JP7251465B2

JP7251465B2 - インテークマニホールド

Info

Publication number: JP7251465B2
Application number: JP2019230678A
Authority: JP
Inventors: 祐矢野地; 敏之近藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2023-04-04
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: JP2021099047A

Description

本発明はインテークマニホールドに関する。

内燃機関の複数の気筒に吸気を導入するインテークマニホールドは、サージタンク、およびサージタンクと内燃機関の気筒との間に接続される複数の吸気通路を有する（特許文献１など）。複数の吸気通路を通じて各気筒に吸気を分配する。

特開２０１８－２０００３８号公報

しかし従来の技術では吸気の流れが偏り、吸気の分配が困難なことがある。そこで吸気を分配することが可能なインテークマニホールドを提供することを目的とする。

上記目的は、サージタンクと、前記サージタンクよりも吸気の下流側に位置し、前記サージタンクおよび内燃機関に接続される複数の吸気通路と、を具備し、前記サージタンクの内壁のうち、前記複数の吸気通路の上流部の壁と連続する部分は面部を有し、前記面部は、前記吸気通路の上流部の壁に比べて窪んでおり、複数の前記面部は、前記サージタンクへの吸気の入口に近い方から遠い方へと広がるテーパ形状を形成するインテークマニホールドによって達成できる。

吸気を分配することが可能なインテークマニホールドを提供できる。

図１（ａ）は第１実施形態に係る吸気装置を例示する斜視図であり、図１（ｂ）は吸気装置を例示する正面図である。図２は比較例に係る吸気装置を例示する斜視図である。図３は第２実施形態に係る吸気装置を例示する正面図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態の吸気装置について説明する。図１（ａ）は第１実施形態に係る吸気装置１００を例示する斜視図であり、図１（ｂ）は吸気装置１００を例示する正面図である。

吸気装置１００は、インテークマニホールド１０、スロットルバルブ１２（図１（ａ）では不図示）を備え、内燃機関１４に吸気を導入する。インテークマニホールド１０は例えば樹脂で形成され、吸気通路２０、サージタンク２２、複数の吸気通路２４ａ～２４ｄを有する。吸気は吸気通路２０、サージタンク２２を流れ、吸気通路２４ａ～２４ｄのいずれかを通じて内燃機関１４に流入する。内燃機関１４は例えば四気筒のガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンなどである。

吸気通路２０はＸ軸方向からＺ軸方向にかけて湾曲し、一端がサージタンク２２に接続される。スロットルバルブ１２は吸気通路２０の内部に設けられている。吸気通路２０の上流側には不図示のエアクリーナなどが設けられてもよい。

図１（ｂ）ではインテークマニホールド１０を透視し、内燃機関１４を省略している。図１（ｂ）に示すようにスロットルバルブ１２は弁軸１３および弁体１５を有する。スロットルバルブ１２の弁軸１３はＹ軸方向に延伸し、吸気通路２４ａ～２４ｄの配列方向であるＸ軸方向に直交する。弁体１５が弁軸１３を回転軸として回転することで、吸気の流量が調整される。この例においては弁軸１３はＹ軸方向に延伸するが、Ｘ軸方向に延伸してもよい。

サージタンク２２の長手方向はＸ軸方向であり、短手方向はＹ軸方向である。サージタンク２２の－Ｚ側の壁に吸気通路２０が接続される。接続部分がサージタンク２２への吸気の入口２５となる。４つの吸気通路２４ａ～２４ｄがＸ軸方向に並ぶ。吸気通路２４ａ～２４ｄそれぞれの一端はサージタンク２２の＋Ｙ側の壁に接続され、他端は内燃機関１４に接続される。吸気通路２４ａ～２４ｄのそれぞれが内燃機関１４の１つの気筒に接続される。

サージタンク２２の外側であって吸気通路２４ａと吸気通路２４ｂとの間の部分、吸気通路２４ｂと吸気通路２４ｃとの間の部分、および吸気通路２４ｃと吸気通路２４ｄとの間の部分に凹部２６が設けられている。インテークマニホールド１０と内燃機関１４とを締結するためにボルト２８を用いる。ボルト２８の締結に用いる工具の軌道は図１（ａ）に点線で示すようにＹ軸方向に延伸する。凹部２６が当該軌道にあたるため工具を利用してボルト２８を締結することができる。ボルト２８によって固定することで、シール性を確保することができる。

サージタンク２２の＋Ｚ側の壁のうち、上流側（入口２５に近い側）に、下側に窪んだ面部３０ａ～３０ｄが設けられている。サージタンク２２のうち吸気通路２４ａに対向する部分の壁に面部３０ａが設けられている。サージタンク２２のうち吸気通路２４ｂに対向する部分の壁に面部３０ｂが設けられている。サージタンク２２のうち吸気通路２４ｃに対向する部分の壁に面部３０ｃが設けられている。サージタンク２２のうち吸気通路２４ｄに対向する部分の壁に面部３０ｄが設けられている。面部３０ａ～３０ｄのＺ軸方向の幅は、凹部２６における幅と滑らかにつながる。面部３０ａ～３０ｄはそれぞれ斜面を形成する。

図１（ｂ）に示すように面部３０ｂおよび３０ｃは、面部３０ａおよび３０ｄに比べて入口２５に近い側に位置する。点線Ｌ１およびＬ２は面部に沿う仮想の線分である。点線Ｌ１に示すように面部３０ａの延伸方向は、面部３０ｂの延伸方向に一致する。面部３０ａおよび面部３０ｂは、入口２５から－Ｘ側にかけて＋Ｚ軸方向に傾斜する。点線Ｌ２に示すように面部３０ｃの延伸方向は、面部３０ｄの延伸方向に一致する。面部３０ｃおよび３０ｄは、入口２５から＋Ｘ側にかけて＋Ｚ軸方向に傾斜する。点線Ｌ１およびＬ２で示すように、４つの面部３０ａ～３０ｄは入口２５から広がるテーパ形状を形成する。

図２は比較例に係る吸気装置１００Ｃを例示する斜視図である。吸気装置１００Ｃのサージタンク２２に内側に窪む面部は設けられていない。他の構成は実施形態と同じである。スロットルバルブ１２の弁軸１３はＹ軸方向に延伸する。このため弁軸１３がＸ軸方向に延伸する場合に比べて、スロットルバルブ１２の開度に応じて吸気の流れが偏りやすい。

例えばスロットル開度が大きい場合、遠心力によって吸気は吸気通路２０の湾曲部分の外側に沿い、吸気通路２４ａおよび２４ｂに流れやすく、吸気通路２４ｃおよび２４ｄに流れにくい。スロットル開度が小さい場合、吸気は湾曲部分の内側に偏り、吸気通路２４ｃに流れやすく、他の吸気通路に流れにくい。

一方、第１実施形態によれば、いかなるスロットル開度においても、吸気は吸気通路２０を流れて入口２５からサージタンク２２の内部に流入し、面部３０ｂおよび３０ｃに衝突し、拡散する。これにより吸気の流れが４つの吸気通路２４ａ～２４ｄに分散される。したがって４つの吸気通路２４ａ～２４ｄ、およびこれらに接続される内燃機関１４の４つの気筒に吸気を分配することができる。

スロットルバルブ１２の弁軸１３はＹ軸方向に延伸し、吸気通路２４ａ～２４ｄの配列方向であるＸ軸方向に直交する。第１実施形態ではサージタンク２２に面部３０ｂおよび３０ｃに吸気を衝突させることで、吸気を複数の吸気通路２４ａ～２４ｄに分配する。弁軸１３は、吸気通路２４ａ～２４ｄの配列方向であるＸ軸方向と交差して延伸してもよいし、Ｘ軸方向に延伸してもよい。弁軸１３の延伸方向に関わらず、吸気をロバストに分配することができる。また、スロットルバルブ１２の弁体１５の回転方向は弁軸１３に対して時計回りでも反時計回りでもよい。回転方向に関わらず空気を分配することができる。

スロットルバルブ１２は弁軸１３を中心に時計回りに開閉してもよいし、反時計回りに開閉してもよい。いずれの場合でもインテークマニホールド１０を共通して用いることができる。インテークマニホールド１０の設計を変更しなくてよいため、設計コストの増加を抑制することができる。

内燃機関１４は四気筒エンジンであるため、サージタンク２２より下流側に４つの吸気通路２４ａ～２４ｄが設けられる。サージタンク２２には例えば吸気通路２４ａ～２４ｄに対応して４つの面部３０ａ～３０ｄを設ける。内燃機関１４の気筒の数に応じて吸気通路および面部の数は変更してもよい。面部の数は気筒および吸気通路の数と同じでもよいし、異なってもよい。

吸気の分配のためには、サージタンク２２のうち吸気通路２４ａ～２４ｄのうち少なくとも１つに対向し、かつ入口２５とＺ軸方向に対向する位置に面部を設けることが有効である。図１（ｂ）の例では面部３０ｂが吸気通路２４ｂおよび入口２５に対向する。スロットル開度が大きければ吸気は吸気通路２０の外周側に多く流れ、面部３０ｂに衝突する。スロットル開度が小さければ吸気は吸気通路２０の内周側に多く流れ、面部３０ｃに衝突する。このため、スロットル開度によりサージタンク２２に流入する流れが変わる場合でも、ロバストに空気を分散させることができる。

サージタンク２２に４つの面部３０ａ～３０ｄを設けることで吸気の圧力損失を抑制することができる。図１（ｂ）に示すように、面部３０ａおよび３０ｂは点線Ｌ１に沿って同じ方向に延伸する。面部３０ｃおよび３０ｄは点線Ｌ２に沿って同じ方向に延伸する。吸気が各吸気通路へと滑らかに流れるため、圧力損失が抑制される。内燃機関１４の気筒ごとの圧損の差が小さく、気筒間で吸気の圧力が均一に近くなる。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すようにサージタンク２２の外側にはボルト締結用の凹部２６が形成されており、凹部２６と面部が交互に並ぶ。凹部２６が設けられない場合、サージタンク２２を横断し、４つの吸気通路２４ａ～２４ｄに対向する１つの面部を設けてもよい。

（第２実施形態）
図３は第２実施形態に係る吸気装置１１０を例示する正面図である。吸気通路２１は、第１実施形態の吸気通路２０とは反対側に湾曲する。他の構成は第１実施形態と同じである。吸気通路２１の形状に応じて、第１実施形態に比べ、第２実施形態における吸気の流れる方向は変化する。第２実施形態によれば、サージタンク２２に面部３０ａ～３０ｄが設けられているため、吸気を複数の吸気通路２４ａ～２４ｄに分配することができる。

第１実施形態および第２実施形態とは吸気通路の形状を変え、吸気の流れが変化しても、吸気を分配することができる。したがって吸気装置のレイアウトを変更しても、安定した吸気の供給が可能である。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０インテークマニホールド
１２スロットルバルブ
１３弁軸
１４内燃機関
１５弁体
２０、２１、２４ａ～２４ｄ吸気通路
２２サージタンク
２５入口
２６凹部
２８ボルト
３０ａ～３０ｄ面部
１００、１１０吸気装置

Claims

サージタンクと、
前記サージタンクよりも吸気の下流側に位置し、前記サージタンクおよび内燃機関に接続される複数の吸気通路と、を具備し、
前記サージタンクの内壁のうち、前記複数の吸気通路の上流部の壁と連続する部分は面部を有し、
前記面部は、前記吸気通路の上流部の壁に比べて窪んでおり、
複数の前記面部は、前記サージタンクへの吸気の入口に近い方から遠い方へと広がるテーパ形状を形成するインテークマニホールド。