JP6538814B2 - 吸気マニホールド - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の複数のシリンダ室に吸入空気を供給するための吸気マニホールドに関する。
本出願人は、多気筒の内燃機関に接続される吸気マニホールドにおいて、内部に溜まった凝縮水の前記内燃機関への流入を防止可能な構造を提案している(特許文献1参照)。この吸気マニホールドでは、吸気チャンバ内にチャンバ室が設けられると共に、該チャンバ室と隣接するレゾネータ内には共鳴室が設けられる。そして、チャンバ室と共鳴室とが吸気チャンバの底面に開口した共鳴連通路を介して連通している。
この共鳴連通路の開口は吸気チャンバの底面に位置し、吸気導入管における開口の下縁が共鳴連通路の開口よりも若干上方に位置すると共に、各分岐管における開口の下縁が共鳴連通路の開口下縁よりも上方に位置することで、吸気チャンバ内で発生した凝縮水が、共鳴連通路を通じてレゾネータへと流れ各分岐管へと流入することがない。
特開2013−249823号公報
本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、内部に凝縮水が溜まることに起因した性能低下を確実に防止することが可能な吸気マニホールドを提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、多気筒を有した内燃機関の気筒列方向に沿って延在するチャンバ部と、気筒列方向に沿った一端側から延在し、チャンバ部側に向かって屈曲すると共に、その下流端がチャンバ部の気筒列方向に沿った略中央部に接続され上端部が吸気弁に接続される吸気導入部と、吸気導入部のチャンバ部との接続部位に対し、上流端が気筒列方向に沿った一方側及び他方側でチャンバ部に接続され、下流端が内燃機関へと接続される複数の分岐管とを有し、
吸気導入部とチャンバ部と分岐管とによって区画される他方側の空間に、チャンバ部に対して開口部を介して連通するレゾナンスチャンバ部が設けられると共に、内燃機関からのブローバイガスが、吸気導入部と連通したガス導入管を通じて吸気導入部内へと供給される吸気マニホールドにおいて、
内燃機関に装着された状態において、レゾナンスチャンバ部における重力方向下方に開口し、チャンバ部側へと屈曲した吸気導入部の屈曲部と連通する連通路を備えることを特徴とする。
本発明によれば、吸気マニホールドが内燃機関に装着された状態において、内燃機関からガス導入管を通じて吸気導入部へとブローバイガスが供給される際、含有される水分が冷却され凝縮水となりレゾナンスチャンバ部へと流入することがある。
このような場合でも、レゾナンスチャンバ部における重力方向下方に開口し、チャンバ部側へと屈曲する吸気導入部の屈曲部と連通する連通路を備えることで、凝縮水が重力作用下にレゾナンスチャンバ部における下方へと移動し、開口した連通路を通じて吸気導入部の屈曲部側へと排出した後に、ガス導入管を通じて内燃機関側へと排出することができる。
その結果、レゾナンスチャンバ部から凝縮水を確実に排出することで、凝縮水が内部に溜まることによる容積変化が防止され、この容積変化に起因した吸気マニホールドの性能変化を確実に防止することができる。
また、屈曲部に、重力方向下方へと突出した中空状の凸部を形成することにより、吸気マニホールド内に導入されたブローバイガスに含まれる水分が凝縮水となり吸気導入部の内壁面に付着し重力作用下に下方へと移動した場合でも、屈曲部に対して重力方向下方へと突出した凸部内に移動して溜まることとなる。そのため、凝縮水が吸気導入部に溜まり続けることが防止され、吸気導入部へと導入された吸入空気が一端部側へと逆流する反転流の影響によって凝縮水が吸気弁側へと移動し付着してしまうことが抑制される。さらに、凸部を屈曲部に形成することで、屈曲部に沿って流れる空気によって凸部の凝縮水を下流側へと好適に攪拌させ蒸発させることが可能となる。
さらに、ガス導入管を、凸部に接続して連通させることにより、チャンバ部とガス導入管との距離を十分に確保することが可能となり、それに伴って、凸部に溜まった凝縮水及びガス導入管から供給されるブローバイガスをチャンバ部までの間において好適に拡散させることができ、チャンバ部から複数の分岐管へと均等に流すことができる。その結果、分岐管の下流側に設けられシリンダ室へ吸入空気を導入するインテークバルブへの燃焼生成物の付着が防止され、この付着に起因したデポジットの堆積や燃焼不良を防止することができる。
さらにまた、レゾナンスチャンバ部において重力方向下方となる底壁を、気筒列方向における他方側に対して一方側が重力方向下方に位置するように形成し、連通路を底壁における一方側の端部に接続するとよい。これにより、レゾナンスチャンバ部に付着した凝縮水を底壁に沿って一方側へと移動させ、その端部に接続された連通路へと効率的に導くことで吸気導入部の凸部へと排出でき、しかも、凸部にガス導入管が接続されているため、凝縮水を吸気導入部の底部に溜まらせることなく内燃機関側へと確実に排出することが可能となる。
またさらに、吸気導入部において、凸部から吸気弁までの直線距離を、吸気導入部とチャンバ部との接続部位から凸部までの直線距離に対して長く設定するとよい。これにより、凸部をチャンバ部から離間させ凝縮水を拡散可能な距離を確保すると同時に、吸気弁から凸部までの距離も十分に確保できるため、反転流によって凝縮水が吸気弁へと付着してしまうことが防止され、この付着に起因した吸気弁の動作不良を確実に防止できる。
本発明によれば、以下の効果が得られる。
すなわち、吸気マニホールドが内燃機関に装着された状態において、レゾナンスチャンバ部における重力方向下方に開口し、チャンバ部側へと屈曲する吸気導入部の屈曲部と連通する連通路を備えることで、内燃機関からガス導入管を通じて吸気導入部へ供給されるブローバイガス中の水分が凝縮水となりレゾナンスチャンバ部に進入した場合でも、重力作用下に下方へと移動した凝縮水を連通路を通じて吸気導入部の屈曲部側へと排出しガス導入管を通じて内燃機関側へと排出することができる。その結果、レゾナンスチャンバ部から凝縮水を確実に排出することで、その内部に凝縮水が溜まることによる容積変化が回避され、この容積変化に起因した吸気マニホールドの性能変化を確実に防止することができる。
本発明の実施の形態に係る吸気マニホールドの全体正面図である。 図1に示す吸気マニホールドの全体横断面図である。 図1のIII−III線に沿った断面図である。
本発明に係る吸気マニホールドについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図1において、参照符号10は、本発明の実施の形態に係る吸気マニホールドを示す。
この吸気マニホールド10は、車両等に搭載される、例えば、複数のシリンダ室を有する多気筒の内燃機関14(図3参照)に設けられている。なお、ここでは4気筒の内燃機関14に用いられる吸気マニホールド10について説明すると共に、気筒の並んだ気筒列方向を幅方向(図1及び図2中、矢印A、B方向)として説明する。
吸気マニホールド10は、図1〜図3に示されるように、例えば、樹脂性材料からなる第1〜第4分割体12a〜12dを構成要素としており、これら第1〜第4分割体12a〜12dが、吸気マニホールド10の幅方向(矢印A、B方向)と直交する奥行方向(図3中、矢印C方向)に沿って互いに溶着されることで接合される。なお、第1分割体12aが最も内燃機関14側(矢印C1方向)に配置され、第2分割体12b、第3分割体12c、第4分割体12dの順番で前記内燃機関14から順に離間する方向に配置される。
この吸気マニホールド10は、幅方向(矢印A、B方向)に沿った一端部に開口しスロットルバルブ16からの吸入空気が供給される吸気導入管(吸気導入部)18と、前記吸気導入管18からの吸入空気が導入される吸気チャンバ(チャンバ部)20と、前記吸気チャンバ20内の吸入空気を内燃機関14の各ポートへと分配する第1〜第4分岐管22a〜22dと、前記吸気チャンバ20と連通するレゾネータ(レゾナンスチャンバ部)24(図2参照)とを含む。
吸気導入管18は、第2分割体12bと第3分割体12cとから構成され、吸気マニホールド10の一端部から中央部まで幅方向に沿って延在した後に略直交するように上方(矢印D方向)に向けて延在した略L字状に形成される。この吸気導入管18の上流側となる一端部には、幅方向と略直交したフランジ部26が形成され、吸気マニホールド10への吸入空気の供給量を調整するためのスロットルバルブ(吸気弁)16が連結される。また、吸気導入管18の下流側となる他端部は、上方(矢印D方向)へと延在し吸気チャンバ20の幅方向中央部へと接続され連通している。
また、吸気導入管18の略中央部は、図2及び図3に示されるように、幅方向に沿って水平に延在する一端部側と鉛直方向に延在する他端部側とを接合する屈曲部28を有し、この屈曲部28は所定半径からなる断面円弧状に形成されている。
この屈曲部28には、その重力方向下方となる底面50から下方(矢印E方向)へと突出した凸部30が形成され、この凸部30は下方に底部を有した断面U字状の袋状に形成されると共に、該底部と略直交する側壁32(図3参照)には内燃機関14からブローバイガスの供給されるガス導入口34が開口している。なお、凸部30は、吸気マニホールド10を構成する第2分割体12bに形成されている。また、上述した重力方向(矢印D、E方向)は、内燃機関14の搭載される車両の上下方向と略同一方向となる。
この凸部30に開口したガス導入口34には、図3に示されるように、内部に通路を有した管状のガス導入管36が接続され、吸気マニホールド10の幅方向と直交する奥行方向(矢印C方向)に沿って内燃機関14から離間する方向(矢印C2方向)へと一直線状に延在している。このガス導入管36は、第2分割体12bの凸部30に臨むように第3分割体12cに形成されている。
また、ガス導入管36には、図1及び図3に示されるように、第3分割体12c側(矢印C2方向)となる端部にチューブ38が接続され、このチューブ38は、該端部から奥行方向に所定長さだけ延在した後、重力方向下方(矢印E方向)に向かって折曲されて延在し内燃機関14のクランクケース(図示せず)に接続されている。
そして、内燃機関14のシリンダ室からクランクケースへと漏出したブローバイガスがチューブ38を通じて取り出され、ガス導入管36及びガス導入口34を通じて吸気導入管18の内部へと供給される。
さらに、図2に示されるように、凸部30に開口したガス導入口34からスロットルバルブ16までの直線距離L1は、前記ガス導入口34から吸気導入管18の他端部と吸気チャンバ20との接続部位までの直線距離L2に対して長くなるように設定される(L1>L2)。
吸気チャンバ20は、第1分割体12aと第2分割体12bの一部とから構成され、吸気マニホールド10における上部に形成され幅方向(矢印A、B方向)に沿って延在した箱状に形成される。また、吸気チャンバ20の内部には所定容積の空間を有したチャンバ室40を備えると共に、幅方向中央に吸気導入管18の他端部が接続されている。
レゾネータ24は、図2に示されるように、内燃機関14の駆動作用下に生じる特定の周波数域で共振し、内燃機関14の出力向上(例えば、トルク増加)等を目的として設けられる。このレゾネータ24は、幅方向に沿った他端部側(矢印B方向)に設けられ、その内部に共鳴室42を有し吸気導入管18の屈曲部28に対して該幅方向に隣接するように設けられる。
共鳴室42は、上方へ延在する共鳴用通路(開口部)44を介して吸気チャンバ20と連通すると共に、その底部46が幅方向他端部側から中央部側(矢印A方向)に向かって徐々に重力方向下方(矢印E方向)へと延在する断面湾曲状に形成されている。そして、共鳴室42には、幅方向中央側(矢印A方向)で最も重力方向下方(矢印E方向)となる位置に連通路48が接続され開口している。
連通路48は、共鳴室42の底部46から幅方向中央側に向かって下方(矢印E方向)へと傾斜するように延在し、その端部が吸気導入管18における屈曲部28へと接続され連通している。換言すれば、連通路48は、レゾネータ24における共鳴室42の底部46と吸気導入管18の底面50とを連通させ、凸部30に臨む位置に接続されている。
第1〜第4分岐管22a〜22dは、図3に示されるように、その上流端部が吸気チャンバ20における内燃機関14とは反対側(矢印C2方向)となる前面に接続しており、前記内燃機関14から離間する方向(矢印C2方向)に向けて略円弧状に屈曲した後、下流端部が締結フランジ52を介して内燃機関14のシリンダヘッドに締結されている。
この第1及び第2分岐管22a、22bは、図2に示されるように、吸気導入管18の外周側に巻き付くように形成され、一方、第3及び第4分岐管22c、22dは、吸気導入管18と吸気チャンバ20とによって囲まれた空間であるレゾネータ24を構成する。
そして、第1〜第4分岐管22a〜22dは、第2〜第4分割体12b〜12dによって構成され、その上流側端部及び下流側端部がそれぞれ第2分割体12bに形成されている。
本発明の実施の形態に係る吸気マニホールド10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
先ず、内燃機関14における各シリンダ室の吸気作用に伴ってスロットルバルブ16で調整された流量で吸入空気が吸気導入管18へと供給され、その一端部から屈曲部28を経て下流側端部から吸気チャンバ20へと吸入空気が流通する。この吸気チャンバ20のチャンバ室40において吸入空気が第1〜第4分岐管22a〜22dへとそれぞれ分配され、この第1〜第4分岐管22a〜22dに沿ってそれぞれ下流端部へと流れた吸入空気が、内燃機関14のシリンダヘッドを通じて各シリンダ内へと順次供給される。
また、 吸気チャンバ20のチャンバ室40に導入された吸入空気は、その一部が共鳴用通路44を介してレゾネータ24の共鳴室42に流入して貯えられる。そして、内燃機関14の駆動作用下に生じる圧力振動に起因し、特定の周波数域でレゾネータ24が共振すると、前記レゾネータ24内の吸入空気が共鳴用通路44を通じて前記吸気チャンバ20へと供給される。このようにして、吸気チャンバ20内に供給された吸入空気は、第1〜第4分岐管22a〜22dに分配され内燃機関14へと供給されることとなる。
一方、内燃機関14のシリンダ室からクランクケースへと漏出したブローバイガスがチューブ38からガス導入管36及びガス導入口34を通じて吸気導入管18へと供給され、この吸気導入管18を流れる吸入空気と共に内燃機関14の内部へと供給されることで再びシリンダ室において燃焼される。
上述したブローバイガスは燃焼生成物である水分等を含んでおり、この水分が吸気マニホールド10における吸気チャンバ20の内壁に付着した後、冷却されることによって凝縮水となって吸気チャンバ20及びレゾネータ24の底部46に溜まることとなる。この吸気チャンバ20に溜まった凝縮水は、流入する吸入空気によって次第に蒸発し水蒸気となって第1〜第4分岐管22a〜22dから内燃機関14へと流入する。
一方、レゾネータ24の共鳴室42に溜まった凝縮水は、重力方向下方(矢印E方向)に向かって傾斜した底部46に沿って幅方向中央側へと流れた後に、連通路48を通じて吸気導入管18の屈曲部28側へと流れて下方へと窪んだ凸部30内へと導かれる。
そして、凸部30内に溜まった凝縮水は、ガス導入口34を通じてブローバイガスが吸気マニホールド10内に供給されている場合には、前記ブローバイガスの流れによって吸気導入管18内へと移動し、吸入空気によって撹拌されて吸気チャンバ20から第1〜第4分岐管22a〜22dを通じて内燃機関14へと導入され各シリンダ室(図示せず)にて再び燃焼される。
また、ガス導入口34を通じたブローバイガスの吸気マニホールド10への還流が停止している場合には、凸部30内の凝縮水がガス導入口34、ガス導入管36及びチューブ38を通じて内燃機関14のクランクケース内へと排出される。すなわち、ブローバイガスの還流時とは逆方向に凝縮水を流通させることで吸気マニホールド10から内燃機関14側へと排出している。
これにより、吸気マニホールド10においてレゾネータ24の共鳴室42に凝縮水が溜まってしまい、この凝縮水によって容積が変化してしまうことが回避され、容積変化に起因した吸気マニホールド10の性能低下が確実に防止される。
以上のように、本実施の形態では、吸気マニホールド10を構成する吸気導入管18が、幅方向に沿った略中央部に吸気チャンバ20側へ向かって上方へと屈曲した屈曲部28を有し、この屈曲部28の底面50から重力方向下方(矢印E方向)へ突出した凸部30を設けると共に、その内部にブローバイガスの供給されるガス導入口34を形成している。また、吸気導入管18の屈曲部28と隣接したレゾネータ24の共鳴室42は、その幅方向中央に向かって重力方向下方(矢印E方向)となるように底部46が傾斜し、その下端となる部位に連通路48が開口して前記屈曲部28の底面50と連通している。
これにより、ブローバイガスに含まれる水分が冷却され凝縮水となりレゾネータ24の共鳴室42に流入した場合でも、前記凝縮水が重力作用下に下方となる底部46へと移動し、この底部46に沿って移動することで好適に連通路48へと導かれ吸気導入管18側へと排出されると共に、吸気導入管18の屈曲部28において下方へと突出した凸部30内へと凝縮水を導くことで、凸部30に開口したガス導入口34、ガス導入管36及びチューブ38を通じて吸気マニホールド10から内燃機関14側へと前記凝縮水を確実に排出することができる。
その結果、共鳴室42内に凝縮水が溜まることによるレゾネータ24の容積変化が防止され、この容積変化に起因した吸気マニホールド10の性能変化を確実に防止することができる。
また、吸気導入管18の屈曲部28に対して下方へと突出した凸部30を設けることで、吸気マニホールド10内に導入されたブローバイガスに含まれる水分が凝縮水となり吸気導入管18の内壁面に付着し重力作用下に下方へと移動した場合でも、屈曲部28に対して重力方向下方(矢印E方向)へと突出した凸部30内に移動して溜まることとなる。そのため、凝縮水が吸気導入管18の底面50に溜まり続けることが防止され、前記吸気導入管18へと導入された吸入空気が一端部側(矢印A方向)へと逆流する反転流の影響によって凝縮水がスロットルバルブ16側へと移動して付着してしまうことが抑制される。
さらに、吸気導入管18において凸部30が屈曲部28に形成されるため、例えば、ブローバイガスが内燃機関14から吸気マニホールド10側へと供給され、ガス導入管36及びチューブ38を通じた凝縮水の内燃機関14側への排出ができない場合でも、凸部30に溜まった凝縮水を前記屈曲部28に沿って流れる吸入空気によって上方へと攪拌させ蒸発させることが可能となる。そのため、蒸発させた凝縮水を吸入空気と共に吸気マニホールド10から内燃機関14へと供給して燃焼させることができる。
さらにまた、ブローバイガスの導入されるガス導入管36が、吸気導入管18に対して重力方向下方(矢印E方向)へと突出した凸部30に接続され連通しているため、吸気チャンバ20に対する距離を十分に確保することが可能となり、それに伴って、凸部30に溜まった凝縮水及び該凸部30から供給されるブローバイガスを前記吸気チャンバ20までの間で吸入空気の流れによって好適に撹拌させることが可能となり、前記吸気チャンバ20から複数の第1〜第4分岐管22a〜22dへと均等に流すことができる。
その結果、第1〜第4分岐管22a〜22dの下流側に設けられ、シリンダ室へ吸入空気を導入するインテークバルブに対するオイル等の燃焼生成物の付着が防止され、この付着に起因したデポジットの堆積や燃焼不良を防止することが可能となる。
またさらに、ガス導入管36を、吸気マニホールド10における吸気導入管18の重力方向下端に配置することで、前記吸気導入管18の底面50に溜まった凝縮水を前記ガス導入管36及びチューブ38を通じて内燃機関14のクランクケース側へと確実に戻すことができるため、吸気マニホールド10内における凝縮水の溜まりが抑制され、前記吸気導入管18において吸入空気の反転流が生じた場合でもスロットルバルブ16に対する凝縮水の付着をより好適に低減することが可能となる。
また、レゾネータ24における共鳴室42の底部46は、幅方向に沿った他端部側(矢印B方向)に対して中央部側(矢印A方向)が重力方向下方(矢印E方向)となるように傾斜して形成され、この下方となる中央部側に連通路48を開口させている。そのため、共鳴室42に付着した凝縮水を底部46に沿って移動させ効率的に連通路48へと導くことで吸気導入管18の凸部30へと排出できると共に、前記凸部30にはガス導入口34を介してガス導入管36が接続されているため、前記凝縮水を吸気導入管18の底面50に溜まらせることなく内燃機関14側へと確実に排出することができる。
さらに、吸気導入管18に設けられた凸部30からスロットルバルブ16までの直線距離L1を、前記吸気導入管18と吸気チャンバ20との接続部位となる下流端から前記凸部30までの直線距離L2に対して長く設定することにより、前記凸部30に設けられたガス導入口34(ガス導入管36)を吸気チャンバ20から十分に離間させ凝縮水を拡散できる距離を稼ぐ一方で、前記スロットルバルブ16からの距離も十分に確保されているため、反転流によって凝縮水が前記スロットルバルブ16に付着することが防止され、この付着に起因したスロットルバルブ16の動作不良等を確実に防止することができる。
なお、本発明に係る吸気マニホールドは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
10…吸気マニホールド 14…内燃機関
18…吸気導入管 20…吸気チャンバ
22a〜22d…第1〜第4分岐管 24…レゾネータ
28…屈曲部 30…凸部
34…ガス導入口 36…ガス導入管
42…共鳴室 48…連通路

Claims (5)

  1. 多気筒を有した内燃機関の気筒列方向に沿って延在するチャンバ部と、前記気筒列方向に沿った一端側から延在し、前記チャンバ部側に向かって屈曲すると共に、その下流端が前記チャンバ部の前記気筒列方向に沿った略中央部に接続され上端部が吸気弁に接続される吸気導入部と、前記吸気導入部の前記チャンバ部との接続部位に対し、上流端が前記気筒列方向に沿った一方側及び他方側で前記チャンバ部に接続され、下流端が前記内燃機関へと接続される複数の分岐管とを有し、
    前記吸気導入部と前記チャンバ部と前記分岐管とによって区画される前記他方側の空間に、前記チャンバ部に対して開口部を介して連通するレゾナンスチャンバ部が設けられると共に、前記内燃機関からのブローバイガスが、前記吸気導入部と連通したガス導入管を通じて該吸気導入部内へと供給される吸気マニホールドにおいて、
    前記内燃機関に装着された状態において、前記レゾナンスチャンバ部における重力方向下方に開口し、前記チャンバ部側へと屈曲した前記吸気導入部の屈曲部と連通する連通路を備えることを特徴とする吸気マニホールド。
  2. 請求項1記載の吸気マニホールドにおいて、
    前記屈曲部には、前記重力方向下方へと突出した中空状の凸部が形成されることを特徴とする吸気マニホールド。
  3. 請求項2記載の吸気マニホールドにおいて、
    前記ガス導入管は、前記凸部に接続され連通することを特徴とする吸気マニホールド。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の吸気マニホールドにおいて、
    前記レゾナンスチャンバ部において重力方向下方となる底壁は、前記気筒列方向における前記他方側に対して前記一方側が前記重力方向下方に位置するように形成され、前記連通路は前記底壁における前記一方側の端部に接続されることを特徴とする吸気マニホールド。
  5. 請求項2又は3記載の吸気マニホールドにおいて、
    前記吸気導入部において、前記凸部から前記吸気弁までの直線距離が、前記吸気導入部と前記チャンバ部との前記接続部位から前記凸部までの直線距離に対して長く設定されることを特徴とする吸気マニホールド。
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