JP7347155B2

JP7347155B2 - エンジンの吸気マニホールド

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Publication number: JP7347155B2
Application number: JP2019210480A
Authority: JP
Inventors: 勇佑辻
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2023-09-20
Anticipated expiration: 2039-11-21
Also published as: JP2021080898A

Description

本発明は、乗用車等の車両に搭載されるエンジンに燃焼用空気を供給するための吸気マニホールドに関する。

例えば特許文献１には、サージタンクと、サージタンクの外周を囲むように湾曲する４つの分岐管とを有する合成樹脂製の吸気マニホールドについて、サージタンクと分岐管との間の隙間に防音材を配置し、吸気音を低減することが開示されている。

上記公報の吸気マニホールドでは、４つの分岐管の上流端が気筒列方向中央部に集合されてサージタンクの底面に連結されており、サージタンクは気筒列方向の長さが短い。

特開２０００－１４５５５４号公報

ところで、サージタンクが気筒列方向に長く、複数の分岐管とサージタンクの空間が気筒列方向に長い場合、防音材を上記空間全体に挿入すると防音効果は得られるが、防音材の重量が増加する問題があった。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、防音材が装着される樹脂製の吸気マニホールドについて、軽量化を図りつつ防音効果を高めることが目的である。

本発明のエンジンの吸気マニホールドは、気筒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する複数の分岐管と、前記複数の分岐管の下流端を相互に連結するフランジ部とを有し、樹脂によって形成されるエンジンの吸気マニホールドであって、前記サージタンクの所定姿勢で前記吸気マニホールドを気筒列方向から見た場合、前記複数の分岐管は前記サージタンクから上方へ延びた後反転して下方へ延び、前記サージタンクの側方と下方を囲むように湾曲して前記フランジ部に到るように構成され、防音材が前記サージタンクと前記複数の分岐管とに囲まれる空間内に配置されるエンジンの吸気マニホールドにおいて、前記防音材は、前記サージタンクの気筒列方向で両端部を除く中央領域を覆うと共にこの中央領域に空間部を形成する凹部を有し、前記凹部よりも外側の部位が前記サージタンクと接触し、上下方向に延びる複数のリブが、前記サージタンクの前記防音材の側に向いた壁部であって前記サージタンクの前記中央領域に配置され、前記凹部は、その気筒列方向両端部に配置される一対の側壁と、これら側壁の間を連絡する底壁とを有し、前記一対の側壁は、前記複数のリブのうち気筒列方向両端部に配置されるリブの外側面にそれぞれ接触することを特徴とする。
本発明のエンジンの吸気マニホールドは、気筒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する複数の分岐管と、前記複数の分岐管の下流端を相互に連結するフランジ部とを有し、樹脂によって形成されるエンジンの吸気マニホールドであって、前記サージタンクの所定姿勢で前記吸気マニホールドを気筒列方向から見た場合、前記複数の分岐管は前記サージタンクから上方へ延びた後反転して下方へ延び、前記サージタンクの側方と下方を囲むように湾曲して前記フランジ部に到るように構成され、防音材が前記サージタンクと前記複数の分岐管とに囲まれる空間内に配置されるエンジンの吸気マニホールドにおいて、前記防音材は、前記サージタンクの気筒列方向で両端部を除く中央領域を覆うと共にこの中央領域に空間部を形成する凹部を有し、前記凹部よりも外側の部位が前記サージタンクと接触し、上下方向に延びる複数のリブが、前記サージタンクの前記防音材の側に向いた壁部であって前記サージタンクの前記中央領域に配置され、前記サージタンクは、気筒列方向と交差する断面が筒状であり、前記複数の分岐管は、前記サージタンクの上面部に連結される部分であって互いに隣接する分岐管の間に窪み部を有し、前記防音材は、前記凹部より上方に延びる上壁部を有し、前記上壁部は、この上壁部から前記窪み部に向かって突出しており、その先端部が前記窪み部に挿入されると共にその下面が前記サージタンクに接触する突部を有し、前記凹部は、前記複数のリブの上端から前記サージタンクの外周面に沿って下方へ延び、その下縁部が前記サージタンクの下部に接触することを特徴とする。

本発明によれば、防音材が装着される樹脂製の吸気マニホールドについて、軽量化を図りつつ防音効果を高めることができる。

本発明の実施例に係るエンジンが備える吸気マニホールドの斜視図である。本発明の実施例に係る吸気マニホールドの左側面図である。本発明の実施例に係る吸気マニホールドの正面図である。本発明の実施例に係る吸気マニホールドの平面図である。本発明の実施例に係る吸気マニホールドの右側面図である。図２のVI-VI線に沿う断面図である。図２のVII-VII線に沿う断面図である。図２のVIII-VIII線に沿う断面図である。図４のIX-IX線に沿う断面図である。本発明の実施例に係る防音材の斜視図である。本発明の実施例に係る防音材の正面図である。本発明の実施例に係る防音材の平面図である。

以下、図面に基づき、本発明によるエンジンの吸気マニホールドの好適な実施の形態を説明する。
本発明の一実施の形態におけるエンジンの吸気マニホールドは、気筒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する複数の分岐管と、前記複数の分岐管の下流端を相互に連結するフランジ部とを有し、樹脂によって形成されるエンジンの吸気マニホールドであって、前記サージタンクの所定姿勢で前記吸気マニホールドを気筒列方向から見た場合、前記複数の分岐管は前記サージタンクから上方へ延びた後反転して下方へ延び、前記サージタンクの側方と下方を囲むように湾曲して前記フランジ部に到るように構成され、防音材が前記サージタンクと前記複数の分岐管とに囲まれる空間内に配置されるエンジンの吸気マニホールドにおいて、前記防音材は、前記サージタンクの気筒列方向で両端部を除く中央領域を覆うと共にこの中央領域に空間部を形成する凹部を有し、前記凹部よりも外側の部位が前記サージタンクと接触する。

本発明によるエンジンの吸気マニホールドにおいて、凹部によりサージタンクの中央領域と防音材との間に空気層を作り、サージタンクから放射される騒音を密度の異なる空気層と防音材の層とを通して減衰させた後外部に放出させることができる。また、中央領域の空間部により、防音材の軽量化が図れる。

本発明に係るエンジンが搭載される車両として例えば乗用車等の車両であってよく、その車両の前部にはエンジンルームを有し、エンジンルーム内に図１のようにエンジン１が搭載される。図１等を含め、以下の説明で用いる図においては車両の運転席から見る方向を車両の前方とし、その逆方向を後方とする。また、右側を右方、左側を左方とし、これらの方向をそれぞれ必要に応じて適宜、矢印により示す。ここに、図１はエンジン１が備える吸気マニホールド１０の斜視図、図２は吸気マニホールド１０の左側面図、図３は吸気マニホールド１０の正面図、図４は吸気マニホールド１０の平面図、図５は吸気マニホールド１０の右側面図である。

先ず、本実施例に係るエンジン１の概略構成について説明する。車両は、エンジンルームの後部に設けられるダッシュパネルや、エンジンルームの側部に配置されて前後方向に沿って延びる左右の車体フレーム（図示せず）等を有する。なお、以下の説明では必要に応じて部品もしくは部材の図示を適宜省略する。車体フレームにより車体の骨格構造が形成される。エンジン１はエンジンマウントを介してエンジンルーム内の所定位置に支持される。エンジンルームの上部にはエンジンフードが開閉可能に取り付けられ、エンジンルームの前部にはフロントグリル等が付設される。

エンジン１は本実施例において例えば多気筒、典型的には３気筒エンジン等であってよい。この場合、例えば、１番（♯１）気筒から３番（♯３）気筒が左右方向に一直線状（直列）に配置され、各気筒のそれぞれシリンダ軸線が略鉛直方向を指向する。エンジン１のクランクケース２の左側にはトランスミッション（図示せず）が一体的に結合し、これら全体がエンジン１の右側部、及びトランスミッションの左側部にてエンジンマウントを介して車体フレームに支持される。

エンジン１において、図１に示されるようにクランクケース２の上部にはシリンダブロック３がクランクケース２と一体的に形成されている。シリンダブロック３の上部には順次、シリンダヘッド４及びシリンダヘッドカバー５が一体的に結合し、上述のように直列３気筒エンジンとして構成され、これが実質的にエンジン本体となる。動弁装置として例えば、シリンダブロック３、シリンダヘッド４の右側面には動弁機構のカムシャフトを駆動するためのカムタイミングチェーンが配置され、そのチェーンカバーが動弁機構のカムシャフト、カムタイミングチェーンを右方から覆っている。

エンジン１には更に、エアクリーナから供給される空気を供給する吸気装置、燃料を供給する燃料供給装置、燃焼後の排気ガスをエンジン１から排出する排気装置、エンジン１を冷却する冷却装置及びエンジン１の可動部を潤滑する潤滑装置、更にはそれらを作動制御する制御装置（ＥＣＵ；Engine Control Unit）が付属する。制御装置の制御により複数の装置が上述の補機類等と協働し、これによりエンジン１全体として円滑な作動が遂行される。

吸気装置において、♯１気筒～♯３気筒ともシリンダヘッド４の後側に吸気ポートが開口し、それらの吸気ポートに接続する吸気マニホールド１０が図１に示すようにエンジン１に連結される。この吸気マニホールド１０を介してエンジン１のシリンダヘッド４の後側から燃焼用空気が供給される。なお、エンジン１の例えば、左側前方付近にエアクリーナが配置され、該エアクリーナにおいてエアインレットパイプから取り込んだ空気がエアクリーナケースへ送られる。そのエアクリーナケース内にはエアフィルタが装着されており、エアクリーナケース内に取り込まれた空気は該エアフィルタで清浄化される。エアクリーナにより清浄化された空気がスロットルボディを介して、吸気マニホールド１０へ供給される。

排気装置において、♯１気筒～♯３気筒ともシリンダヘッド４の前側に排気ポートが開口し、この排気ポートには排気ガスが排出される排気管が接続される。排気管はエンジン１の下部に回り込んで、更に後方へ延びる。

吸気マニホールド１０は合成樹脂材料によって形成され、図１に示すようにサージタンク１１と、サージタンク１１から分岐する複数（この例では３つ）の分岐管１２と、複数の分岐管１２の下流端を相互に連結するフランジ部１３とを有する。

サージタンク１１は概して筒状の中空体であり、♯１～♯３気筒列方向に延びる。吸気マニホールド１０を、図１及び図２のようにサージタンク１１がフランジ部１３よりも上方に位置する姿勢（所定姿勢とする）にして、吸気マニホールド１１を気筒列方向から見た場合、複数の分岐管１２はサージタンク１１から上方へ延びた後反転して下方へ延びる。吸気マニホールド１１は略この姿勢で車両のエンジン１に取り付けられる。分岐管１２はサージタンク１１を起点として上半円を呈するように配置される。上記のように反転して下方へ延びる分岐管１２は更に、サージタンク１１の側方（後面側）と下方を囲むように湾曲してフランジ部１３に到るように構成される。

サージタンク１１と複数の分岐管１２とに囲まれる空間Ｓ（図２）内には防音材１４が配置される。防音材１４は例えば多孔質のウレタン材料等により形成され、空気中に伝わる音波振動を熱エネルギーに変換させることで音を減衰させる機能を有する。

ここで、図６は図２のVI-VI線に沿う断面図、図７は図２のVII-VII線に沿う断面図、図８は図２のVIII-VIII線に沿う断面図、図９は図４のIX-IX線に沿う断面図である。以下の説明ではこれらの図を適宜参照するものとする。
サージタンク１１は気筒列方向の一端側、本例ではその左端部に図１及び図２のようにエアクリーナから送られる空気の供給口１５が開口し、その周囲にフランジ１６が付設される。サージタンク１１は気筒列方向の他端側、本例ではその右端部は図５のように実質的に閉塞している。
サージタンク１１の中空内部は図７に示されるように気筒列方向で中央部付近が幾分膨らんだ筒状に形成され、その筒状の横断面は図９のように角部が円弧状に繋がる略矩形状を呈する。なお、この横断面形状として円形あるいは楕円形もしくはそれらに近い形状等も選ばれる。

各分岐管１２の内部には吸気通路１２ａが形成され（図６等）、この場合サージタンク１１の上面部１１ｅにて分岐管１２が連通するサージタンク連結部付近の吸気通路１２ａは、図８のように比較的大径の略円形断面に形成される。また、分岐管１２の上半円乃至下方へ延びる部位の吸気通路１２ａは、図６、図７、図８のようにサージタンク連通部付近よりも小径の略円形断面に形成される。シリンダヘッド４の後側の吸気ポートに分岐管１２が連通する吸気ポート連結部の吸気通路１２ａは、図３のように気筒列方向に長径を持つ略楕円形もしくは長円形断面に形成される。

また、分岐管１２の上半円の頂部付近とサージタンク１１の下方付近とに、図１及び図２等に示されるように隣接する分岐管１２相互間を結合するフランジ部１７，１８を有する。フランジ部１３及びこれらのフランジ部１７，１８を介して複数の分岐管１２は一体的に結合し、高い結合剛性を有する。
更にフランジ部１３，１７，１８の吸気上流側又は下流側において、隣接する分岐管１２相互間の指又部には図１、図３、図４等のように複数の補強プレートもしくはリブ１９が設けられる。これらの補強プレートもしくはリブ１９により複数の分岐管１２の結合剛性を強化している。

次に、図１０は防音材１４の斜視図、図１１はその正面図、図１２はその平面図を示している。
防音材１４は、図１０に示すように複数の凹凸を有する気筒列方向に長い形状に形成される。サージタンク１１は、図６のように気筒列方向で両端部１１ａ，１１ｂを除く中央領域１１ｃを有する。防音材１４は、図７に示されるようにサージタンク１１の気筒列方向の中央領域１１ｃを覆うと共に、図９にも示されるようにサージタンク１１の中央領域１１ｃとの間に空間部Ｓ１を形成する凹部２０を有する（図１０、図１１参照）。凹部２０は、サージタンク１１の後面部１１ｄ（図６、図７及び図９参照）に略対応して、後面部１１ｄとの間に隙間を作って空間部Ｓ１を形成するように内方へ凹んでいる。この場合、図７に示されるように防音材１４は、気筒列方向で凹部２０よりも外側の部位がサージタンク１１と接触する。

ここで、図７に示されるようにサージタンク１１の防音材１４の側に向いた壁部（サージタンク１１の後面部１１ｄが略対応する）には、図６のように上下方向に延びる複数のリブ２１が形成されている。これらのリブ２１は、サージタンク１１の中央領域１１ｃに配置される。この場合、リブ２１には気筒列方向に所定ピッチ間隔で列設された複数の縦リブ２２と、サージタンク１１の中央領域１１ｃに対応して気筒列方向に沿って形成された横リブ２３とが含まれる。

凹部２０は、図１１に示されるように気筒列方向の両端部に配置される一対の側壁２４ａ，２４ｂと、これら側壁２４ａ，２４ｂの間を連絡する底壁２５とを有する。
一対の側壁２４ａ，２４ｂは、複数のリブ２１（縦リブ２２）のうち図６のように気筒列方向の両端部に配置されるリブ２１（縦リブ２２ａ，２２ｂ）の外側面にそれぞれ接触する（図７参照）。

サージタンク１１は、上述のように気筒列方向と交差する断面、即ち横断面が筒状である。また、複数の分岐管１２は、サージタンク１１の上面部１１ｅ（図９参照）に連結される部分であって互いに隣接する分岐管１２相互間に、図６及び図８に示されるように窪み部２６を有する。一方、防音材１４は、図１０のように凹部２０より上方に延びる上壁部２７を有し、この上壁部２７は、分岐管１２の窪み部２６に向かって突出しており、図８のようにその先端部が窪み部２６に挿入されると共に、図９のようにその下面がサージタンク１１の上面部１１ｅに接触する突部２８を有する。

また、凹部２０は、複数のリブ２１（縦リブ２２）の上端からサージタンク１１の外周面に沿って下方へ延び、図９のようにその下縁部２９がサージタンク１１の下部に接触する。

上記の場合、防音材１４は図１０のように第１の側面（前側）３０及び第２の側面（後側）３１を有し、第２の側面３１には複数の分岐管１２に対応する複数の溝部３２が形成される。各溝部３２には、対応する分岐管１２が嵌り込むようになっている。

エンジン１が始動することでシリンダブロック３及びシリンダヘッド４を含むシリンダ内の燃焼圧力や動弁機構等の作動あるいは衝撃に起因して、吸気マニホールド１０まわりで振動が発生する。このように発生した吸気マニホールド１０の表面の振動は、空気を振動させ空気伝播音となって周囲に放射される。この空気伝播音は、そのままでは車室に伝わる騒音となる。サージタンク１１と分岐管１２とに囲まれた空間Ｓは、そのような騒音源の近傍にあるが、空間Ｓに挿着された防音材１４が騒音を減衰させることができる。

本発明の吸気マニホールド１０において特に、防音材１４が複数のリブ２１が設置されるサージタンク１１の中央領域１１ｃを覆うと共にこの中央領域１１ｃに空間部Ｓ１を形成する凹部２０を有し、凹部２０よりも外側の部位がサージタンク１１と接触する。

このように凹部２０によりサージタンク１１の中央領域１１ｃと防音材１４との間に空気層、即ち空間部Ｓ１を作り、サージタンク１１から放射される騒音を密度の異なる空気層と防音材１４の層とを通して減衰させた後外部に放出させることができる。サージタンク１１及び分岐管１２に囲まれる空間Ｓ（図２）内に単に防音材１４を装填するのではなく、サージタンク１１の中央領域１１ｃに空間部Ｓ１を形成することにより、高い防音効果を得ることができる。
また、空間部Ｓ１を形成することで、防音材１４をサージタンク１１の中央領域１１ｃに全体的に接触させる構造と比べ、防音材１４の軽量化が図れる。

また、サージタンク１１の防音材１４の側に向いた壁部、即ち後面部１１ｄにおいてサージタンク１１の中央領域１１ｃに上下方向に延びる複数のリブ２１が配置される。
空間部Ｓ１が形成されるサージタンク１１の中央領域１１ｃに複数のリブ２１が配置されることで、リブ２１によって空間部Ｓ１の形状を保持し、空間部Ｓ１による防音効果を安定維持することができる。

更に、防音材１４の凹部２０に形成された一対の側壁２４ａ，２４ｂは、複数のリブ２１のうち気筒列方向の両端部に配置されるリブ２１、即ち縦リブ２２ａ，２２ｂの外側面に夫々接触する。
凹部２０を構成する一対の側壁２４ａ，２４ｂと複数のリブ２１うち気筒列方向の両端部に配置されるリブ２１とによって、防音材１４を吸気マニホールド１０の気筒列方向にて適正な位置に固定でき、防音材１４の防音効果を高められる。

また、凹部２０の上壁部２７は、分岐管１２の窪み部２６に挿入されると共にサージタンク１１の上面部１１ｅに接触する突部２８を有し、凹部２０は、複数のリブ２１の上端からサージタンク１１の外周面に沿って下方へ延び、下縁部２９がサージタンク１１の下部に接触する。

このように防音材１４に配置された突部２８と凹部２０の形状とによって、防音材１４を吸気マニホールド１０の上下方向にて適正な位置に固定でき、防音材１４の防音効果を高められる。この場合、突部２８は、上壁部２７の一部に配置されるため防音材１４の軽量化が図れる。

以上、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明したが、本発明の実施にあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、各実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。
上記実施形態においてリブ２１の数量等は必要に応じて適宜変更可能である。

１０吸気マニホールド、１１サージタンク、１１ａ，１１ｂ両端部、１１ｃ中央領域、１２分岐管、１３，１７，１８フランジ部、１４防音材、１５供給口、１９補強プレートもしくはリブ、２０凹部、２１リブ、２２縦リブ、２４ａ，２４ｂ側壁、２５底壁、２６窪み部、２７上壁部、２８突部、２９下縁部。

Claims

気筒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する複数の分岐管と、前記複数の分岐管の下流端を相互に連結するフランジ部とを有し、樹脂によって形成されるエンジンの吸気マニホールドであって、
前記サージタンクの所定姿勢で前記吸気マニホールドを気筒列方向から見た場合、前記複数の分岐管は前記サージタンクから上方へ延びた後反転して下方へ延び、前記サージタンクの側方と下方を囲むように湾曲して前記フランジ部に到るように構成され、
防音材が前記サージタンクと前記複数の分岐管とに囲まれる空間内に配置されるエンジンの吸気マニホールドにおいて、
前記防音材は、前記サージタンクの気筒列方向で両端部を除く中央領域を覆うと共にこの中央領域に空間部を形成する凹部を有し、前記凹部よりも外側の部位が前記サージタンクと接触し、
上下方向に延びる複数のリブが、前記サージタンクの前記防音材の側に向いた壁部であって前記サージタンクの前記中央領域に配置され、
前記凹部は、その気筒列方向両端部に配置される一対の側壁と、これら側壁の間を連絡する底壁とを有し、
前記一対の側壁は、前記複数のリブのうち気筒列方向両端部に配置されるリブの外側面にそれぞれ接触することを特徴とするエンジンの吸気マニホールド。
気筒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する複数の分岐管と、前記複数の分岐管の下流端を相互に連結するフランジ部とを有し、樹脂によって形成されるエンジンの吸気マニホールドであって、
前記サージタンクの所定姿勢で前記吸気マニホールドを気筒列方向から見た場合、前記複数の分岐管は前記サージタンクから上方へ延びた後反転して下方へ延び、前記サージタンクの側方と下方を囲むように湾曲して前記フランジ部に到るように構成され、
防音材が前記サージタンクと前記複数の分岐管とに囲まれる空間内に配置されるエンジンの吸気マニホールドにおいて、
前記防音材は、前記サージタンクの気筒列方向で両端部を除く中央領域を覆うと共にこの中央領域に空間部を形成する凹部を有し、前記凹部よりも外側の部位が前記サージタンクと接触し、
上下方向に延びる複数のリブが、前記サージタンクの前記防音材の側に向いた壁部であって前記サージタンクの前記中央領域に配置され、
前記サージタンクは、気筒列方向と交差する断面が筒状であり、
前記複数の分岐管は、前記サージタンクの上面部に連結される部分であって互いに隣接する分岐管の間に窪み部を有し、
前記防音材は、前記凹部より上方に延びる上壁部を有し、
前記上壁部は、この上壁部から前記窪み部に向かって突出しており、その先端部が前記窪み部に挿入されると共にその下面が前記サージタンクに接触する突部を有し、
前記凹部は、前記複数のリブの上端から前記サージタンクの外周面に沿って下方へ延び、その下縁部が前記サージタンクの下部に接触することを特徴とするエンジンの吸気マニホールド。