JP6176144B2 - 内燃機関の吸気マニホルド - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッドの吸気ポートに接続される複数の支管を有する吸気マニホルドに関する。
この種の吸気マニホルドにおいては、各支管の下流端部に吸気通路の断面積を変更するバルブが設けられたものがある（特許文献１参照）。同文献に記載の吸気マニホルドによれば、バルブの開度を変更して吸気通路の断面積を変更することで、燃焼室内にタンブル流を発生させることができる。こうした吸気マニホルドは耐熱性の樹脂によって形成されることが多い。
特開２００９―２２１８号公報
ところで、機関運転時にはシリンダヘッドが高温となるため、吸気マニホルドにはシリンダヘッドからの熱が伝わり、支管が熱膨張することとなる。そのため、吸気通路の断面積を変更するバルブが支管の下流端部に設けられている吸気マニホルドにおいては、支管が熱膨張した際に支管の内壁とバルブとが干渉するおそれがある。そこで、従来、支管の内壁とバルブとの干渉を回避するために、これらの間の隙間が余裕をもって大きく形成されている。しかしながら、この場合には、支管の温度が低く、同支管がそれほど熱膨張していない状態においては、支管の内壁とバルブとの間の隙間が大きくなる。そのため、バルブの閉成時においても前記隙間を通じて吸気が漏れやすくなり、吸気の流れを好適に変更することができなくなることで、所望のタンブル流を得ることができないおそれがある。
本発明の目的は、吸気の流れを効果的に変更することができる内燃機関の吸気マニホルドを提供することにある。
上記目的を達成するための内燃機関の吸気マニホルドは、シリンダヘッドの吸気ポートに接続される複数の支管を有する。前記支管は、吸気通路の断面積を変更するバルブを備えるとともに前記吸気ポートに接続されるバルブケースと、同バルブケースの上流端に接合された支管本体とを有し、互いに隣接する前記支管本体の下流端部の間には同下流端部の各々を連結する連結部が設けられ、互いに隣接する前記バルブケースの間には同バルブケースの各々を連結するケース連結部が設けられ、前記連結部は前記ケース連結部の同連結部に対向する端面から間隔をおいて設けられている、
支管本体とシリンダヘッドとの間にはバルブケースが介在しているため、シリンダヘッドから熱が伝わった場合、支管本体の温度はバルブケースの温度よりも低くなる。
上記構成によれば、互いに隣接する支管本体の下流端部の間が連結部によって連結されているため、支管本体の下流端部の各々が熱膨張により変形することが制限される。そして、このように支管本体の下流端部の各々の変形が制限されることによって、これら支管本体に接合されたバルブケースの変形が制限されることとなる。従って、バルブケースとバルブとの干渉を回避しつつバルブケースの内壁とバルブとの間の隙間を小さくすることが可能となる。よって、同隙間を通じて吸気が漏れることを抑制することができる。
本発明によれば、吸気の流れを効果的に変更することができる。
一実施形態の吸気マニホルドについて、支管の下流端部の側面構造を示す側面図。 同実施形態の吸気マニホルドについて、支管の下流端部の断面構造を示す断面図。 図２の３−３線に沿った断面構造を示す断面図。
以下、図１〜図３を参照して、本発明を直列型３気筒内燃機関の吸気マニホルドとして具体化した一実施形態について説明する。なお、本実施形態においては、吸気流れ方向の上流側及び下流側を単に上流側及び下流側とそれぞれ略称する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の吸気マニホルドのマニホルド本体１０は、全体が例えばポリアミド樹脂などの耐熱性の合成樹脂により形成されている。マニホルド本体１０には、サージタンクと、同サージタンクから分岐して延びる支管１２とが設けられている。
図２及び図３に示すように、各支管１２の先端は内燃機関のシリンダヘッド４０の各吸気ポート４１に接続される。
前記サージタンクの上流側には、図示しないエアクリーナによって濾過された吸気をサージタンク内に送るための図示しないダクトが接続される。そして、サージタンク内の吸気が、各支管１２及び吸気ポート４１を介して燃焼室内に供給される。
図１〜図３に示すように、各支管１２は、マニホルド本体１０の一部である支管本体１３と、同支管本体１３の下流側に設けられたバルブケース２１とを有している。バルブケース２１は、マニホルド本体１０と同じ材質であるポリアミド樹脂などの耐熱性の合成樹脂により形成されている。
図１及び図２に示すように、互いに隣接するバルブケース２１の間には、バルブケース２１の各々を連結するケース連結部２８が一体形成されている。
バルブケース２１の下流端部及びケース連結部２８には、下流側フランジ２３が一体形成されている。下流側フランジ２３に形成された図示しない透孔にボルトを挿通することにより、吸気マニホルドがシリンダヘッド４０に固定される。
バルブケース２１の上流端部の外周縁には、上流側フランジ２２が形成されている。また、支管本体１３の下流端部の外周縁には、バルブケース２１の上流側フランジ２２に対応するフランジ１４が形成されている。
図３に拡大して示すように、前記上流側フランジ２２の上面には、溶着代となる突条２２ａが形成されている。また、フランジ１４の下面には、溶着代となる突条１４ａが形成されている。突条１４ａの溶着代の幅は突条２２ａの溶着代の幅よりも小さくされている。また、フランジ１４の下面には、突条１４ａの内周側及び外周側にそれぞれ間隔をおいて位置する内周側突条１４ｂ及び外周側突条１４ｃが形成されており、突条１４ａと内周側突条１４ｂ及び外周側突条１４ｃとの間には溝１４ｄ，１４ｅが形成されている。
そして、バルブケース２１の突条２２ａと支管本体１３の突条１４ａとが振動溶着により互いに接合されている。
また、図１及び図２に示すように、互いに隣接する支管本体１３のフランジ１４の間には、同フランジ１４の各々を連結する連結部１５が一体形成されている。この連結部１５は、支管本体１３の下流端面に沿う平板状をなしている。従って、支管本体１３における連結部１５との連結位置よりも上流側において互いに隣接する同支管本体１３の間には間隙１６が形成されている。
図３に示すように、バルブケース２１には同バルブケース２１の内部の通路を区画する隔壁２５が形成されている。そして、この隔壁２５によって、バルブケース２１の内部の通路が主流路２６と副流路２７とに区画されている。副流路２７の断面積は主流路２６の断面積よりも小さく設定されている。
図２及び図３に示すように、各バルブケース２１の内部には、吸気の流れを変更すべく吸気通路の断面積を変更可能な制御バルブ３０が組み付けられている。図２に示すように、各バルブケース２１及びケース連結部２８には、共通のバルブシャフト３１が貫通された状態で回転可能に支持されている。また、図１及び図２に示すように、前記連結部１５は、ケース連結部２８の上方においてその端面２８ａから間隔をおいて位置している。従って、連結部１５とケース連結部２８の端面２８ａとの間には空間２９が形成されている。
図３に示すように、バルブシャフト３１には、主流路２６を開閉可能な板状のバルブ本体３２が固定されている。また、図１に示すように、バルブシャフト３１の一端には、モータなどのアクチュエータ３３が連結されている。
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態の吸気マニホルドによれば、アクチュエータ３３によってバルブシャフト３１が回転されることにより、図３に実線及び二点鎖線で示すように、バルブ本体３２が主流路２６を開放する位置及び閉鎖する位置に切り換えられる。従って、吸気の流量が少ない機関運転状態においてバルブ本体３２によって主流路２６が閉鎖されることにより、吸気の大部分が副流路２７を流れるようになることで、燃焼室内に有効なタンブル流が発生する。
支管本体１３とシリンダヘッド４０との間にはバルブケース２１が介在しているため、高温のシリンダヘッド４０から熱が伝わった場合であっても、支管本体１３の温度はバルブケース２１の温度よりも低くなる。
本実施形態の吸気マニホルドによれば、互いに隣接する支管本体１３のフランジ１４の間が連結部１５によって連結されているため、支管本体１３の各々が熱膨張により変形することが制限される。そして、このように支管本体１３の各々の熱膨張による変形が制限されることによって、これら支管本体１３に接合されたバルブケース２１が図１及び図２の左右方向に変形することが制限されることとなる。従って、バルブケース２１と制御バルブ３０のバルブ本体３２との干渉を回避しつつバルブケース２１の内壁とバルブ本体３２との間の隙間を小さくすることが可能となる。よって、同隙間を通じて吸気が漏れることを抑制することができる。
以上説明した本実施形態に係る内燃機関の吸気マニホルドによれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）内燃機関の吸気マニホルドの支管１２は、吸気通路の断面積を変更する制御バルブ３０を備えるとともに吸気ポート４１に接続されるバルブケース２１と、同バルブケース２１の上流端に接合された支管本体１３とを有する。互いに隣接する支管本体１３の下流端部のフランジ１４の間には同フランジ１４の各々を連結する連結部１５が設けられている。
こうした構成によれば、前述したようにバルブケース２１の変形を制限することができるため、吸気の流れを効果的に変更することができ、燃焼室内におけるタンブル流の流速を高めることができる。
（２）連結部１５は支管本体１３の下流端部に設けられたフランジ１４のみに連結されている。すなわち、支管本体１３における連結部１５との連結位置よりも上流側において互いに隣接する同支管本体１３の間には間隙１６が形成されている。このため、連結部１５の体格を小さくすることができ、連結部１５の追加に伴う重量増加を最小限に抑えることができる。
（３）互いに隣接するバルブケース２１の間には同バルブケース２１の各々を連結するケース連結部２８が設けられ、連結部１５は同連結部１５に対向するケース連結部２８の端面２８ａから間隔をおいて設けられている。
こうした構成によれば、連結部１５とケース連結部２８の端面２８ａとの間に空間２９が形成されるため、ケース連結部２８から連結部１５に熱が直接伝わることがない。また、上記空間２９によって連結部１５とケース連結部２８との間に通気が確保されることで連結部１５の冷却が図られることとなる。このため、連結部１５の熱膨張による変形を効果的に制限することができる。従って、互いに隣接する支管本体１３が熱膨張により変形することを制限することができる。
（４）支管本体１３の突条１４ａの溶着代の幅がバルブケース２１の突条２２ａの溶着代の幅よりも小さくされている。このため、シリンダヘッド４０からの熱がバルブケース２１の突条２２ａを介して支管本体１３の突条１４ａへ移動することを抑制することができ、支管本体１３、ひいては連結部１５の温度上昇を抑制してこれらの熱膨張による変形を制限することができる。
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・連結部１５に放熱のための孔やフィンを形成してもよい。
・連結部１５をフランジ１４の上流側まで延設してもよい。
・互いに隣接する支管本体１３の間に間隙が存在しないように連結部１５を設けることもできる。
・連結部１５をケース連結部２８の端面２８ａに当接させてもよい。
・例えばヒータによる熱溶着やレーザ溶着などの振動溶着以外の溶着方法によってバルブケース２１と支管本体１３とを接合させてもよい。
・バルブケース２１と支管本体１３とを接着により接合させてもよい。
・バルブケース２１の隔壁２５を省略することもできる。
・前後方向に隣接する２つのバルブケース２１を１つずつに分割して構成することもできる。
・２気筒の内燃機関や４気筒以上の内燃機関に対して本発明を適用することもできる。
・Ｖ型内燃機関や水平対向型内燃機関の吸気マニホルドに対して本発明を適用することもできる。
１０…マニホルド本体、１２…支管、１３…支管本体、１４…フランジ（支管本体の下流端）、１４ａ…突条、１４ｂ…内周側突条、１４ｃ…外周側突条、１４ｄ，１４ｅ…溝、１５…連結部、１６…間隙、２１…バルブケース、２２…上流側フランジ（バルブケースの上流端）、２２ａ…突条、２３…下流側フランジ、２３ａ…透孔、２５…隔壁、２６…主流路、２７…副流路、２８…連結部、２８ａ…端面、２９…空間、３０…制御バルブ、３１…バルブシャフト、３２…バルブ本体、３３…アクチュエータ、４０…シリンダヘッド、４１…吸気ポート。

Claims (2)

  1. シリンダヘッドの吸気ポートに接続される複数の支管を有する内燃機関の吸気マニホルドにおいて、
    前記支管は、吸気通路の断面積を変更するバルブを備えるとともに前記吸気ポートに接続されるバルブケースと、同バルブケースの上流端に接合された支管本体とを有し、
    互いに隣接する前記支管本体の下流端部の間には同下流端部の各々を連結する連結部が設けられ、
    互いに隣接する前記バルブケースの間には同バルブケースの各々を連結するケース連結部が設けられ、
    前記連結部は前記ケース連結部の同連結部に対向する端面から間隔をおいて設けられている、
    内燃機関の吸気マニホルド。
  2. 前記支管本体における前記連結部との連結位置よりも上流側において互いに隣接する同支管本体の間には間隙が形成されている、
    請求項１に記載の内燃機関の吸気マニホルド。
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