JP6977538B2 - 内燃機関のインテークマニホールド - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のインテークマニホールドに関する。

内燃機関の各吸気ポートにそれぞれ接続される分岐通路を有しており、樹脂成形された複数のピースを溶着して構成されたインテークマニホールドが知られている（例えば特許文献１など）。

こうしたインテークマニホールドは、分岐通路の下流端に設けられて内燃機関に固定される固定部を備えており、この固定部を内燃機関のシリンダヘッドに締結固定することにより、内燃機関の吸気ポートと分岐通路とが連通した状態で当該インテークマニホールドが内燃機関に固定される。

特開２０１７−１０１５７０号公報

ところで、内燃機関に向かって押し付ける方向に作用する外力がインテークマニホールドに加わると、内燃機関に固定された上記固定部を支点とするモーメントがインテークマニホールドに作用する。そのため、上記固定部を中心にしてインテークマニホールドは回動しながら撓むようになり、当該インテークマニホールドには応力が生じるようになる。そして、そうした応力がピースの溶着部位に作用すると、溶着されたピースが剥がれるおそれがある。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、外力が加わった際に、溶着されたピースが剥がれることを抑えることのできる内燃機関のインテークマニホールドを提供することにある。

上記課題を解決する内燃機関のインテークマニホールドは、内燃機関の各吸気ポートにそれぞれ接続される分岐通路を有しており、樹脂成形された複数のピースを溶着することによって構成される。このインテークマニホールドは、前記分岐通路の下流端に設けられて前記内燃機関に固定される固定部と、前記内燃機関に対向する外壁において前記固定部よりも下方の位置に設けられて、かつ同外壁の他の部位よりも前記内燃機関に向かって突出しており、かつ前記内燃機関に固定される部位が設けられていない突起と、を備えている。

同構成によれば、内燃機関に向かって押し付ける方向に作用する外力がインテークマニホールドに加わると、上述したように上記固定部を中心にしてインテークマニホールドは回動する。

ここで、同構成では、インテークマニホールドの外壁に上記突起が設けられているため、その突起が内燃機関に当たった時点でインテークマニホールドの回動は止まるようになる。従って、そうした突起を有していないインテークマニホールドと比較して、同構成のインテークマニホールドは回動量が少なくなる。そのため、インテークマニホールドの回動に伴って発生する当該インテークマニホールドの撓み量も少なくなり、インテークマニホールドに生じる応力は小さくなるため、ピースの溶着部位に作用する応力が低減される。従って、同構成によれば、インテークマニホールドに外力が加わった際、溶着されたピースが剥がれることを抑えることができる。

一実施形態におけるインテークマニホールドの正面図。 同実施形態のインテークマニホールドの右側面図。 同実施形態のインテークマニホールドの分解図。 同実施形態のインテークマニホールドを内燃機関に取り付けた状態を示す模式図。

以下、内燃機関のインテークマニホールドの一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
なお、本実施形態のインテークマニホールド１０は、車両のエンジンルームに横置きで搭載される内燃機関、つまり車両の車幅方向に気筒が並ぶようにエンジンルームに搭載される内燃機関に対して組み付けられる樹脂製のインテークマニホールドである。

図１に示すように、インテークマニホールド１０には、組み付け対象の内燃機関の気筒配列方向（図１に示す矢印Ｌ方向）に延びるサージタンク３０が設けられている。
気筒配列方向に延びるサージタンク３０の長手方向（図１に示す矢印Ｌ方向と同一方向）における一方の端部には、サージタンク３０に空気を導入する空気導入口が開けられたスロットル用フランジ３２が設けられている。このスロットル用フランジ３２には、スロットルバルブを備えたスロットルボディが接続される。

図１及び図２に示すように、インテークマニホールド１０には、サージタンク３０から分岐した湾曲状の通路であって内燃機関１００の各気筒に空気をそれぞれ分配供給する分岐通路２０が気筒の数だけ設けられている。各分岐通路２０は気筒配列方向に並んで設けられている。また、分岐通路２０の吸気下流端には、内燃機関１００に固定されるフランジ形状の固定部２１が設けられている。この固定部２１には、ボルトが挿入されるボルト孔２２が複数設けられており、この固定部２１を内燃機関１００のシリンダヘッド１２０にボルト締結することにより、内燃機関１００のシリンダヘッド１２０に形成された吸気ポート１１０に分岐通路２０が繋がった状態にてインテークマニホールド１０は内燃機関１００に固定される。

先の図１や図２に示すように、サージタンク３０等の外壁には複数のリブ８０が形成されている。
図３に示すように、インテークマニホールド１０は、樹脂成形された複数のピース、すなわち本実施形態では第１ピース１１及び第２ピース１２及び第３ピース１３及び第４ピース１４を振動溶着等によって一体化することにより構成されている。

上記第１ピース１１は、上記スロットル用フランジ３２、上記固定部２１、第２ピース１２が溶着される第１溶着面Ｙ１、第３ピース１３が溶着される第２溶着面Ｙ２を有している。

第２ピース１２は、第１ピース１１と共に分岐通路２０を構成するピースであり、第１ピース１１の第１溶着面Ｙ１が溶着される第３溶着面Ｙ３を有している。第２ピース１２の上部１２Ｕは、第１ピース１１の固定部２１近傍にまで到達するように形成されており、第２ピース１２の下部１２Ｌは、第３ピース１３に形成された分岐通路２０に繋がるように形成されている。また、第２ピース１２の上部１２Ｕの近傍であって上記第３溶着面Ｙ３の反対側の面には、第４ピース１４に形成された第５溶着面Ｙ５が溶着される第４溶着面Ｙ４が形成されている。

第４ピース１４は、ＥＧＲガスを各分岐通路２０に分配供給するための排気流路を第２ピース１２と共に形成するためのピースとして構成されている。
第３ピース１３は、第１ピース１１とともに分岐通路２０及びサージタンク３０を構成するピースであり、第１ピース１１の第２溶着面Ｙ２が溶着される第６溶着面Ｙ６を有している。

そして、先の図２に示すように、第１ピース１１において内燃機関１００に近い側には第３ピース１３が溶着されており、第１ピース１１において第３ピース１３が溶着された側の反対側には第２ピース１２が溶着されている。インテークマニホールド１０が組み付けられた内燃機関１００が車両に搭載された状態では、第２ピース１２がインテークマニホールド１０において最も車両前側に位置するピースになる。

先の図１や図２に示すように、インテークマニホールド１０において内燃機関１００に対向する外壁１３Ｇ（より詳細には第３ピース１３の外壁１３Ｇ）には、内燃機関１００に向かって突出した板状の突起９０が１つ設けられている。

この突起９０は、インテークマニホールド１０において固定部２１よりも下方の位置に設けられて、かつ外壁１３Ｇの他の部位よりも内燃機関１００に向かって突出しており、かつ内燃機関１００に固定される部位は設けられていない。また、突起９０は略三角形状をなしており、同突起９０の両側面には、外壁１３Ｇから突起９０の先端方向に向かって延びる筋状の凸部９１が形成されている。なお、本実施形態では、第３ピース１３に突起９０を一体形成しているが、この他にも、突起９０を別部材としてこれを第３ピース１３に固定してもよい。

図４において一点鎖線で囲んだＡ部に示すように、インテークマニホールド１０が内燃機関１００に取り付けられた状態において、外壁１３Ｇからの突起９０の突出長さＬ１は、突起９０の先端が内燃機関１００の壁面から所定距離Ｓ１だけ離れた位置となるように設定されている。なお、そうした所定距離Ｓ１としては、内燃機関１００やインテークマニホールド１０が機関運転中に振動しても、突起９０の先端が内燃機関１００の壁面に当たらないようにした上で可能な限り短い距離を設定することが好ましい。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）先の図４に示すように、内燃機関１００に向かって押し付ける方向に作用する外力Ｆ（例えば車両の前方が衝突したときに発生する力など）がインテークマニホールド１０に加わると、内燃機関１００に固定された固定部２１を支点とするモーメントＭがインテークマニホールド１０に作用する。そのため、固定部２１を中心にしてインテークマニホールド１０は回動しながら撓むようになり、当該インテークマニホールド１０には応力が生じる。そして、そうした応力は各ピース１１〜１４の溶着部位にも作用する。

ここで、本実施形態では、インテークマニホールド１０の外壁１３Ｇに突起９０が設けられているため、その突起９０が内燃機関１００の壁面に当たった時点でインテークマニホールド１０の回動は止まる。従って、そうした突起９０を有していないインテークマニホールドと比較して、本実施形態のインテークマニホールド１０では回動量が少なくなる。そのため、インテークマニホールド１０の回動に伴って発生する当該インテークマニホールド１０の撓み量も少なくなり、インテークマニホールド１０に生じる応力は小さくなるため、各ピース１１〜１４の溶着部位に作用する応力が低減される。従って、インテークマニホールド１０に外力Ｆが加わった際、溶着されたピースが剥がれることを抑えることができるようになり、これにより例えばインテークマニホールド１０の破損を抑えることが可能になる。

（２）先の図４に示すように、内燃機関１００の吸気ポート１１０に燃料を噴射する燃料噴射弁２１０や、燃料噴射弁２１０に燃料を分配供給する分配管２２０などの燃料系統は、インテークマニホールド１０の上方、より詳細にはインテークマニホールド１０の固定部２１近傍の上方に配置されることが多い。

ここで、インテークマニホールド１０の構成ピースの１つである第２ピース１２は、その上部１２Ｕが第１ピース１１の固定部２１近傍にまで到達するように形成されている。そのため、インテークマニホールド１０に上記外力Ｆが加わることにより、第２ピース１２の上部１２Ｕが第１ピース１１から剥がれてしまうと、剥がれた第２ピース１２の上部１２Ｕが上記燃料系統に当たるおそれがある。

この点、本実施形態のインテークマニホールド１０は、上述したように上記突起９０を有することにより、インテークマニホールド１０に外力Ｆが加わった場合でも、各ピース１１〜１４の溶着部位に作用する応力を低減することができる。従って、第２ピース１２の上部１２Ｕが第１ピース１１から剥がれてしまうことを抑えることが可能になり、これにより、第２ピース１２の上部１２Ｕが上記燃料系統に当たることを抑えることができるようになる。

（３）上記外力Ｆの付与によってインテークマニホールド１０が回動して、上記突起９０が内燃機関１００の壁面に当たった際に突起９０が撓んでしまうと、インテークマニホールド１０の回動を止めることができないおそれがある。この点、本実施形態では、突起９０に上記凸部９１が形成されているため、凸部９１の剛性が高められている。そのため、内燃機関１００の壁面に突起９０が当たった際の当該突起９０の撓みが抑えられるようになり、これによりインテークマニホールド１０の回動をできる限り止めることが可能になる。

（４）突起９０を内燃機関１００に締結固定したりすると、インテークマニホールド１０の振動が内燃機関１００に伝わるため、機関振動や内燃機関１００を搭載した車両の振動を引き起こす可能性がある。この点、本実施形態では、内燃機関１００に固定される部位が突起９０には設けられていないため、そうした機関振動や車両振動の発生を抑えることができる。

（５）インテークマニホールド１０が内燃機関１００に取り付けられた状態において、突起９０が内燃機関１００の壁面に接触した状態になっていると、インテークマニホールド１０や内燃機関１００が振動したときに、内燃機関１００の壁面に突起９０が繰り返し当たるようになり、これにより異音が生じるおそれがある。この点、本実施形態では、上述したように突起９０の突出長さＬ１は、突起９０の先端が内燃機関１００の壁面から所定距離Ｓ１だけ離れた位置となるように設定されており、突起９０が内燃機関１００の壁面から離れている。そのため、上述したような異音の発生を抑えることができる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・突起９０は板状の略三角形状をなしていたが、他の形状でもよい。

・外壁１３Ｇに突起９０を１つ設けるようにしたが、外壁１３Ｇに突起９０を複数設けてもよい。
・突起９０の両側面に凸部９１を設けたが、一方の側面にのみ凸部９１を設けてもよい。

・突起９０の凸部９１を省略してもよい。この場合でも、上記（３）以外の作用効果を得ることができる。
・インテークマニホールド１０が内燃機関１００に取り付けられた状態において、突起９０が内燃機関１００の壁面に接触した状態となるように突起９０の突出長さＬ１を設定してもよい。この場合でも、少なくとも上記（５）以外の作用効果を得ることができる。

１０…インテークマニホールド、１１…第１ピース、１２…第２ピース、１２Ｌ…下部、１２Ｕ…上部、１３…第３ピース、１３Ｇ…外壁、１４…第４ピース、２０…分岐通路、２１…固定部、２２…ボルト孔、３０…サージタンク、３２…スロットル用フランジ、８０…リブ、９０…突起、９１…凸部、１００…内燃機関、１１０…吸気ポート、１２０…シリンダヘッド、２１０…燃料噴射弁、２２０…分配管、Ｙ１…第１溶着面、Ｙ２…第２溶着面、Ｙ３…第３溶着面、Ｙ４…第４溶着面、Ｙ５…第５溶着面、Ｙ６…第６溶着面。

Claims (1)

1. 内燃機関の気筒配列方向に延びるサージタンクと、前記サージタンクから分岐した湾曲状の通路であって前記内燃機関の各吸気ポートにそれぞれ接続される分岐通路とを有しており、樹脂成形された複数のピースを溶着して構成されるインテークマニホールドであって、
   前記分岐通路の下流端に設けられて前記内燃機関に固定される固定部と、
   前記内燃機関に対向する外壁において前記固定部よりも下方の位置に設けられて、かつ前記外壁の他の部位よりも前記内燃機関に向かって突出しており、かつ前記内燃機関に固定される部位が設けられていない突起と、を備え、
   前記外壁の一部は、湾曲状の前記分岐通路の一部を構成しており、
   前記突起は、前記外壁のうち、下方に向かうに従って前記内燃機関から離れるように湾曲した前記分岐通路の曲面部分から突出しており、
   前記突起は、板状であり、かつ前記気筒配列方向から平面視したときに前記内燃機関に向けて先細りとなる三角形状であり、
   前記気筒配列方向から平面視したときの前記突起の外面には、前記外壁から前記突起の先端に向かって前記突起の三角形の一辺に沿って延びる筋状の凸部が形成されている
   内燃機関のインテークマニホールド。

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