JP7380407B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。

車両に搭載される内燃機関の吸気装置として、特許文献１に記載される空気取り入れ装置が知られている。この空気取り入れ装置は、内燃機関におけるクランク軸方向の一端部にエアクリーナが配設されており、エアクリーナへの大気空気取り入れ用エアダクト管が、内燃機関の上面とエンジンカバーとの間に配設されている。

エアダクト管は、内燃機関におけるクランク軸の方向に延びており、エアダクト管の途中には吸気騒音を低減するためのレゾネータまたはサイドブランチが配設されている。

エンジンカバー、エアダクト管およびレゾネータの後方には吸気マニホールドが配設されており、吸気マニホールドは、吸気管を介してエアクリーナに連結されている。

特開２００１－５９４５６号公報

ところで、吸気マニホールドを流れる吸入空気を冷却して吸気温度を下げると、空気の密度が高くなり、内燃機関の充填効率を高めて内燃機関の出力の向上と燃費の向上を図ることができる。

しかしながら、従来の空気取り入れ装置にあっては、エンジンカバー、エアダクト管およびレゾネータが吸気マニホールドの前方に配置されているため、走行風がエンジンカバー、エアダクト管およびレゾネータに遮られてしまう。

このため、走行風が吸気マニホールドに到達し難く、走行風によって吸気マニホールドを冷却することができず、吸気温度を低下させることができない。

本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、吸気温度を下げて内燃機関の充填効率を向上でき、内燃機関の出力性能と燃費を向上できる内燃機関の吸気装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、気筒列が車両幅方向に延びる内燃機関の上方に設置されるエアクリーナと、下流端部が前記内燃機関の後部に連結され、上流側が前記内燃機関の上面より上方に突出する吸気マニホールドと、前記内燃機関の気筒列方向の一端部に外気を取り入れる吸気口を有するとともに、前記内燃機関の気筒列方向の他端部が前記エアクリーナに連結され、前記内燃機関の上方で、かつ前記吸気マニホールドの前方に設置される吸気ダクトと、連通部によって前記吸気ダクトに連通する容積部を有し、前記容積部が車両の前後方向で前記吸気ダクトと前記吸気マニホールドとの間に設置されるレゾネータとを有する内燃機関の吸気装置であって、前記内燃機関を車両の上方から見た場合に、前記吸気ダクトは、前記吸気口より車両後方側に延びる上流ダクト部と、前記上流ダクト部から車両前方に反転する反転ダクト部と、前記反転ダクト部から車両前方に延びる下流ダクト部とからなるＵ字状通路部を有し、前記Ｕ字状通路部の内周面に囲まれる空間の下部に前記上流ダクト部と前記下流ダクト部を相互に連結する連結板が設けられており、前記連結板の後端部を前記反転ダクト部の下部より下方に位置させ、車両の前方から取り入れられる走行風を、前記連結板から前記連結板と前記反転ダクト部の間を通して吸気マニホールド側に導くことを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、吸気温度を下げて内燃機関の充填効率を向上でき、内燃機関の出力性能と燃費を向上できる。

図１は、本発明の一実施例に係る吸気装置を備えた内燃機関の正面図である。 図２は、本発明の一実施例に係る吸気装置を備えた内燃機関を右前斜め上方から見た図である。 図３は、本発明の一実施例に係る吸気装置を備えた内燃機関の右側面図である。 図４は、本発明の一実施例に係る吸気装置を備えた内燃機関の平面図である。 図５は、図１のＶ－Ｖ方向矢視断面図である。 図６は、本発明の一実施例に係る内燃機関の吸気装置の吸気ダクト、レゾネータおよびガイド部材を前側上方から見た図である。 図７は、図４の吸気ダクトおよびレゾネータのＶII－ＶII方向矢視断面図である。

本発明の一実施の形態に係る内燃機関の吸気装置は、気筒列が車両幅方向に延びる内燃機関の上方に設置されるエアクリーナと、下流端部が内燃機関の後部に連結され、上流側が内燃機関の上面より上方に突出する吸気マニホールドと、内燃機関の気筒列方向の一端部に外気を取り入れる吸気口を有するとともに、内燃機関の気筒列方向の他端部がエアクリーナに連結され、内燃機関の上方で、かつ吸気マニホールドの前方に設置される吸気ダクトと、連通部によって吸気ダクトに連通する容積部を有し、容積部が車両の前後方向で吸気ダクトと吸気マニホールドとの間に設置されるレゾネータとを有する内燃機関の吸気装置であって、内燃機関を車両の上方から見た場合に、吸気ダクトは、吸気口より車両後方側に延びる上流ダクト部と、上流ダクト部から車両前方に反転する反転ダクト部と、反転ダクト部から車両前方に延びる下流ダクト部とからなるＵ字状通路部を有し、Ｕ字状通路部の内周面に囲まれる空間の下部に上流ダクト部と下流ダクト部を相互に連結する連結板が設けられており、連結板の後端部を反転ダクト部の下部より下方に位置させ、車両の前方から取り入れられる走行風を、連結板から連結板と反転ダクト部の間を通して吸気マニホールド側に導く。

これにより、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の吸気装置は、吸気温度を下げて内燃機関の充填効率を向上でき、内燃機関の出力性能と燃費を向上できる。

以下、本発明の一実施例に係る内燃機関の吸気装置について、図面を用いて説明する。
図１から図７は、本発明の一実施例に係る内燃機関の吸気装置を示す図である。図１から図７において、上下前後左右方向は、車両に設置された状態の内燃機関を基準とし、車両の前後方向を前後方向、車両の左右方向（車両の幅方向）を左右方向、車両の上下方向（車両の高さ方向）を上下方向とする。

まず、構成を説明する。
図１において、車両１のエンジンルーム１Ａには内燃機関としてのエンジン２が設置されている。図３に示すように、エンジンルーム１Ａは、ダッシュパネル１Ｂによって図示しない車室と仕切られており、上部がフロントフード１Ｃによって覆われている。

エンジンルーム１Ａの前部は、フロントバンパ１Ｄによって閉じられており、エンジンルーム１Ａにはフロントバンパ１Ｄに形成された図示しないフロントグリル等の開口部を通して走行風が取り入れられる。

図１、図２に示すように、エンジン２は、シリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に設けられたシリンダヘッド４と、シリンダヘッド４の上部に設けられたシリンダヘッドカバー５と、シリンダブロック３とシリンダヘッド４の右側面に取付られたチェーンカバー６とを備えている。

シリンダブロック３には図示しない複数の気筒が設けられており、気筒は、車両１の幅方向（以下、車幅方向という）に並んで設置されている。なお、気筒の配列方向（左右方向）を気筒列方向Ｌという。本実施例のエンジン２は、横置きエンジンである。

気筒にはそれぞれ図示しないピストンが収容されており、ピストンは、図示しないコネクティングロッドを介して図示しないクランク軸に連結されている。ピストンは、気筒内で往復運動することにより、コネクティングロッドを介してクランク軸を回転させる。

シリンダヘッド４には図示しない複数の吸気ポートと複数の排気ポートが形成されている。

吸気ポートは、それぞれ気筒に連通しており、吸入空気を気筒に導入する。図１に示すように、シリンダヘッド４の前部には排気マニホールド４Ａが形成されている。

排気マニホールド４Ａは、排気ポートを通して複数の気筒に連通しており、複数の気筒から排出された排気ガスを集合して排気口４ａから図示しない触媒コンバータに排出する。

チェーンカバー６は、いずれも図示しないクランク軸のクランクスプロケットと吸気カム軸の吸気スプロケットと排気カム軸の排気スプロケットとに巻き掛けられたチェーンを覆っている。

図１から図４に示すように、シリンダヘッドカバー５の上方には吸気装置１０が設置されており、吸気装置１０は、吸気ダクト１１、エアクリーナ１２、レゾネータ１３、エアアウトレットホース１４および吸気マニホールド１５を備えている。

図１、図４に示すように、吸気ダクト１１は、シリンダヘッドカバー５の上方に設置されており、エンジン２の気筒列方向Ｌに延びている。吸気ダクト１１の気筒列方向Ｌの右端部には気筒列方向Ｌの右方（一方）に向かって開口する吸気口１１ａが設けられている（図２、図３参照）。

吸気ダクト１１は、車両１の前方からエンジンルーム１Ａに取り入れられた走行風（外気）を吸気口１１ａから取り入れる。具体的には、吸気ダクト１１は、エンジン２の負圧によって外気を吸入する。

エアクリーナ１２は、シリンダヘッドカバー５の上方に設置されている。エアクリーナ１２には吸気ダクト１１の気筒列方向Ｌの左端部１１ｂに連結されており、エアクリーナ１２には吸気ダクト１１から吸入空気が導入される。本実施例の吸気口１１ａは、本発明の吸気ダクトの気筒列方向の一端部を構成し、左端部１１ｂは、本発明の吸気ダクトの気筒列方向の他端部を構成する。

エアクリーナ１２の内部には図示しないエアクリーナエレメントが設けられており、吸気ダクト１１からエアクリーナ１２に導入された吸入空気に含まれた塵等の異物は、エアクリーナエレメントによって除去される。

レゾネータ１３は、シリンダヘッドカバー５の上方に設置されており、連通管部１６と箱状の容積部１７を有する。連通管部１６は、吸気ダクト１１と容積部１７とを連結しており、連通管部１６の内部には吸気ダクト１１と容積部１７とを連通する連通路１６ａが形成されている（図４参照）。

図４に示すように、容積部１７は、吸気ダクト１１の後方で、かつ吸気マニホールド１５の前方に設置されている。すなわち、容積部１７は、前後方向で吸気ダクト１１と吸気マニホールド１５の間に設置されている。

レゾネータ１３は、吸気ダクト１１から連通路１６ａを通して容積部１７に吸入空気が導入されることにより、容積部１７によって吸気騒音を低減する。本実施例の連通路１６ａを有する連通管部１６は、本発明の連通部を構成する。

吸気マニホールド１５は、箱状のサージタンク１８と分岐管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃとを有し、エンジン２の後方に設置されている。

図３、図５に示すように、サージタンク１８の前部は、前後方向でシリンダヘッドカバー５に重なっており、サージタンク１８の後部は、シリンダヘッドカバー５の後方に位置している。サージタンク１８は、気筒列方向Ｌに延びており（図４参照）、容積部１７の前端１７ｆよりも後方に設置されている。

図４に示すように、エアアウトレットホース１４は、エアクリーナ１２とサージタンク１８とを連結しており、サージタンク１８には吸気ダクト１１からエアクリーナ１２に導入されて浄化された吸入空気がエアアウトレットホース１４を通して導入される。

分岐管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃは、サージタンク１８からエンジン２の後部に延びており、延びる方向の下流端部１９ｃがシリンダヘッド４に連結されている。

具体的には、図３、図５に示すように、分岐管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃは、吸入空気の流れる方向の下流端部１９ｃがシリンダヘッド４の後部に連結されている（但し、図３、図５は、分岐管１９Ｃと分岐管１９Ｃの下流端部１９ｃのみを図示）。

分岐管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃは、下流端部１９ｃからシリンダヘッドカバー５の上面５ａよりも上方に突出しており、上流端部１９ｕがサージタンク１８に連結されている。本実施例のシリンダヘッドカバー５の上面５ａは、本発明の内燃機関の上面を構成する。

すなわち、吸気マニホールド１５は、分岐管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃの下流端部１９ｃがシリンダヘッド４に連結され、下流端部１９ｃよりも上流側の上流端部１９ｕやサージタンク１８がシリンダヘッドカバー５の上面５ａより上方に突出している。本実施例の分岐管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃの上流端部１９ｕやサージタンク１８は、本発明の吸気マニホールドの上流側に相当する。

ここで、上流、下流とは吸入空気が流れる方向に対して上流、下流を表す。吸気口１１ａに対して分岐管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ側が下流であり、分岐管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃに対して吸気口１１ａ側が上流である。

図３に示すように、吸気ダクト１１、レゾネータ１３および吸気マニホールド１５は、前側から後側に向かって吸気ダクト１１、レゾネータ１３および吸気マニホールド１５の順に設置されており、前後方向に並んでいる。

分岐管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃの内部には図示しない分岐通路が形成されており、分岐通路は、シリンダヘッド４の吸気ポートにそれぞれ連通されている。エアアウトレットホース１４からサージタンク１８に導入された吸入空気は、分岐通路から吸気ポートを通して各気筒に分配される。

図４に示すように、エアアウトレットホース１４とサージタンク１８の間にバルブボディ２０が設けられている。バルブボディ２０にはスロットルバルブ２０Ａが収容されている。

スロットルバルブ２０Ａは、エアアウトレットホース１４の通路断面積を可変してエンジン２の気筒に送り込む吸入空気量を調整する。

図１、図２に示すように、吸気装置１０は、ガイド部材２１を備えており、ガイド部材２１は、底壁２２と縦壁２３を有する。

図２、図６に示すように、底壁２２は、吸気ダクト１１の吸気口１１ａの下方に位置し、吸気口１１ａよりも前方側で、かつ、吸気口１１ａよりも気筒列方向Ｌの右方側（一方側）に延びている。

縦壁２３は、底壁２２の気筒列方向Ｌの右端部２２ａから上方に延びており、後部が気筒列方向Ｌで吸気口１１ａに対向している（図３参照）。

ガイド部材２１は、車両１の前方からエンジンルーム１Ａに取付られた走行風を底壁２２と縦壁２３とによって吸気口１１ａやレゾネータ１３に導く。

図４において、エンジン２を車両１の上方から見た場合に、吸気ダクト１１は、Ｕ字状通路部１１Ａを有する。Ｕ字状通路部１１Ａは、吸気口１１ａより後方側に延びる上流ダクト部１１ｃと、上流ダクト部１１ｃから前方に反転する反転ダクト部１１ｄと、反転ダクト部１１ｄから前方に延びる下流ダクト部１１ｅとから構成されている（図６参照）。

Ｕ字状通路部１１Ａには連結板２５が取付けられている。連結板２５は、Ｕ字状通路部１１Ａの内周面に囲まれる空間２６の下部に設置されており、上流ダクト部１１ｃと下流ダクト部１１ｅを相互に連結している。これにより、吸気ダクト１１は、連結板２５によって補強され、湾曲した形状が維持される。

ここで、Ｕ字状通路部１１Ａの内周面に囲まれる空間２６は、上流ダクト部１１ｃと反転ダクト部１１ｄと下流ダクト部１１ｅとによって囲まれる空間である。

図６、図７に示すように、連結板２５の後端部２５ｒは、反転ダクト部１１ｄの下部１１ｕより下方に位置しており、連結板２５は、車両１の前方からエンジンルーム１Ａに取り入れられる走行風が連結板２５から連結板２５と反転ダクト部１１ｄの間を通して吸気マニホールド１５側に導くことができるように構成されている。

図３、図７に示すように、吸気ダクト１１は、吸気口１１ａから取り入れられた吸入空気が流れる通路断面が縦長な形状に形成されている。すなわち、吸気ダクト１１は、吸入空気が流れる方向において縦方向の長さが横方向の長さよりも長く形成されており、通路面積が縦長に形成されている。

連結板２５は、後端部２５ｒが前端部２５ｆよりも低くなるように傾斜されており、前端部２５ｆは、反転ダクト部１１ｄの下部１１ｕよりも上方に位置している。

次に、本実施例の吸気装置１０の効果を説明する。
本実施例の吸気装置１０は、気筒列が車両幅方向に延びるエンジン２のシリンダヘッドカバー５の上方に設置されるエアクリーナ１２と、下流端部１９ｃがシリンダヘッド４の後部に連結され、分岐管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃの上流端部１９ｕやサージタンク１８がシリンダヘッドカバー５の上面５ａより上方に突出する吸気マニホールド１５とを有する。

また、吸気装置１０は、エンジン２の気筒列方向Ｌの右端部に外気を取り入れる吸気口１１ａを有するとともに、エンジン２の気筒列方向Ｌの左端部１１ｂがエアクリーナ１２に連結され、エンジン２の上方で、かつ吸気マニホールド１５の前方に設置される吸気ダクト１１を有する。

さらに、吸気装置１０は、連通管部１６の連通路１６ａによって吸気ダクト１１に連通する容積部１７を有し、容積部１７の前後方向で吸気ダクト１１と吸気マニホールド１５との間に設置されるレゾネータ１３とを有する。

エンジン２を車両１の上方から見た場合に、吸気ダクト１１は、吸気口１１ａより後方側に延びる上流ダクト部１１ｃと、上流ダクト部１１ｃから前方に反転する反転ダクト部１１ｄと、反転ダクト部１１ｄから前方に延びる下流ダクト部１１ｅとからなるＵ字状通路部１１Ａを有する。

Ｕ字状通路部１１Ａの内周面に囲まれる空間２６の下部に上流ダクト部１１ｃと下流ダクト部１１ｅを相互に連結する連結板２５が設けられており、連結板２５の後端部２５ｒを反転ダクト部１１ｄの下部１１ｕより下方に位置させ、車両１の前方からエンジンルーム１Ａに取り入れられる走行風Ｗ（図５参照）を、連結板２５から連結板２５と反転ダクト部１１ｄの間を通して吸気マニホールド１５側に導く。

これにより、吸気マニホールド１５を走行風Ｗによって冷却でき、吸気マニホールド１５を流れる吸入空気の温度、すなわち、吸気温度を下げてエンジン２の気筒に導入される吸入空気の密度を高くできる。

この結果、エンジン２の気筒に導入される吸入空気の充填効率を向上でき、エンジン２の出力性能と燃費を向上できる。

これに加えて、吸気ダクト１１がＵ字状通路部１１Ａを有するので、吸気ダクト１１の設置スペースを低減しつつ、吸気ダクト１１の長さを長くでき、吸気騒音の低減を図ることができる。

また、本実施例の吸気装置１０によれば、吸気ダクト１１は、吸気口１１ａから取り入れられた吸入空気が流れる通路断面が縦長な形状に形成されている。

これにより、Ｕ字状通路部１１Ａの内周の空間を拡大でき、より多くの走行風ＷをＵ字状通路部１１Ａの内部の空間に取り入れることができ、より多くの吸入空気を吸気マニホールド１５に送ることができる。

このため、連結板２５から連結板２５と反転ダクト部１１ｄの間を通して吸気マニホールド１５側に導かれた走行風Ｗによって吸気マニホールド１５に送り込まれたより多くの吸入空気を冷却でき、エンジン２の気筒に導入される吸入空気の密度をより高くできる。

この結果、エンジン２の気筒に導入される吸入空気の充填効率をより効果的に向上でき、エンジン２の出力性能と燃費をより効果的に向上できる。

また、本実施例の吸気装置１０によれば、連結板２５は、後端部２５ｒが前端部２５ｆより低くなるように傾斜されている。

これにより、連結板２５から反転ダクト部１１ｄの下方を通過する走行風Ｗの風量を増加でき、吸気マニホールド１５の冷却効果を高めることができる。このため、吸気マニホールド１５を流れる吸入空気をより効果的に冷却できる。

本発明の実施例を開示したが、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。

１...車両、２...エンジン（内燃機関）、５ａ...上面（内燃機関の上面）、１０...吸気装置、１１...吸気ダクト、１１Ａ...Ｕ字状通路部、１１ａ...吸気口、１１ｂ...左端部、１１ｃ...上流ダクト部、１１ｄ...反転ダクト部、１１ｅ...下流ダクト部、１１ｕ...下部（反転ダクト部の下部）、１２...エアクリーナ、１３...レゾネータ、１５...吸気マニホールド、１６...連通管部（連通部）、１７...容積部、１８...サージタンク（吸気マニホールドの上流側）、１９ｃ...下流端部（吸気マニホールドの下流端部）、１９ｕ...上流端部（吸気マニホールドの上流側）、２５...連結板、２５ｆ...前端部（連結板の前端部）、２５ｒ...後端部（連結板の後端部）、２６...空間（Ｕ字状通路部の内周面に囲まれる空間）

Claims (3)

1. 気筒列が車両幅方向に延びる内燃機関の上方に設置されるエアクリーナと、
   下流端部が前記内燃機関の後部に連結され、上流側が前記内燃機関の上面より上方に突出する吸気マニホールドと、
   前記内燃機関の気筒列方向の一端部に外気を取り入れる吸気口を有するとともに、前記内燃機関の気筒列方向の他端部が前記エアクリーナに連結され、前記内燃機関の上方で、かつ前記吸気マニホールドの前方に設置される吸気ダクトと、
   連通部によって前記吸気ダクトに連通する容積部を有し、前記容積部が車両の前後方向で前記吸気ダクトと前記吸気マニホールドとの間に設置されるレゾネータとを有する内燃機関の吸気装置であって、
   前記内燃機関を車両の上方から見た場合に、前記吸気ダクトは、前記吸気口より車両後方側に延びる上流ダクト部と、前記上流ダクト部から車両前方に反転する反転ダクト部と、前記反転ダクト部から車両前方に延びる下流ダクト部とからなるＵ字状通路部を有し、
   前記Ｕ字状通路部の内周面に囲まれる空間の下部に前記上流ダクト部と前記下流ダクト部を相互に連結する連結板が設けられており、
   前記連結板の後端部を前記反転ダクト部の下部より下方に位置させ、車両の前方から取り入れられる走行風を、前記連結板から前記連結板と前記反転ダクト部の間を通して吸気マニホールド側に導くことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記吸気ダクトは、前記吸気口から取り入れられた吸入空気が流れる通路断面が縦長な形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記連結板は、前記後端部が前端部より低くなるように傾斜されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。

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