JP6324298B2 - 吸気マニホルド - Google Patents

Description

この発明は、多気筒エンジンに設けられ、吸気通路を流れる吸気を各気筒へ分配するように構成した吸気マニホルドに関する。

従来から、この種の吸気マニホルドは周知であり、一つの吸気入口から吸気が流入するサージタンクと、そのサージタンクからエンジンの各気筒へ吸気を分配するために複数に分岐した分岐管とを備える。各分岐管の先端には、各気筒へ吸気が流出する吸気出口が設けられる。一般に吸気マニホルドに要求される機能の一つとして、各気筒へ吸気を均一に分配することがある。ここで、サージタンクの吸気入口から各分岐管の吸気出口までの流路長及び流路形状が各分岐管の間で同じであるほど、吸気マニホルドを介して各気筒へ分配される吸気が均一なものとなる。そのために、例えば４気筒エンジンにおいては、サージタンクの吸気入口をサージタンクの長手方向における中央部に配置し、その吸気入口を中心に左右に２つずつの分岐管を配置するのが理想的な構成となる。

しかしながら、エンジンに要求される各種条件によっては、サージタンクの中央部に吸気入口を配置することが難しく、サージタンクの長手方向の片端に片寄るかたちで吸気入口を配置しなければならない場合がある。下記の特許文献１には、この種の片寄りタイプの吸気マニホルドが記載されている。このような片寄りタイプの吸気マニホルドでは、サージタンク（インダクションチャンバ）の吸気入口に近い分岐管に比べ、吸気入口から分岐管が遠くなるほど、吸気入口から吸気出口までの流路長が長くなる。このため、分岐管が吸気入口から遠のくほど、その分岐管に係る吸気抵抗が増し、その分岐管を流れる吸気量が減少する。この結果、エンジンの各気筒へ吸気を均一に分配することが難しくなり、各気筒で燃料の燃焼が不均一になるおそれがある。

ここで、特許文献１の吸気マニホルドには、吸気抵抗を増加させることなく、エンジンで要求される吸気量を確保するために、サージタンクには、吸気入口から最も遠い分岐管に隣接して、サージタンクに連通する補助チャンバが設けられる。の補助チャンバによりサージタンクの容積を拡大して、サージタンクから各気筒へ分配する吸気量を増大させるようになっている。

特開平６−４２４１９号公報

ところが、特許文献１に記載の吸気マニホルドでは、補助チャンバによってサージタンクの容積を拡大できるものの、特に、吸気入口から最も遠い分岐管について、そこを流れる吸気を増大させることができず、複数の分岐管の間でそれらを流れる吸気の均一化を図ることができなかった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、サージタンクの吸気入口から最も遠い分岐管について、そこを流れる吸気量を増大させ、複数の分岐管の間でそれらを流れる吸気量の均一化を図ることを可能とした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に、請求項１に記載の発明は、長手方向の両端にそれぞれ第１端と第２端を有するサージタンクと、サージタンクの第１端の側に片寄って配置され、サージタンクへ吸気を流入させるための一つの吸気入口と、サージタンクの長手方向に沿って並列に配置され、サージタンクからエンジンの複数の気筒へ吸気を分配するための複数の分岐管と、サージタンクには、各分岐管の入口が形成され、各分岐管の先端には吸気を流出させるための吸気出口が形成されることとを備えた吸気マニホルドにおいて、サージタンクの第２端であって、吸気入口から最も離れた最遠の分岐管に隣接する位置に、最遠の分岐管への吸気の流れを促進するために、サージタンクに連通する副室を設け、最遠の分岐管の入口直前において、吸気入口からの吸気の流れと副室からの吸気の流れとが合流するように、最遠の分岐管と副室とを横並びに配置し、副室は、サージタンクの第２端からサージタンクの長手方向に延びる部分と、延びる部分から最遠の分岐管が伸びる方向へ延伸する部分とを含み、サージタンクの中の圧力を検出するための圧力センサを、副室の延伸する部分に設けたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、エンジンに組み付けられた吸気マニホルドは、エンジンが運転されることにより、サージタンクへ吸気入口から吸気が流入する。そして、各分岐管には、それら分岐管に対応する気筒が吸気行程となるときに、サージタンクから分岐管の入口を通じて吸気が流れ、吸気出口から対応する気筒へ吸気が流出して分配される。ここで、サージタンクに流入する吸気の一部は、副室へも流れ込む。そして、副室に隣接する最遠の分岐管に吸気が流れるときには、副室に一旦流れ込んだ吸気が方向を反転して最遠の分岐管へ流れることになる。また、最遠の分岐管の入口直前において、吸気入口からの吸気の流れと副室からの吸気の流れとが合流するので、最遠の分岐管の中の吸気分布の偏りが減少する。副室が、最遠の分岐管が伸びる方向へ延伸して形成されるので、サージタンクの長手方向へ副室の寸法を拡大することなく副室の容積が拡大される。更に、副室では、サージタンクに比べ吸気脈動の影響が小さく、圧力センサで検出される圧力の変動が少なくなる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、吸気入口の中心と副室の中心とを略同一平面上に配置し、サージタンクの第２端の全域に副室の開口を形成したことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、吸気入口の中心と副室の中心とが略同一平面上に配置され、サージタンクの第２端の全域が副室の開口となるので、吸気入口から副室への吸気の流れが円滑となる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、サージタンクの長手方向と直交する断面積が、吸気入口が位置する側から副室が位置する側へ向けて漸減するように、サージタンクを形成したことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、サージタンクの長手方向と直交する断面積が、吸気入口が位置する側から副室が位置する側へ向けて漸減するので、吸気入口から副室へ向かって流れる吸気の流速が増す。

請求項１に記載の発明によれば、サージタンクの吸気入口から最も離れた最遠の分岐管を流れる吸気量を増大させることができ、複数の分岐管の間でそれらを流れる吸気量の均一化を図ることができる。また、副室をサージタンクの長手方向へ大型化させることなく副室から最遠の分岐管へ流れる吸気量を更に増大させることができる。更に、圧力センサによるサージタンクの圧力の検出精度を向上させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、吸気入口から副室へ吸気を効率よく流すことができ、副室から最遠の分岐管へより多くの吸気を流すことができ、その意味で副室を小型化することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、吸気入口から最遠の分岐管及び副室へ流れる吸気量を増大させることができ、副室から最遠の分岐管へ流れる吸気量を更に増大させることができる。

一実施形態に係り、吸気マニホルドを含む吸気マニホルドアッセンブリを示す側面図。 一実施形態に係り、吸気マニホルドアッセンブリを示す図１の平面図。 一実施形態に係り、吸気マニホルドアッセンブリを示す図１の底面図。 一実施形態に係り、吸気マニホルドアッセンブリを示す図２のＡ−Ａ線断面図。 一実施形態に係り、吸気マニホルドを分解して示す側面図。 一実施形態に係り、ロアケースを示す図５の平面図。 一実施形態に係り、アッパケースを示す図５の底面図。 一実施形態に係り、吸気マニホルドを示す平面視的な輪郭図。 従来例に係り、吸気マニホルドを示す平面視的な輪郭図。 一実施形態に係り、４気筒エンジンの吸気行程で各気筒に流れる吸気の流量の違いを従来例と対比して示すグラフ。

以下、本発明の吸気マニホルドを具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態の吸気マニホルド１を含む吸気マニホルドアッセンブリ２を側面図により示す。図１において、左側を吸気マニホルドアッセンブリ２の「前側」、右側を同アッセンブリ２の「後側」と定義する。図２に、吸気マニホルドアッセンブリ２を図１の平面図により示す。図３に、吸気マニホルドアッセンブリ２を図１の底面図により示す。図４に、吸気マニホルドアッセンブリ２を、図２のＡ−Ａ線断面図により示す。図１〜図３に示すように、吸気マニホルドアッセンブリ２は、樹脂製の吸気マニホルド１に対し、スロットル装置３、ＥＧＲバルブ４及び圧力センサ５が一体的に組付けられて構成される。吸気マニホルド１は、サージタンク１１と、複数（この実施形態では４つ）の分岐管１２，１３，１４，１５とを備える。スロットル装置３は、吸気通路から吸気マニホルド１へ流れる吸気量を調節するためのものであり、スロットル弁を内蔵し、そのスロットル弁の開度を検出するスロットルセンサ６を備える。スロットル装置３は、ワイヤを介して操作手段（共に図示略）に連結され、運転者により操作手段が操作されることで開閉される。ＥＧＲバルブ４は、吸気マニホルド１へ流れるＥＧＲガス量を調節するためのものであり、モータにより駆動される弁体を内蔵する。圧力センサ５は、サージタンク１１の中の圧力を検出するためのものである。

図５に、吸気マニホルド１を分解して側面図により示す。図５に示すように、吸気マニホルド１は、それぞれ樹脂よりなる上側のアッパケース２１と、下側のロアケース２２とを互いに接合することにより形成される。図６に、ロアケース２２を図５の平面図により示す。図７に、アッパケース２１を図５の底面図により示す。図６、図７に示すように、ロアケース２２の上面外周、アッパケース２１の底面外周には、それぞれ両ケース２２，２１を互いに接合するための接合代２２ａ，２１ａが形成される。

図１〜図７に示すように、サージタンク１１は、その長手方向（図２の上下方向）の両端のそれぞれに第１端１１ａと第２端１１ｂを有する。サージタンク１１には、同タンク１１へ吸気を流入させるための一つの吸気入口１１ｃ（図６参照）が、第１端１１ａの側に片寄って配置される。この吸気入口１１ｃは、サージタンク１１の前側に配置される。その吸気入口１１ｃには、サージタンク１１から前方へ突出する短筒状の連結管１６が形成される。この連結管１６にスロットル装置３が取り付けられる。４つの分岐管１２〜１５は、サージタンク１１からエンジンの４つの気筒へ吸気を分配するためのものであり、サージタンク１１の後側においてその長手方向に沿って並列（横並び）に配置される。図４に示すように、サージタンク１１の後側には、各分岐管１２〜１５の入口１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａが形成される。図３及び図６に示すように、各分岐管１２〜１５の先端には、吸気を流出させるための吸気出口１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂが形成される。

図１〜図７に示すように、サージタンク１１の後側に並列に配置される４つの分岐管１２〜１５のうち、サージタンク１１の第２端１１ｂに最も近い分岐管１５は、サージタンク１１の吸気入口１１ｃから最も離れた最遠の分岐管１５となっている。この最遠の分岐管１５に隣接する位置には、その分岐管１５への吸気の流れを促進するために、サージタンク１１に連通する副室１７が設けられる。

この実施形態では、最遠の分岐管１５の入口１５ａの直前において、吸気入口１１ｃからの吸気の流れと副室１７からの吸気の流れとが合流するように、図４に示すように、最遠の分岐管１５と副室１７とが横並び（並列）に配置される。

また、この実施形態では、図６に示すように、吸気入口１１ｃの中心Ｃ１と副室１７の中心Ｃ２とが、略同一平面上に配置さ、サージタンク１１の第２端１１ｂの全域に副室１７の開口１７ａが形成される。これにより、吸気入口１１ｃからサージタンク１１に流入する吸気は、その流れがサージタンク１１の中で、図４における上下方向へ屈折することなく、副室１７へ向けてほぼ直線的に円滑に流れるようになっている。

また、この実施形態では、図２、図３、図６及び図７に示すように、副室１７は、最遠の分岐管１５が伸びる方向（図６の矢印Ｙの方向：後方）へ延伸して形成される。また、図７に示すように、アッパケース２１の副室１７を構成する部分には、圧力センサ５を取り付けるための取付口２１ｂが形成される。これにより、図１、図２に示すように、圧力センサ５が副室１７に設けられる。

また、この実施形態では、図２に示すように、サージタンク１１は、その平面視が第１端１１ａから第２端１１ｂへ向けて徐々に幅が狭くなる略三角形状をなす。すなわち、サージタンク１１の長手方向（図２の矢印Ｘの方向。）と直交するサージタンク１１の断面積は、吸気入口１１ｃが位置する側から副室１７が位置する側へ向けて漸減するように、サージタンク１１が平面視で略三角形状に形成される。

以上説明したこの実施形態の吸気マニホルド１によれば、次のような作用効果を有する。すなわち、エンジンに組み付けられた吸気マニホルド１は、エンジンが運転されることにより、サージタンク１１へ吸気入口１１ｃから吸気が流入する。そして、各分岐管１２〜１５には、それら分岐管１２〜１５に対応するエンジンの気筒が吸気行程となるときに、サージタンク１１から各分岐管１２〜１５の入口１２ａ〜１５ａを通じて吸気が流れ、各吸気出口１２ｂ〜１５ｂから対応する気筒へ吸気が流出して分配される。ここで、サージタンク１１に流入する吸気の一部は、副室１７へも流れ込む。そして、副室１７に隣接する最遠の分岐管１５に吸気が流れるときには、副室１７に一旦流れ込んだ吸気が方向を反転して最遠の分岐管１５へ流れることになる。このため、サージタンク１１の吸気入口１１ｃから最も離れた最遠の分岐管１５を流れる吸気量を増大させることができ、複数の分岐管１２〜１５の間でそれらを流れる吸気量の均一化を図ることができる。

図８に、この実施形態の吸気マニホルド１を平面視的な輪郭図により示す。図９に、従来例の吸気マニホルド３０を平面視的な輪郭図により示す。この吸気マニホルド１がエンジンに取り付けられた状態で、最遠の分岐管１５に対応する気筒が吸気行程になると、吸気入口１１ｃからサージタンク１１に流入する吸気は、図８に太線矢印で示すように、最遠の分岐管１５の入口１５ａへ向けて流れる。また、吸気入口１１ｃからサージタンク１１に流入する吸気の一部は、図８に破線矢印で示すように、副室１７に一旦流れ込んで方向を反転し、最遠の分岐管１５の入口へ向けて流れる。これに対し、従来例の吸気マニホルド３０は、吸気行程で吸気入口３１ａからサージタンク３１に流入する吸気は、図９に太線矢印で示すように、最遠の分岐管３５へ向けて流れるだけである。

図１０に、４気筒エンジンの吸気行程で各気筒＃１，＃２，＃３，＃４に流れる吸気の流量の違いを従来例と対比してグラフにより示す。図１０において、ハッチングで示す棒グラフは、副室のない従来例の吸気マニホルド３０を使用した場合を示し、白抜きで示す棒グラフは、副室１７のある本実施形態の吸気マニホルド１を使用した場合を示す。図１０において、第１の気筒＃１は、図８及び図９の吸気入口１１ｃ，３１ａに最も近い分岐管１２，３２から吸気を吸入し、第２の気筒＃２は、図８及び図９の分岐管１３，３３から吸気を吸入し、第３の気筒＃３は、図８及び図９の分岐管１４，３４から吸気を吸入し、第４の気筒＃４は、図８及び図９の最遠の分岐管１５，３５から吸気を吸入する。図１０からわかるように、従来例では、第４の気筒＃４で流量が最も少なく、第３の気筒＃３、第２の気筒＃２及び第１の気筒＃１の順に流量が多くなる。第４の気筒＃４の流量は、第１の気筒＃１のそれの半分程度と少ない。これに対し、本実施形態では、第１及び第２の気筒＃１，＃２の流量は従来例のそれと同じだが、第４の気筒＃４の流量が増えて第２の気筒＃２の流量とほぼ同じであることがわかる。これは、最遠の分岐管１５に隣接して副室１７を設けた効果と考えられる。また、第３の気筒＃３の流量は、第４の気筒＃４の流量よりやや少ないが、従来例よりも流量が増加したことがわかる。副室１７の効果が最遠の分岐管１５の隣の分岐管１４にも波及したことがわかる。

この実施形態では、図８に太線矢印と破線矢印で示すように、最遠の分岐管１５の入口１５ａの直前において、吸気入口１１ｃからの吸気の流れと副室１７からの吸気の流れとが合流するので、最遠の分岐管１５の中の吸気分布の偏りが減少する。この意味でも、最遠の分岐管１５を流れる吸気量を更に増大させることができる。

この実施形態では、吸気入口１１ｃの中心と副室１７の中心とが略同一平面上に配置され、サージタンク１１の第２端１１ｂの全域が副室１７の開口１７ａとなるので、吸気入口１１ｃから副室１７への吸気の流れが円滑となる。このため、吸気入口１１ｃから副室１７へ吸気を効率よく流すことができ、副室１７から最遠の分岐管１５へより多くの吸気を流すことができ、その意味で副室１７を小型化することができる。

この実施形態では、副室１７が、最遠の分岐管１５が伸びる方向へ延伸して形成されるので、サージタンク１１の長手方向へ副室１７の寸法を拡大することなく副室の容積が拡大される。このため、副室１７をサージタンク１１の長手方向へ大型化させることなく副室１７から最遠の分岐管１５へ流れる吸気量を更に増大させることができる。

この実施形態では、サージタンク１１の長手方向と直交する断面積が、吸気入口１１ｃが位置する側から副室１７が位置する側へ向けて漸減するので、吸気入口１１ｃから副室１７へ向かって流れる吸気の流速が増す。この意味で、吸気入口１１ｃから最遠の分岐管１５及び副室１７へ流れる吸気量を増大させることができ、副室１７から最遠の分岐管１へ流れる吸気量を更に増大させることができる。

この実施形態で、副室１７では、サージタンク１１に比べ吸気脈動の影響が小さく、圧力センサ５で検出される圧力の変動が少なくなる。このため、圧力センサ５によるサージタンク１１の圧力の検出精度を向上させることができる。

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することができる。

例えば、前記実施形態では、４気筒のエンジンに合わせて４つの分岐管１２〜１５を備えた吸気マニホルド１に本発明を具体化したが、分岐管の数をエンジンの気筒数に合わせて４以外の数に変更することができる。

また、前記実施形態において、サージタンク１１に副室１７を設ける構成以外の限定的な構成を適宜省略することもできる。

この発明は、車両用エンジンや船舶用エンジンの吸気系に利用することができる。

１ 吸気マニホルド
５ 圧力センサ
１１ サージタンク
１１ａ 第１端
１１ｂ 第２端
１１ｃ 吸気入口
１２ 分岐管
１２ａ 入口
１２ｂ 吸気出口
１３ 分岐管
１３ａ 入口
１３ｂ 吸気出口
１４ 分岐管
１４ａ 入口
１４ｂ 吸気出口
１５ 最遠の分岐管
１５ａ 入口
１５ｂ 吸気出口
１７ 副室
２１ｂ 取付孔

Claims (3)

1. 長手方向の両端にそれぞれ第１端と第２端を有するサージタンクと、
   前記サージタンクの前記第１端の側に片寄って配置され、前記サージタンクへ吸気を流入させるための一つの吸気入口と、
   前記サージタンクの長手方向に沿って並列に配置され、前記サージタンクからエンジンの複数の気筒へ吸気を分配するための複数の分岐管と、
   前記サージタンクには、前記各分岐管の入口が形成され、前記各分岐管の先端には吸気を流出させるための吸気出口が形成されることと
   を備えた吸気マニホルドにおいて、
   前記サージタンクの前記第２端であって、前記吸気入口から最も離れた最遠の分岐管に隣接する位置に、前記最遠の分岐管への吸気の流れを促進するために、前記サージタンクに連通する副室を設け、
   前記最遠の分岐管の入口直前において、前記吸気入口からの吸気の流れと前記副室からの吸気の流れとが合流するように、前記最遠の分岐管と前記副室とを横並びに配置し、
   前記副室は、前記サージタンクの前記第２端から前記サージタンクの長手方向に延びる部分と、前記延びる部分から前記最遠の分岐管が伸びる方向へ延伸する部分とを含み、
   前記サージタンクの中の圧力を検出するための圧力センサを、前記副室の前記延伸する部分に設けた
   ことを特徴とする吸気マニホルド。
2. 前記吸気入口の中心と前記副室の中心とを略同一平面上に配置し、前記サージタンクの前記第２端の全域に前記副室の開口を形成したことを特徴とする請求項１に記載の吸気マニホルド。
3. 前記サージタンクの前記長手方向と直交する断面積が、前記吸気入口が位置する側から前記副室が位置する側へ向けて漸減するように、前記サージタンクを形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の吸気マニホルド。

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