JP6350256B2

JP6350256B2 - エンジンの吸気装置

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Publication number: JP6350256B2
Application number: JP2014253717A
Authority: JP
Inventors: 章福島
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2018-07-04
Anticipated expiration: 2034-12-16
Also published as: CN105697203A; JP2016113970A; DE102015225186A1; CN105697203B

Description

本発明は、エンジンの吸気装置に関し、特に、複数の気筒に空気を供給する分岐管を備えるエンジンの吸気装置に関する。

自動車等の車両に搭載されるエンジンには、気筒に空気を送り込むための吸気装置が設けられている。一般に、３気筒エンジン等の多気筒エンジンの吸気装置は、１本の吸気導入管と複数の分岐管とをサージタンクを介して接続したものから構成され、吸気導入管に導入された吸気は、サージタンクおよび分岐管を通過するに従って進行方向を変える。

この種のエンジンの吸気装置において、サージタンクや分岐管の形状によっては、吸気の進行方向が急激に変更されることで通気抵抗が大きくなり、エンジンの出力が低下してしまう。

これに対し、従来のこの種のエンジンの吸気装置としては特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のエンジンの吸気装置は、吸気の供給方向の最も上流側に位置するサージタンク（チャンバ）の壁部と分岐管との間に、吸気の供給方向に沿う案内壁を設けている。これにより、特許文献１に記載のものは、サージタンクに供給された吸気が、案内壁に沿って流れる間に流速が低下し、その後、最も上流側に位置する分岐管に流れ込むので、吸気が分岐管に流れ込むときの通気抵抗を低減できる。

また、従来の吸気装置としては特許文献２に記載されたものが知られている。特許文献２に記載のエンジンの吸気装置は、サージタンクの内壁に吸気誘導面を形成し、この吸気誘導面によりサージタンク内の空気を分岐管に案内することで、吸気の通気抵抗を低減している。

特開２０１１−７４８６２号公報特開２０１２−９７５６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、全ての分岐管に対する通気抵抗の低減および吸気分配量の均等化について考慮されていないので、吸気装置全体での通気抵抗を十分に低減することができず、また、各分岐管に均等に空気を分配することができないという問題があった。

また、特許文献２に記載のものは、分岐管がサージタンクからエンジンに向って複雑なＳ字を描いて延びているので、分岐管における吸気の通気抵抗を低減することができないという問題があった。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、吸気の通気抵抗を低減しつつ複数の分岐管に均等に空気を分配し、エンジンの出力性能を向上させることができるエンジンの吸気装置を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の態様は、複数の気筒を有するエンジンの気筒列方向に延びるサージタンクと、前記サージタンクの底面部から下方へ延びた後、前記サージタンクの前記エンジンとは反対側の側面部と前記サージタンクの上面部とを順次囲むように湾曲して前記複数の気筒にそれぞれ連結される複数の分岐管と、前記複数の分岐管の配列方向で一端部に位置する一端側分岐管の側方を通過して前記サージタンクの上部に連結される吸気導入管と、を備えるエンジンの吸気装置において、前記複数の分岐管を、その吸気流れ方向下流側端部から吸気流れ方向上流側端部に向うに連れて前記気筒列方向における位置が前記吸気導入管に近づくよう螺旋形状に形成し、前記吸気導入管に、前記サージタンクの斜め上方から該サージタンクの上面部に連結される通路部を設け、かつ、前記通路部の上面部を前記サージタンクの内側に延長した第１仮想平面を描出した場合、前記複数の分岐管の配列方向で他端部に位置する他端側分岐管の吸気流れ方向上流側端部に前記第１仮想平面が達するよう、前記通路部の上面部を傾斜させたものから構成されている。

このように上記の第１の態様によれば、複数の分岐管をその吸気流れ方向下流側端部から吸気流れ方向上流側端部に向うに連れて気筒列方向における位置が吸気導入管に近づくよう螺旋形状に形成したので、従来のエンジンの吸気装置と比較して、各分岐管の吸気流れ方向上流側端部を、気筒列方向において吸気導入管側に近接させることができる。

また、吸気導入管に、サージタンクの斜め上方からこのサージタンクの上面部に連結される通路部を設けたので、従来の吸気装置と比較して、吸気導入管からサージタンクに到る吸気経路の曲がりを減少させ、吸気経路における通気抵抗を低減できる。

さらに、通路部の上面部をサージタンクの内側に延長した第１仮想平面を描出した場合、複数の分岐管の配列方向で他端部に位置する他端側分岐管の吸気流れ方向上流側端部に第１仮想平面が達するよう、通路部の上面部を傾斜させたので、吸気導入管からサージタンクに導入された空気を、サージタンク内で通路部の上面部および第１仮想平面に沿って他端側分岐管の吸気流れ方向上流側端部に案内でき、複数の分岐管に均等に空気を分配することができる。

この結果、吸気の通気抵抗を低減しつつ複数の分岐管に均等に空気を分配し、エンジンの出力性能を向上させることができる。

図１は、本発明のエンジンの吸気装置の一実施形態を示す図であり、エンジンの吸気装置を備えるパワートレーンの上面図である。図２は、本発明のエンジンの吸気装置の一実施形態を示す図であり、エンジンの吸気装置を備えるパワートレーンの左側面図である。図３は、本発明のエンジンの吸気装置の一実施形態を示す図であり、エンジンの吸気装置を備えるパワートレーンの背面図である。図４は、本発明のエンジンの吸気装置の一実施形態を示す図であり、エンジンの吸気装置の斜視図である。図５は、本発明のエンジンの吸気装置の一実施形態を示す図であり、エンジンの吸気装置の背面図である。図６は、本発明のエンジンの吸気装置の一実施形態を示す図であり、エンジンの吸気装置の上面図である。図７は、本発明のエンジンの吸気装置の一実施形態を示す図であり、エンジンの吸気装置の正面図である。図８は、本発明のエンジンの吸気装置の一実施形態を示す図であり、エンジンの吸気装置の左側面図である。図９は、本発明のエンジンの吸気装置の一実施形態を示す図であり、図８のＩＸ−ＩＸ方向矢視断面図である。

以下、本発明に係るエンジンの吸気装置の実施形態について、図面を用いて説明する。図１から図９は、本発明に係る一実施形態のエンジンの吸気装置を示す図である。

まず、構成を説明する。図１において、車両１にはパワートレーン２が搭載されており、このパワートレーン２は、車両１のダッシュパネル１Ａの前方に横向きに搭載されている。ダッシュパネル１Ａは図示しない運転席の前方に設けられており、パワートレーン２が配置される空間と運転席とを仕切っている。

本実施形態では、車両１の運転席に着座した運転者から見た前後方向、左右方向、および上下方向と一致するように、図中で前後、左右、上下の方向を矢印で示している。

パワートレーン２は、エンジン３と変速機４とを含んで構成されており、エンジン３と変速機４とが一体化されている。パワートレーン２は、エンジン３で発生した駆動力を変速機４で変速して不図示の駆動輪に伝達している。また、変速機４はディファレンシャル装置４Ｂを備えており、このディファレンシャル装置４Ｂにより、駆動力を左右の駆動輪に差動回転可能に分配している。

エンジン３は、３つの気筒＃１、＃２、＃３が直列に配置された３気筒エンジンとして構成されており、気筒＃１、＃２、＃３の不図示のピストンが往復運動して発生した動力を、不図示のクランク軸により回転運動に変換している。エンジン３は、クランク軸が車両左右方向を向くように車両１に搭載されている。

変速機４は、エンジン３から伝達された駆動力を変速する不図示の変速機構を備えている。変速機４は、エンジン３の端部に連結された状態で、変速機構を構成する不図示の入力軸およびカウンタ軸が車両幅方向を向くように車両１に搭載されている。したがって、本実施形態の車両１は、エンジン３と変速機４からなるパワートレーン２が横置き配置されたＦＦ（Front Engine Front Drive）車両である。

図１から図３の何れかにおいて、エンジン３の左端部には、不図示のボルトで変速機４に締結されるフランジ部３Ａが形成されており、変速機４の右端部には、不図示のボルトでエンジン３に締結されるフランジ部４Ａが形成されている。エンジン３と変速機４は、これらフランジ部３Ａ、４Ａの接合面２Ａで接合されている。

接合面２Ａの近傍における変速機４の上方には、スロットルボディ５が設けられており、このスロットルボディ５は、図示しないエアフィルターを通って濾過された吸気が通過する。スロットルボディ５は、弁体５Ａを備えており、この弁体５Ａが開閉することで、通過する空気の量を調整する。

パワートレーン２の後方の上部には吸気装置２０が設けられている。吸気装置２０は、吸気導入管２１、サージタンク２４および複数の分岐管３１、３２、３３を備えており、吸気導入管２１に導入された空気をサージタンク２４に一時貯留し、この貯留した空気を分岐管３１、３２、３３により気筒＃１、＃２、＃３に分配している。

図１、図３に示すように、サージタンク２４は、シリンダヘッド３Ｂの後方の下部に配置されており、左右方向、すなわちエンジン３の気筒列方向に延びている。

図４〜図９の何れかに示すように、分岐管３１、３２、３３は、左右方向に等間隔で配列されている。分岐管３１、３２、３３の吸気流れ方向上流側端部３１Ａ、３２Ａ、３３Ａは、サージタンク２４の底面部２４Ｂ（図９参照）にそれぞれ接続されている。

分岐管３１は、複数の分岐管３１、３２、３３の配列方向で一端部、すなわち右方側端部に位置している。分岐管３１の吸気流れ方向上流側端部３１Ａは、変速機４のフランジ部４Ａの後方の上部において、サージタンク２４の底面部２４Ｂに接続されている。分岐管３１は本発明における一端側分岐管を構成する。

分岐管３３は、分岐管３１、３２、３３の配列方向で他端部、すなわち左方側端部に位置している。分岐管３３は本発明における他端側分岐管を構成する。

分岐管３１、３２、３３は、サージタンク２４の底面部２４Ｂから下方に向った後、サージタンク２４のエンジン３とは反対側の側面部２４Ｃとサージタンク２４の上面部２４Ａとを順次囲むように湾曲して、エンジン３の気筒＃１、＃２、＃３（図１参照）にそれぞれ連結されている。

また、分岐管３１、３２、３３は、その吸気流れ方向下流側端部３１Ｂ、３２Ｂ、３３Ｂから吸気流れ方向上流側端部３１Ａ、３２Ａ、３３Ａに向うに連れて気筒列方向における位置が吸気導入管２１に近づくよう螺旋形状に形成されている。

換言すると、分岐管３１、３２、３３は、サージタンク２４の底面部２４Ｂから下方に向った後、右方向に捩れつつ、上方、前方に順次進行方向を変えるように、螺旋状に湾曲している。

吸気導入管２１は、分岐管３１の側方を通過してサージタンク２４の上部に連結されている。吸気導入管２１は、通路部２２とフランジ部２３とを有している。通路部２２は、サージタンク２４の斜め上方からサージタンク２４の上面部２４Ａに連結されている。通路部２２は、吸気流れ方向下流に向って緩やかに断面積が広がっている。

通路部２２の後方側壁面には、ブレーキ用負圧孔４３とキャニスターパージ孔４４が設けられている。ブレーキ用負圧孔４３は、通路部２２で発生した負圧を図示しないブレーキの倍力装置に供給する。キャニスターパージ孔４４は、図示しないキャニスターから通路部２２にガソリン蒸気を導入する。

通路部２２の前方側壁面には、圧力センサ取付孔４１とＥＧＲ通路４２とが設けられている。圧力センサ取付孔４１には通路部２２の圧力を計測する図示しない圧力センサが取付けられている。圧力センサは、通路部２２の内面に形成された圧力センサ室４５に配置される。ＥＧＲ通路４２は、排気ガスを通路部２２に環流する。

フランジ部２３は、吸気導入管２１の吸気流れ方向上流側端部に設けられている。フランジ部２３にはスロットルボディ取付面２３Ａが形成されており、このスロットルボディ取付面２３Ａには、スロットルボディ５が取付けられている。スロットルボディ取付面２３Ａは、上方、すなわち気筒列方向と直交する方向に向けられている。

また、通路部２２の上面部２２Ａをサージタンク２４の内側に延長した第１仮想平面Ｖ１を描出した場合、複数の分岐管３１、３２、３３の配列方向で分岐管３３の吸気流れ方向上流側端部３３Ａに第１仮想平面Ｖ１が達するよう、通路部２２の上面部２２Ａを気筒列方向に対して傾斜させている。

通路部２２は、気筒列方向と直交する方向において通路部２２の上面部２２Ａに対向する下面部２２Ｂを有する。通路部２２の下面部２２Ｂは、分岐管３１の気筒列方向における最外側部の吸気流れ方向上流側端部３１Ｃに斜め上方から連結されている。

分岐管３１の吸気流れ方向上流側端部３１Ａおよび分岐管３３の吸気流れ方向上流側端部３３Ａを通る第２仮想平面Ｖ２を描出した場合、第２仮想平面Ｖ２が、通路部２２の上面部２２Ａと平行に近づく方向に気筒列方向に対して傾斜し、かつ、複数の分岐管３１、３２、３３の全ての吸気流れ方向上流側端部３１Ａ、３２Ａ、３３Ａが、第２仮想平面Ｖ２上に配置される。

次に作用を説明する。本実施形態の吸気装置２０は、図４〜図９の何れかに示すように、複数の分岐管３１、３２、３３を、その吸気流れ方向下流側端部３１Ｂ、３２Ｂ、３３Ｂから吸気流れ方向上流側端部３１Ａ、３２Ａ、３３Ａに向うに連れて気筒列方向における位置が吸気導入管２１に近づくよう螺旋形状に形成した。また、吸気導入管２１に、サージタンク２４の斜め上方からサージタンク２４の上面部に連結される通路部２２を設けた。

これに加え、通路部２２の上面部２２Ａをサージタンク２４の内側に延長した第１仮想平面Ｖ１を描出した場合、複数の分岐管３１、３２、３３の配列方向で他端部に位置する分岐管３３の吸気流れ方向上流側端部３３Ａに第１仮想平面Ｖ１が達するよう、通路部２２の上面部２２Ａを傾斜させた。

この構成により、複数の分岐管３１、３２、３３をその吸気流れ方向下流側端部３１Ｂ、３２Ｂ、３３Ｂから吸気流れ方向上流側端部３１Ａ、３２Ａ、３３Ａに向うに連れて気筒列方向における位置が吸気導入管２１に近づくよう螺旋形状に形成したので、各分岐管３１、３２、３３の吸気流れ方向上流側端部３１Ａ、３２Ａ、３３Ａを、気筒列方向において吸気導入管２１側に近接させることができる。

また、吸気導入管２１に、サージタンク２４の斜め上方からこのサージタンク２４の上面部２４Ａに連結される通路部２２を設けたので、吸気導入管２１からサージタンク２４に到る吸気経路の曲がりを減少させ、吸気経路における通気抵抗を低減できる。

さらに、通路部２２の上面部２２Ａをサージタンク２４の内側に延長した第１仮想平面Ｖ１を描出した場合、複数の分岐管３１、３２、３３の配列方向で他端部に位置する分岐管３３の吸気流れ方向上流側端部３３Ａに第１仮想平面Ｖ１が達するよう、通路部２２の上面部２２Ａを傾斜させたので、吸気導入管２１からサージタンク２４に導入された空気を、サージタンク２４内で通路部２２の上面部２２Ａおよび第１仮想平面Ｖ１に沿って分岐管３３の吸気流れ方向上流側端部に案内できる。

したがって、吸気導入管２１に導入された空気は、矢印Ａ１、Ａ２、Ａ３に沿って直線状に流れて分岐管３１、３２、３３にそれぞれ導入されるので、複数の分岐管３１、３２、３３に均等に空気を分配することができる。

このため、吸気の通気抵抗を低減しつつ複数の分岐管３１、３２、３３に均等に空気を分配し、エンジンの出力性能を向上させることができる。

また、本実施形態の吸気装置２０において、吸気導入管２１は、スロットルボディ５が取付けられるスロットルボディ取付面２３Ａが形成されたフランジ部２３をその吸気流れ方向上流側端部に有する。また、スロットルボディ取付面２３Ａを気筒列方向と直交する方向に向けた。

この構成により、分岐管３１、３２、３３を螺旋形状にしたことで吸気装置２０が気筒列方向に長くなった場合であっても、吸気導入管２１のフランジ部２３のスロットルボディ取付面２３Ａが気筒列方向と直交する方向に向いているので、スロットルボディ５が吸気装置２０から気筒列方向へ突出することを防止できる。このため、吸気装置２０とスロットルボディ５との合計の気筒列方向のサイズが短くなるので、吸気装置２０およびスロットルボディ５の車両への搭載性を向上できる。

また、本実施形態の吸気装置２０において、通路部２２は、気筒列方向と直交する方向において通路部２２の上面部２２Ａに対向する下面部２２Ｂを有する。

そして、通路部２２の下面部２２Ｂを、分岐管３１の気筒列方向における最外側部の吸気流れ方向上流側端部３１Ｃに斜め上方から連結した。

この構成により、通路部２２の下面部２２Ｂと分岐管３１の気筒列方向における最外側部の吸気流れ方向上流側端部３１Ｃとの連結部２０Ａにおける吸気通路の曲がりを低減できる。

本実施形態の吸気装置２０において、分岐管３１の吸気流れ方向上流側端部３１Ａおよび分岐管３３の吸気流れ方向上流側端部３３Ａを通る第２仮想平面Ｖ２を描出した場合、第２仮想平面Ｖ２が通路部２２の上面部２２Ａと平行に近づく方向に傾斜し、かつ、複数の分岐管３１、３２、３３の全ての吸気流れ方向上流側端部３１Ａ、３２Ａ、３３Ａが、第２仮想平面Ｖ２上に配置される。

この構成により、分岐管３１、３２、３３の吸気流れ方向上流側端部３１Ａ、３２Ａ、３３Ａの近傍における吸気装置２０の内部空間の容積が均等に近づくので、複数の分岐管３１、３２、３３に均等に空気を分配することができる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

３...エンジン、２０...吸気装置、２０Ａ...連結部、２１...吸気導入管、２２...通路部、２２Ａ...上面部、２２Ｂ...下面部、２３...フランジ部、２３Ａ...スロットルボディ取付面、２４...サージタンク、２４Ａ...上面部、２４Ｂ...底面部、２４Ｃ...側面部、３１...分岐管（一端側分岐管）、３２...分岐管、３３...分岐管（他端側分岐管）、３１Ａ、３２Ａ、３３Ａ...吸気流れ方向上流側端部、３１Ｂ、３２Ｂ、３３Ｂ...吸気流れ方向下流側端部、３１Ｃ...最外側部の吸気流れ方向上流側端部、Ｖ１...第１仮想平面、Ｖ２...第２仮想平面

Claims

複数の気筒を有するエンジンの気筒列方向に延びるサージタンクと、
前記サージタンクの底面部から下方へ延びた後、前記サージタンクの前記エンジンとは反対側の側面部と前記サージタンクの上面部とを順次囲むように湾曲して前記複数の気筒にそれぞれ連結される複数の分岐管と、
前記複数の分岐管の配列方向で一端部に位置する一端側分岐管の側方を通過して前記サージタンクの上部に連結される吸気導入管と、を備えるエンジンの吸気装置において、
前記複数の分岐管を、その吸気流れ方向下流側端部から吸気流れ方向上流側端部に向うに連れて前記気筒列方向における位置が前記吸気導入管に近づくよう螺旋形状に形成し、
前記吸気導入管に、前記サージタンクの斜め上方から該サージタンクの上面部に連結される通路部を設け、
かつ、前記通路部の上面部を前記サージタンクの内側に延長した第１仮想平面を描出した場合、前記複数の分岐管の配列方向で他端部に位置する他端側分岐管の吸気流れ方向上流側端部に前記第１仮想平面が達するよう、前記通路部の上面部を傾斜させたことを特徴とするエンジンの吸気装置。
前記吸気導入管は、スロットルボディが取付けられるスロットルボディ取付面が形成されたフランジ部をその吸気流れ方向上流側端部に有し、
前記スロットルボディ取付面を前記気筒列方向と直交する方向に向けたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気装置。
前記通路部は、前記気筒列方向と直交する方向において互いに対向する上面部と下面部とを有し、
前記通路部の下面部を、前記一端側分岐管の前記気筒列方向における最外側部の吸気流れ方向上流側端部に斜め上方から連結したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの吸気装置。
前記一端側分岐管の吸気流れ方向上流側端部および前記他端側分岐管の吸気流れ方向上流側端部を通る第２仮想平面を描出した場合、
前記第２仮想平面が、前記通路部の上面部と平行に近づく方向に傾斜し、かつ、
前記複数の分岐管の全ての吸気流れ方向上流側端部が、前記第２仮想平面上に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のエンジンの吸気装置。