JP5337537B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置にかかり、詳しくは吸気装置における吸気チャンバと気筒ごとに吸気するための分岐管の構造に関するものである。

吸気マニホールドと内燃機関の気筒との間に吸気チャンバを設け、吸気慣性効果を十分に発揮するように構成された技術が開示されている（特許文献１）。かかる技術は、吸気導入部から、吸気チャンバを介して、この吸気チャンバ内に突出した気筒ごとに設けられている複数の分岐管に吸気が送出されるように構成されている。

実開昭６２−７６２４３号公報

複数ある分岐管に流入される吸気の流量はできるだけ差が無いことが好ましい。しかしながら、車両の限られたスペース内に吸気装置を搭載する必要性から、吸気導入部と吸気チャンバとの位置関係が制約され、吸気導入部から吸気チャンバへ導入される吸気の主流方向が規制される場合があった。そのため、分岐管の配設される位置や分岐管の開口端が指向している方向に起因して、吸気の流れの干渉や、流路長の違い、流路中の抵抗による圧力損失の違い等が生じ、分岐管ごとに吸気の流量がばらつくおそれがあった。

本発明は、かかる課題を鑑み、内燃機関の吸気装置において、複数ある分岐管に流入される吸気量の差を減少させるための吸気チャンバと気筒ごとに吸気するための分岐管の構造を提供することを目的とする。

本発明は、吸気チャンバ（１０）と、気筒ごとに設けられ、開口端（３１〜３５）が前記吸気チャンバ内に突出する複数の分岐管（２１〜２５）と、を備えた内燃機関の吸気装置（１）の構造に関する発明である。前記吸気チャンバは、前記複数の分岐管が第１方向に並んで配列された（直列に備えられた）第１壁（１１）と、この第１壁に対向する第２壁（１２）と、前記第１方向と直交する方向において前記第１壁と隣接し、前記第１方向に延びる第３壁（１３）と、この第３壁に対向する第４壁（１４）と、前記第１方向において前記第１壁と隣接し、前記第１方向と直交する方向に延びる第５壁（１５）と、この第５壁に対向する第６壁（１６）と、から構成される箱状に形成されている。吸気チャンバの前記第３壁には、吸気が前記第１方向と交わる方向に導入されて前記第５壁を指向するように構成された吸気導入部（４０）が設けられている。吸気チャンバの前記第６壁に最も近く設けられた第６壁側分岐管（２１）の開口端（３１）は、前記第６壁側分岐管以外の他の分岐管（２２〜２５）の開口端（３２〜３５）に比べて前記第２壁を指向するように構成されている。

吸気導入部から吸気チャンバへ流入する吸気の主流方向の反対方向に位置する第６壁に最も近い第６壁側分岐管は、吸気が辿る流路長が長く、吸気の流れの干渉や、流路中の抵抗による圧力損失の影響を最も受けやすい。かかる構成は、この第６壁側分岐管の開口端を、第２壁を指向させることによって、吸気チャンバ全体から吸気を吸い込むことができる。かかる構成によって、第６壁側分岐管の吸気量を増加させて、分岐管ごとの吸気量のばらつきを低減する。

前記構成において、前記第６壁側分岐管の突出部は前記第２壁を指向した直管状に形成することができる。また、前記第６壁側分岐管の突出部は前記第５壁を指向するように曲管状に形成してもよい。

前記構成において、前記吸気導入部は、前記第６壁寄りに形成することが好ましい。かかる構成によって、吸気導入部から吸気チャンバへ流入する吸気の主流方向から離れて吸気量が減少する傾向にある分岐管の数量を減少させることができる。

前記構成において、前記複数の分岐管のうち前記一方向の中央および前記中央から前記第５壁寄りに設けられた分岐管の開口端は、前記第５壁寄りの前記第３壁もしくは前記第２壁を指向するように構成することができる。かかる構成によって、吸気導入部から吸気チャンバへ流入する吸気の主流に近く吸気量が多くなる傾向の分岐管の開口端は主流方向を指向しなくなるため、吸気量が少なくなる傾向の分岐管との吸気量の差を小さくすることができる。

前記構成において、前記壁側の分岐管と、前記中央から前記第５壁寄りに設けられて最も前記中央に近い分岐管と、の間に設けられた分岐管の開口端は、前記吸気導入部を指向するように構成することができる。かかる構成によって、吸気導入部から吸気チャンバへ流入する吸気の主流に遠く吸気量が少なくなる傾向の分岐管の開口端は主流方向を指向するようになるため、吸気量が多くなる傾向の分岐管との吸気量の差を小さくすることができる。

本発明によれば、内燃機関の吸気装置において、複数ある分岐管に流入される吸気量の差を減少させる分岐管の構造を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関における吸気装置の要部を示す平面図である。 実施形態にかかる吸気装置と結合される構成も一部記載した図１のＡ−Ａ断面の模式図である。 実施形態の変形例が適用された内燃機関における吸気装置の要部を示す平面図である。 実施形態の変形例が適用された内燃機関における吸気装置の要部を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関における吸気装置の要部を示す平面図である。図示例の内燃機関は例えば直列５気筒エンジンあり、箱状に形成された吸気チャンバの上部を塞ぐ蓋体を外した状態を示している。図２は図１のＡ−Ａ断面の模式図であり、吸気装置と結合される構成も一部記載している。

図１と図２を参照すると、吸気装置１は吸気チャンバ１０と、吸気チャンバ１０内に突出する気筒ごとに設けられた複数の分岐管２１〜２５と、から構成されている。吸気装置１は、エアフィルタ（図示せず）、吸入ダクト５０を経由して、白矢印の方向から吸気チャンバ１０内へ吸入空気を取り入れて、さらに分岐管２１〜２５を経由して、吸入空気をスロットルボディ６０へ送出している。かかる構成の吸気チャンバ１０は、特許文献１に開示されているように、吸気慣性効果を十分に発揮するために構成されている。

図２を参照して、吸気装置１の構成を詳細に説明する。吸気チャンバ１０は、箱状の部材であり、例えば樹脂材料からなる射出成形によって成形される。吸気チャンバ１０は、スロットルボディ６０と結合し、吸気通路が形成された吸気送出部４１を備えた第１壁１１と、第１壁に対向し、取り外し可能な蓋体１７を構成する第２壁１２と、吸気ダクト５０と結合する吸気導入部４０が形成された第３壁１３と、第３壁１３と対向した第４壁１４と、を備える。図１を参照すると、さらに吸気チャンバ１０は、吸気導入部４０から導入される矢印で示す吸気の主流が気筒の直列方向と交わる方向に位置する第５壁１５と、第５壁１５と対向する第６壁１６と、を備える。このように、吸気チャンバ１０は、第１壁１１と、第２壁１２と、第３壁１３と、第４壁１４と、第５壁１５と、第６壁１６と、に囲まれた箱状の箱体２０となっている。

図２を参照すると、第１壁１１にはスロットルボディ６０への吸気通路の入口となる送出口１９が設けられており、この送出口１９には、吸気チャンバ１０内へ突出して吸気通路を構成する分岐管２４（２１，２２，２３，２５）が取り付けられている。分岐管２４（２１，２２，２３，２５）は、ファンネルと呼ばれており、吸入抵抗を減少させるためにラッパ状に開いた開口端３４（３１，３２，３３，３５）を備えた形状に形成されている。

スロットルボディ６０には、吸気通路となるスロットルボア６２が形成されている。スロットルボディ６０は、例えば強化繊維（炭素繊維、ガラス繊維等）を含む樹脂材料からなる射出成形品とすることができる。スロットルボディ６０に設けられたスロットルバルブ６１は、その回転軸の両端が軸受によって回転自在に保持されている。また、スロットルバルブ６１は、スロットルボア６２の断面形状に対応する略円板状のバタフライ弁体を有し、その回動動作に基づきスロットルバルブ６１を開閉することで内燃機関の吸気量制御に供されている。

第３壁１３には吸気ダクト５０からの吸気を箱体２０へ導入する吸気導入部４０と吸入口１８とが備えられている。図１を参照すると、導入される吸気の主流方向は、直列の気筒の列方向に対して斜めとなっている。かかる構成は、車両の限られたスペースを有効に利用するために好適であるが、気筒へ吸入される空気量にばらつきを生ずるおそれがあった。

図１および図２を参照すると、本実施形態にかかる吸気装置１の構造は、第６壁１６に最も近く設けられた分岐管２１の開口端３１は、他の分岐管２２，２３，２４，２５の開口端３２，３３，３４，３５と比べて、第２壁１２を指向しており、分岐管２１は第２壁１２を指向する直管状に形成されている。

分岐管２１は、他の分岐管２２，２３，２４，２５と比べて、吸入口１８から吸気を吸入するまでの流路長が長く、吸気の流れの干渉や、流路中の抵抗による圧力損失の影響を最も受けやすい。そこで、前記構成のように分岐管２１の開口端３１が第２壁１２を指向することによって、分岐管２１は吸気チャンバ全体から吸気を吸い込むことができ、吸気量を増加させて分岐管ごとの吸気量のばらつきを低減する。

図１においては第２壁１２を指向する構成を説明したが、分岐管２１の開口端３１を第５壁１５へ指向するように構成しても同様な効果を得ることができる。

一方、第５壁寄りに設けられた分岐管２３，２４，２５の開口端３３，３４，３５は、第３壁１３寄りの第２壁１２を指向している。かかる構成によって、吸気導入部４０から吸気チャンバ１０へ流入する吸気の主流に近く吸気量が多くなる傾向の分岐管２３，２４，２５の開口端３３，３４，３５は吸気の主流方向を指向しなくなり、吸気量を少なくすることができる。その結果、吸気量が少なくなる傾向の分岐管３１，３２との吸気量の差を小さくすることができる。

また、図１を詳細に見ると、分岐管２１と、中央に近い分岐管２３と、の間に設けられた分岐管２２の開口端３２は、分岐管２３，２４，２５と比べて、吸気導入部４０の方向を指向している。かかる構成によって、分岐管２２の開口端３２は主流方向を指向して多くの吸気量を取り込むことができる。なお、分岐管２１については吸気の主流と離れているため、その開口端３１を主流方向に向けても多大な効果を得ることは難しい。そこで、前記したように第２壁１２を指向して吸気チャンバ１０全体から吸気を導入する構成としている。

さらに、本実施形態にかかる吸気導入部４０は、気筒の直列方向の中心線ＣＬよりも第６壁１６寄りに設けられている。かかる構成によって、吸気導入部４０から吸気チャンバ１０へ流入する吸気の主流方向に多くの分岐管を配設することができ、主流方向から離れて吸気量が減少する傾向にある分岐管の数量を減少させることができる。また、かかる構成は吸気装置１をコンパクト化することもできる。

次に、本発明の変形例について図面を参照して説明する。図３および図４は本実施形態の変形例が適用された内燃機関における吸気装置の要部を示す平面図である。図示例では箱状に形成された吸気チャンバの上部を塞ぐ蓋体を外した状態を示している。なお、本変形例は分岐管の形態にかかるものであり、前記した実施形態と同様の部分には同一の符号を付してその説明を省略し、差異のある部分を中心に説明する。

図３を参照すると、吸気装置２の第６壁１６寄りの分岐管１２１は、第５壁１５を指向するように曲管状に形成されている。かかる構成は、分岐管１２１の開口端１３１を第５壁１５へ指向させて吸気チャンバ全体から吸気を吸い込むとともに、流路抵抗の少ない曲管を分岐管に適用することで効率の良い吸気を実現させることができる。かかる構成によって、第６壁側１６寄りの分岐管１２１の吸気量を増加させて、分岐管ごとの吸気量のばらつきを低減する。

なお、図３において他の分岐管１２２，１２３，１２４，１２５は、図１において説明した実施形態とは異なり、第５壁１５寄りの第３壁１３を指向するように構成されており、開口端１３２，１３３，１３４，１３５が吸気の主流方向を直接指向しないようにしている。かかる構成によって、吸気量が少なくなる傾向の分岐管１２１とのバランスをとるようにしている。

図４を参照すると、吸気装置３の第６壁１６寄りの分岐管２２１は、図３で説明した変形例と同様に、第５壁１５を指向するように曲管状に形成されている。そして、分岐管２２１に隣接する分岐管２２２の開口端２３２は、図１で説明した実施形態と同様に、分岐管２２３，２２４，２２５と比べて、吸気導入部４０の方向を指向している。ただし、分岐管２２２は、図１の実施形態よりもさらに吸気導入部４０を指向するように曲管状に形成されている。第５壁寄りに設けられた分岐管２２３，２２４，２２５の開口端２３３，２３４，２３５は、図１で説明した実施形態と同様に、第２壁１２（図１参照）を指向している。かかる構成によって、第６壁側１６寄りの分岐管２２１、２２２の吸気量を増加させる一方、第５壁側１５寄りの分岐管２２３，２２４，２２５の吸気量を減少させて、分岐管ごとの吸気量のばらつきを低減する。

本発明は、変形例で説明した吸気装置２，３のように、種々の組み合わせが可能であり、これらの組み合わせの中から、複数ある分岐管に流入される吸気量の差を減少させる分岐管の構造を選択することができる。以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。

１ 吸気装置
１０ 吸気チャンバ
１１ 第１壁
１２ 第２壁
１３ 第３壁
１４ 第４壁
１５ 第５壁
１６ 第６壁
１７ 蓋体
１８ 吸入口
１９ 送出口
２０ 箱体
２１，２２，２３，２４，２５ 分岐管
３１，３２，３３，３４，３５ 開口端
４０ 吸気導入部
４１ 吸気送出部
５０ 吸気ダクト
６０ スロットルボディ
６１ スロットルバルブ
６２ スロットルボア

Claims (5)

1. 吸気チャンバと、気筒ごとに設けられ、開口端が前記吸気チャンバ内に突出する複数の分岐管と、を備えた内燃機関の吸気装置であって、
   前記吸気チャンバは、前記複数の分岐管が第１方向に並んで配列された第１壁と、この第１壁に対向する第２壁と、前記第１方向と直交する方向において前記第１壁と隣接し、前記第１方向に延びる第３壁と、この第３壁に対向する第４壁と、前記第１方向において前記第１壁と隣接し、前記第１方向と直交する方向に延びる第５壁と、この第５壁に対向する第６壁と、から構成される箱状に形成されており、
   前記第３壁には、吸気が前記第１方向と交わる方向に導入されて前記第５壁を指向するように構成された吸気導入部が設けられており、
   前記第６壁に最も近く設けられた第６壁側分岐管の開口端は、前記第６壁側分岐管以外の他の分岐管の開口端に比べて前記第２壁を指向する、ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記第６壁側分岐管の突出部は前記第２壁を指向した直管状に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記吸気導入部は、前記第６壁寄りに形成されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記複数の分岐管のうち前記直列方向の中央および前記中央から前記第５壁寄りに設けられた分岐管の開口端は、前記第５壁寄りの前記第３壁もしくは前記第２壁を指向している、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。
5. 前記第６壁側分岐管と、前記中央から前記第５壁寄りに設けられて最も前記中央に近い分岐管と、の間に設けられた分岐管の開口端は、前記吸気導入部を指向している、ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の内燃機関の吸気装置。

Images