割体の前面側に溶着される第２分割体と、該第２分割体の前面側に溶着される第３分割体とを備え、
上記第２分割体は、上記第１分割体のタンク形成部と共に上記サージタンク部を形成するタンク形成部と、上記複数の分岐通路部の上記下流端部に続く上流側通路の一部を形成する通路形成部とを有するように設けられ、
上記第３分割体は、上記複数の分岐通路部の上記上流側通路の残部を形成するように設けられており、
上記第２分割体に上記リブ構造部が設けられていることを特徴とする。

すなわち、吸気マニホールドを３つの分割体の溶着によって形成するようにし、エンジン本体に最も近い内側の第１分割体と、エンジン本体から最も離れた外側の第３分割体との間に挟まれた中間の第２分割体にリブ構造部を設けるようにしたから、サージタンク部及び分岐通路部の配置ないしは形状の設計自由度を低下させることなく、分岐通路部の湾曲部分の内側にリブ構造部をレイアウトすることが容易になる。

吸気マニホールドを３つの分割体で構成する場合、好ましいのは、上記第２分割体は、上記分岐通路部の湾曲部分の内側において上記第１分割体に溶着される内側溶着部と、上記分岐通路部の湾曲部分の内側において上記第３分割体に溶着される外側溶着部とを有し、上記リブ構造部は上記内側溶着部と外側溶着部とに跨るように設けられていることである。

従って、リブ構造部自体を第１分割体又は第３分割体に溶着することを要さず、３つの分割体相互の溶着が容易且つ強固になる。

好ましい実施形態では、上記リブ構造部として、上側リブ構造部と下側リブ構造部の２つを備え、
上記両リブ構造部は、互いの上記エンジン本体に近い後側の端部間の間隔よりも、互いの上記エンジン本体から離れた前側の端部間の間隔の方が広くなるように設けられていることを特徴とする。

従って、破壊起点が上下に配置されることになり、しかも、２つのリブ構造部の延びる方向が異なるから、外部荷重の入力方向の如何によって破壊起点ができたり、できなかったりすることが少なくなり、多様な外部荷重の入力に対応する上で有利になる。

好ましい実施形態では、上記エンジン本体の各気筒の燃焼室に燃料を直接噴射するインジェクタに燃料タンクの燃料を分配供給する燃料分配管が、上記第１分割体の連結部と上記エンジン本体との間に配置されていることを特徴とする。

これにより、第１分割体を燃料分配管の保護に利用することができ、外部荷重による燃料分配管の破壊防止に有利になる。

以上のように本発明によれば、剛性が高い第１分割体とリブ構造部とによって吸気マニホールド全体の強度を高めることができ、該吸気マニホールドをエンジン本体に堅固にゆるぎなく取り付ける上で有利になるとともに、車両前方から大きな外部荷重が加わったときは、第１分割体をバックアップとしてエンジン本体側に破壊が及ぶことを抑えながら、リブ構造部の両端部への応力集中を利用して、他の分割体に破壊起点を作り出し、該他の分割体を適切に崩壊させることができ、クラッシュストロークの確保が図れる。

本発明の実施形態に係るエンジンの吸気装置の側面図である。 同エンジンの吸気装置の正面図である。 図２のＡ−Ａ線における拡大断面図である。 同吸気装置の吸気マニホールドの背面図である。 本発明の他の実施形態に係るエンジンの吸気装置の側面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るエンジンの吸気装置の側面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１に示す本発明の実施形態に係るエンジンの吸気装置において、１は多気筒エンジン本体、２は樹脂製吸気マニホールドである。エンジン本体１は、車両前部のエンジンルームに図２に示すクランク軸の軸線方向Ｄを車幅方向に延ばした横置きにして配置されている。このエンジン本体１の車両前後方向の前側に吸気マニホールド２が取り付けられている。

吸気マニホールド２は、図２にも示すように、サージタンク部３と、エンジン本体１の図３に示す各吸気ポート１０に連通する複数（４本）の分岐通路部４と、ステー部５とを有する。分岐通路部４は、サージタンク部３から車両前側に凸となるように湾曲して上方に延び、その上端部がエンジン本体１のシリンダヘッド６に、樹脂製バルブハウジング７を介して接続されるように設けられている。図３に示すように、バルブハウジング７はエンジン燃焼室に渦流を生成するためのスワールコントロールバルブ８を内蔵したものである。ステー部５は、サージタンク部３より下方に突出し、エンジン本体１のシリンダブロック９の前側面に締結されている。

吸気マニホールド２は、図１及び図３に示すように、互いに別体となるように成形された３つの樹脂製分割体１１〜１３を各々の車両前後方向の前面側と後面側とで重ね合わせ、その合わせ面を溶着して形成されている。

エンジン本体１に最も近い内側の第１分割体１１は、サージタンク部３におけるエンジン本体１側の壁を形成する下側のタンク形成部１１ａと、各分岐通路部４の下流端通路４ｄを形成する上側の通路形成部１１ｂと、４つの通路形成部１１ｂを結ぶように設けられた共通の締結フランジ１１ｃと、タンク形成部１１ａと締結フランジ１１ｃとを結ぶ連結部１１ｄと、サージタンク部３に吸気を導入する共通吸気通路部１１ｅ（図２，図４参照）と、タンク形成部１１ａより下方へ突出したステー部５とを有する。

図４に示すように、第１分割体１１のタンク形成部１１ａの表面には、その面剛性を高めるための補強リブ１４が縦横に設けられている。連結部１１ｄは、上下方向に延びるフレーム状のものであって、クランク軸の軸線方向に間隔をおいて３本設けられている。各フレーム状連結部１１ｄは、上下方向に延び且つ後方に開口したコ字状断面のフレームに複数の横板が上下に間隔をおいて設けられたものであり、横板はフレームの相対する側板同士を連結している。このフレーム状連結部１１ｄは、タンク形成部１１ａのリブ１４で補強された部位と締結フランジ１１ｃとを連結している。締結フランジ１１ｃの片側の端部は共通吸気通路部１１ｅに結合されている。共通吸気通路部１１ｅの端部にはスロットルバルブを内蔵するスロットルボディ（図示省略）が締結される。

第１分割体１１は、締結フランジ１１ｃが、バルブハウジング７と共にシリンダヘッド６にボルトにて締結され、また、上述の如くステー部５がシリンダブロック９に締結されている。この第１分割体１１においては、タンク形成部１１ａの周辺フランジ、通路形成部１１ｂの前面側の周辺フランジ、並びにフレーム状連結部１１ｄの前面側が、第２分割体１２に対する溶着部に形成されている。

中間の第２分割体１２は、図３に示すように、第１分割体１１のタンク形成部１１ａと共にサージタンク部３を形成するタンク形成部１２ａと、各分岐通路部４の下流端通路４ｄに続く上流側通路の一部を形成する通路形成部１２ｂと、分岐通路部４の湾曲部分内側の上下２つのリブ構造部１２ｃ，１２ｄと、第１分割体１１の各フレーム状連結部１１ｃに対応する位置でタンク形成部１２ａと通路形成部１２ｂの下流側の端部とを結ぶ３つのプレート状連結部１２ｅとを有する。

第２分割体１２のタンク形成部１２ａは、サージタンク部３の前面側の壁を形成するように設けられている。通路形成部１２ｂは、各分岐通路部４のサージタンク部３に開口した上流端通路４ａと、湾曲した中間通路４ｂのエンジン本体１側の壁と、上記下流端通路４ｄに続く下流側通路４ｃとを形成するように設けられている。

リブ構造部１２ｃ，１２ｄ各々は、クランク軸の軸線方向Ｄに広がったプレート状のものであって、分岐通路部４の湾曲部分内側において車両前後方向の前側から後側に延びており、４つの通路形成部１２ｂを結ぶように、且つ３つのプレート状連結部１２ｅを結ぶように設けられている。上側リブ構造部１２ｃと下側リブ構造部１２ｄとは、互いのエンジン本体１に近い後側の端部間の間隔よりも、互いのエンジン本体１から離れた前側の端部間の間隔の方が広くなるように設けられている。本実施形態では、両リブ構造部１２ｃ，１２ｄは、互いの後側端部の間隔が略零になっていて、前方に向かって互いの間隔が上下に広がるように延びている。

第２分割体１２は、共通吸気通路部１１ｅが存する側の端部に、軽減孔１６を有する端プレート部１２ｆを備えている。この端プレート部１２ｆは、上側リブ構造部１２ｃより下側に設けられている。

第２分割体１２は、タンク形成部１２ａの周辺フランジ、各通路形成部１２ｂの下流側の端部フランジ、並びにプレート状連結部１２ｅが、それぞれ第１分割体１１のタンク形成部１１ａの周辺フランジ、通路形成部１１ｂの前面側の周辺フランジ、並びにフレーム状連結部１１ｃの前面側に溶着される溶着部となっている。また、第２分割体１２は、通路形成部１２ｂの前面側において相隣る通路形成部１２ｂを結ぶように広がった連結壁及び４本の通路形成部１２ｂを囲む周辺フランジを有し、この連結壁及び周辺フランジが第３分割体１３に対する溶着部を形成している。

そうして、リブ構造部１２ｃ，１２ｄは、第１分割体１１に対する溶着部を構成するタンク形成部１２ａの周辺フランジ及び３本のプレート状連結部１２ｅと、第３分割体１３に対する溶着部を構成する連結壁及び周辺フランジとに跨るように設けられている。中央のプレート状連結部１２ｅと、共通吸気通路部１１ｅとは反対側に配置されたプレート状連結部１２ｅとの間では、リブ構造部１２ｃ，１２ｄの後端は他の部材に結合されることなく露出している。

エンジン本体１から最も離れた外側の第３分割体１３は、図３に示すように、各分岐通路部４の下流端通路４ｄに続く上流側通路の残部、すなわち、各分岐通路部４の前面側の壁を形成する通路形成部１３ａを有する。そして、第３分割体１３には、相隣る通路形成部１３ａを結ぶように広がった連結壁１３ｂ及び４本の通路壁形成部１３ａを囲むように設けられた周辺フランジを有し、この連結壁１３ｂ及び周辺フランジが第２分割体１２の連結壁及び周辺フランジに対する溶着部を形成している。

また、エンジン本体１のシリンダヘッド６と第１分割体１１のフレーム状連結部１１ｃとの間には、エンジン本体１の各気筒の燃焼室に燃料を直接噴射するインジェクタに燃料タンクの燃料を分配供給する燃料分配管１７が、クランク軸の軸線方向Ｄに延びるように配置されている。

上記エンジンの吸気装置においては、第１分割体１１は、タンク形成部１１ａの表面に補強リブ１４が縦横に設けられていること、このリブ１４による補強部にステー部５が設けられていること、４つの通路形成部１１ｂを結ぶ共通の締結フランジ１１ｃが設けられていること、並びにタンク形成部１１ａのリブ１４による補強部と締結フランジ１１ｃとがフレーム状連結部１１ｄによって連結されていることにより、他の分割体１２，１３よりも車両前後方向の剛性が高くなっている。

第２分割体１２のリブ構造部１２ｃ，１２ｄは、分岐通路部４の湾曲部分の内側において車両前後方向の前側から後側に延びていることから、車両前後方向の外部荷重に対して突張り要素となり、また、４つの分岐通路部４の湾曲部分を結ぶように、また、３つのプレート状連結部１２ｅないしフレーム状連結部１１ｄを結ぶように、クランク軸の軸線方向Ｄに広がっていることから、車両横方向の外部荷重を分岐通路部４間で伝え、また、連結部１１ｄ，１２ｅ間で伝えることになり、吸気マニホールド２全体の強度を高める。従って、リブ構造部１２ｃ，１２ｄは、エンジン本体１に対する吸気マニホールド２の取付安定性を高めることに働き、車両前方や側方から外部荷重が加わっても、それが軽荷重であれば、吸気マニホールド２が脆弱に破壊してしまうことが避けられる。

一方、リブ構造部１２ｃ，１２ｄは、上述の如くクランク軸の軸線方向Ｄに広がり且つ車両前後方向の前側から後側に延びたプレート状でものであるから、車両前方から外部荷重が加わったときは、このリブ構造部１２ｃ，１２ｄの両端部が応力集中点となる。

従って、車両前方から加わる外部荷重Ｆが大きいときは、上下のリブ構造部１２ｃ，１２ｄいずれかの前端部位が破壊起点となって分岐通路部４の湾曲部分に亀裂を生じ、該分岐通路部４が崩壊していき、或いは上下のリブ構造部１２ｃ，１２ｄいずれかの後端部位が破壊起点となって該リブ構造部が倒れ、分岐通路部４の湾曲部分が崩壊していく。

この場合、第１分割体１１は上述の如くその剛性が高いことから、車両前方から加わる外部荷重が過大なものにならない限り破壊せず、燃料分配管１７は第１分割体１１によって保護される。

また、上記実施形態では、分岐通路部４の湾曲部分の内側に上下の２つのリブ構造部１２ｃ，１２ｄを設けたから、破壊起点が上下に配置されることになり、しかも、上下のリブ構造部１２ｃ，１２ｄは、互いの後側の端部間の間隔よりも、互いの前側の端部間の間隔の方が広くなるように設けられているから、すなわち、２つのリブ構造部１２ｃ，１２ｄの延びる方向が異なるから、外部荷重の入力方向の如何によって破壊起点ができたり、できなかったりすることが少なくなる。

このように、上記エンジンの吸気装置によれば、車両前方からの比較的大きな外部荷重に対して、第１分割体１１をバックアップとして燃料分配管１７を保護しつつ、リブ構造部１２ｃ，１２ｄの両端部への応力集中を利用して、第２及び第３の分割体１２，１３に破壊起点を作り出し、分岐通路部４を崩壊させていくことができ、クラッシュストロークの確保に有利になる。

また、上記実施形態では、吸気マニホールド２を３つの分割体１１〜１３に分け、エンジン本体１に近い内側の第１分割体１１と、エンジン本体１から離れた外側の第３分割体１３との間に挟まれた中間の第２分割体１２にリブ構造部１２ｃ，１２ｄを設けるようにしたから、サージタンク部３及び分岐通路部４の配置ないしは形状の設計自由度を低下させることなく、分岐通路部４の湾曲部分の内側にリブ構造部１２ｃ，１２ｄをレイアウトすることが容易になる。

上記実施形態では、上下のリブ構造部１２ｃ，１２ｄの後端部を近接させたが、図５に示すように、上下のリブ構造部１２ｃ，１２ｄの後端部を上下に離して、この両リブ構造部１２ｃ，１２ｄの上下間隔が前方に行くに従って漸次拡大するようにしてもよい。或いは図６に示すように、上下のリブ構造部１２ｃ，１２ｄを平行にして前後方向に延ばすようにしてもよい。

なお、本発明は、リブ構造部を上下２つ配置することに限定するものではなく、リブ構造部は一つにしてもよく、或いは上下に間隔をおいて３つのリブ構造部を設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では吸気マニホールド２を３つの分割体によって形成したが、第２分割体１２と第３分割体１３とを一体成形した一つの分割体とし、２つの分割体によって吸気マニホールドを形成するようにしてもよい。

１ エンジン本体
２ 吸気マニホールド
３ サージタンク部
４ 分岐通路部
４ｄ 下流端通路（下流端部）
５ ステー部
６ シリンダヘッド
９ シリンダブロック
１０ 吸気ポート
１１ 第１分割体
１１ａ タンク形成部
１１ｂ 通路形成部
１１ｃ 締結フランジ
１１ｄ 連結部
１１ｅ 共通吸気通路部
１２ 第２分割体
１２ａ タンク形成部
１２ｂ 通路形成部
１２ｃ リブ構造部
１２ｄ リブ構造部
１３ 第３分割体
１３ａ 通路形成部
１３ｂ 連結壁
１４ 補強リブ
１７ 燃料分配管

Claims (5)

1. 車両前部のエンジンルームに多気筒エンジン本体がクランク軸の軸線方向を車幅方向に延ばした横置きに配置され、該エンジン本体の車両前後方向の前側に吸気マニホールドが取り付けられているエンジンの吸気装置において、
   上記吸気マニホールドは、サージタンク部と、上記エンジン本体の各吸気ポートに連通する複数の分岐通路部と、上記サージタンク部に設けられ上記エンジン本体の前側面に締結されるステー部とを少なくとも有し、上記複数の分岐通路部は、上記サージタンク部から車両前側に凸となるように湾曲して上方に延び、その上端部が上記エンジン本体のシリンダヘッドに接続されるように設けられていて、
   上記吸気マニホールドが、複数の樹脂製分割体を各々の車両前後方向の前面側と後面側とで重ね合わせ、その合わせ面を溶着して形成され、
   上記複数の樹脂製分割体のうち、上記エンジン本体に最も近い第１分割体は、上記ステー部と、上記サージタンク部におけるエンジン本体側の壁を形成する下側のタンク形成部と、上記複数の分岐通路部の下流端部を形成する上側の通路形成部と、該タンク形成部と通路形成部とを結ぶ連結部とを少なくとも有し、且つ該第１分割体は、他の分割体に比べて車両前後方向に高い剛性を有し、
   上記他の分割体には、上記分岐通路部の湾曲部分の内側において車両前後方向の前側から後側に延び、車両前方から外部荷重が加わったときに前後の両端部が応力集中点となるリブ構造部が少なくとも一つ設けられていることを特徴とするエンジンの吸気装置。
2. 請求項１において、
   上記他の分割体として、上記第１分割体の前面側に溶着される第２分割体と、該第２分割体の前面側に溶着される第３分割体とを備え、
   上記第２分割体は、上記第１分割体のタンク形成部と共に上記サージタンク部を形成するタンク形成部と、上記複数の分岐通路部の上記下流端部に続く上流側通路の一部を形成する通路形成部とを有するように設けられ、
   上記第３分割体は、上記複数の分岐通路部の上記上流側通路の残部を形成するように設けられており、
   上記第２分割体に上記リブ構造部が設けられていることを特徴とするエンジンの吸気装置。
3. 請求項２において、
   上記第２分割体は、上記分岐通路部の湾曲部分の内側において上記第１分割体に溶着される内側溶着部と、上記分岐通路部の湾曲部分の内側において上記第３分割体に溶着される外側溶着部とを有し、上記リブ構造部は上記内側溶着部と外側溶着部とに跨るように設けられていることを特徴とするエンジンの吸気装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   上記リブ構造部として、上側リブ構造部と下側リブ構造部の２つを備え、
   上記両リブ構造部は、互いの上記エンジン本体に近い後側の端部間の間隔よりも、互いの上記エンジン本体から離れた前側の端部間の間隔の方が広くなるように設けられていることを特徴とするエンジンの吸気装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   上記エンジン本体の各気筒の燃焼室に燃料を直接噴射するインジェクタに燃料タンクの燃料を分配供給する燃料分配管が、上記第１分割体の連結部と上記エンジン本体との間に配置されていることを特徴とするエンジンの吸気装置。

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