JPWO2002040846A1

JPWO2002040846A1 - 内燃機関用吸気モジュール及びその部材並びに電子制御式スロットル装置

Info

Publication number: JPWO2002040846A1
Application number: JP2002543142A
Authority: JP
Inventors: 桑野　盛雄; 新妻　重人; 西村　光宣
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2004-03-25
Also published as: WO2002040846A1; EP1340896A1; EP1340896A4; US7055499B1

Abstract

本発明の目的は、強度が高く、かつ接続される電子制御式スロットルボディ及びモータの重量負担を軽減し、軽量でコンパクトな自動車等の内燃機関用吸気モジュール及びその部材並びに電子制御式スロットル装置を提供することにある。本発明は、コレクタと、該コレクタに接続された電子制御式スロットルボディと、前記コレクタに並列に一体に接続された複数のインテークマニホールドとを有する内燃機関用吸気モジュールにおいて、前記コレクタは前記電子制御式スロットルボディ側で上向きに湾曲して形成され、前記電子制御式スロットルを駆動するモータが前記ボディに前記湾曲した側の内側に一体に設けられていること、又、インテークマニホールドが繊維を有する合成樹脂、又はＡ１基合金鋳物からなることを特徴とし、更に特定の構成を有する電子制御式スロットル装置からなることを特徴とする。

Description

技術分野
本発明は、新規な自動車等の内燃機関用吸気モジュール及びその部材並びに電子制御式スロットル装置に関する。
背景技術
従来、自動車の内燃機関の吸気系に関しては、小型軽量化，実装密度を高めるために、インテークマニホールドとコレクタ（サージタンク）の合成樹脂化、一体成形化、ひいてはスロットルバルブ，コレクタ，インテークマニホールド，インジェクタ等を一つの集合体をしてモジュール化する技術が提案されている。内燃機関用吸気モジュールの従来例については、例えば、特開平３−２０２６７０号公報，特開平６−８１７１９号公報，特開平７−３０１１６３号公報，特開平７−８３１３２号公報、特開平１０−２８１０２６号公報等に開示されている。
特に、特開平３−２０２６７０号公報には、コレクタ及びインテークマニホホールドが合成樹脂からなり、更にインテークマニホホールドのエンジン側が金属から成ること、特開平１０−２８１０２６号公報にはコレクタ及びインテークマニホホールドが合成樹脂からなることが示されている。
しかし、いずれの公知例においてもコレクタに接続される電子制御式スロットル装置との特定の関係について全く示されていない。
発明の開示
本発明の目的は、強度が高く、かつ接続される電子制御式スロットルボディ及びモータの重量負担を軽減し、軽量でコンパクトな自動車等の内燃機関用吸気モジュール及びその部材並びに電子制御式スロットル装置を提供することにある。
本発明は、特定の構造及び材料からなる内燃機関用吸気モジュールとその部材並びに電子制御式スロットル装置にあり、特に、繊維を有する合成樹脂製のインテークマニホールド及びコレクタを有する内燃機関用吸気モジュール、又、内燃機関用吸気モジュールに電子制御式スロットルの駆動用モータを一体化すると共に、インテークマニホールド側に配置するものである。
例えば、電子制御式スロットルボディのフランジから合成樹脂製のコレクタへ空気を導くブローバイガス通路が、各気筒へ繋がるインテークマニホールドの外側（いわゆる内燃機関用吸気モジュール側面）に配置されている場合、電子制御式スロットルボディの取付けフランジは、内燃機関用吸気モジュールの重心から離れる方向となり、モータが配置された電子制御式スロットルボディの重心はインテークマニホールドの重心から大きく離れてしまい、電子制御式スロットルボディフランジから合成樹脂製のコレクタへ空気を導く通路をエンジン振動などに対し強度を確保する必要が生じる。
そこで、電子制御式スロットルボディのモータをインテークマニホールド側に設置すると共に前述の通路を上向きに４５度以上にに傾斜させるか、又は湾曲させることで、電子制御式スロットルボディの重心点をインテークマニホールドの重心点により近づけることができ、電子制御式スロットルボディフランジからコレクタへ空気を導く前述の通路に対して補強を軽減でき、又無しに構成することができる。従って、インテークマニホールドのフランジが、インテークマニホールド側からみて下り勾配となるよう傾斜させて配置されるもので、コレクタ、インテークマニホールド及び両者を繋ぐ通路が合成樹脂製、特に繊維を有するもの、又繊維として低熱膨張のガラス繊維が好ましく、他に炭素繊維、セラミックス繊維、金属繊維等が好ましい。
このように構成すれば、モータが設置された電子制御式スロットルボディの重心位置を、樹脂製インテークマニホールドの重心位置に近づけることができ、電子制御式スロットルボディフランジから合成樹脂製のコレクタへ空気を導く通路の強度を確保することが可能となる。
即ち、本発明は、コレクタと、該コレクタに接続された電子制御式スロットルボディと、前記コレクタに並列に一体に接続された複数のインテークマニホールドとを有する内燃機関用吸気モジュールにおいて、前記コレクタは前記電子制御式スロットルボディ側で上向きに湾曲して形成され、前記電子制御式スロットルを駆動するモータが前記ボディに前記湾曲した側の内側に一体に設けられていること、又、前記コレクタは前記電子制御式スロットルボディ側が上向きに４５度以上傾斜した傾斜部を有し、該傾斜部の直径はインテークマニホールド側の直径より小さく、前記電子制御式スロットルボディ側と前記インテークマニホールド側とでほぼ同じであり、前記電子制御式スロットルを駆動するモータが前記ボディに前記傾斜部の内側に一体に設けられていること、又、前記コレクタ及びインテークマニホールドが繊維を有する合成樹脂より成り、前記インテークマニホールドは一部接合によって一体に形成されていること、更にこれらの組み合わせからなることをを特徴とする。
又、本発明は、コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールドと電子制御式スロットルボディとが接続された内燃機関用吸気モジュールにおいて、前記インテークマニホールドは少なくともエンジン側と前記コレクタ側とに２分割され、前記コレクタ及び前記インテークマニホールドの前記コレクタ側が繊維を有する合成樹脂より成ること、又、前記インテークマニホールドは少なくともエンジン側と前記コレクタ側とに２分割され、前記コレクタ及び前記インテークマニホールドの前記コレクタ側が繊維を有する合成樹脂より成り、前記インテークマニホールドの前記エンジン側がＡｌ基合金鋳物より成ること、又、前記コレクタ及びインテークマニホールドが合成樹脂より成り、吸入空気量を検出するエアフローメータが前記ボディにエンジンの設置側と反対側に設けられていることを特徴とし、又これらの組み合わせからなるものである。
更に、本発明は、コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールドと電子制御式スロットルボディとが接続された内燃機関用吸気モジュールにおいて、前記コレクタ及びインテークマニホールドが合成樹脂より成り、前記電子制御式スロットルを駆動するモータの配線用コネクタと前記スロットルの回転角センサーの配線用コネクタとが一体形成されており、該一体形成された前記コネクタは前記ボディにエンジン側とは反対向きに端子の入り口が設けられていること、又、前記コレクタ及びインテークマニホールドが合成樹脂より成り、前記電子制御式スロットルを駆動するモータの配線用コネクタと前記スロットルの回転角センサーの配線用コネクタとが一体に形成されており、該一体形成された前記コネクタは前記ボディにエンジン側とは反対向きに端子の入り口が設けられ、前記電子制御式スロットルボディに取り付けられた吸入空気量を検出するエアフローメータの配線用コネクタへの端子の入り口の向きが、前記一体形成コネクタへの端子の入り口の向きと同方向に配置されていること、又、前記ボディに回転可能に設置されたスロットルを駆動するモータへの配線、前記スロットルの回転角度を検出するセンサーへの配線、吸入空気量を検出するエアフローメータへの配線、前記インテークマニホールドに設置された燃料噴射弁への配線、エンジンコントロールユニットからの配線及び前記エンジンに設置された点火プラグへの配線が一体にユニット化されたハーネスが前記インテークマニホールドの上部に固定されていること、又、これらの組み合わせからなることを特徴とする。
更に、本発明は、コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールド及び該インテークマニホールドの各々に前記コレクタとの間に設けられた可変吸気弁を有する内燃機関用吸気モジュールであって、前記コレクタ及び前記インテークマニホールドは繊維を有する合成樹脂より成り、前記インテークマニホールドは接合によって一体に形成されていること、又、コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールド、該インテークマニホールドの各々に前記コレクタとの間に設けられた可変吸気弁及び該可変吸気弁の駆動源となる負圧タンクを有する内燃機関用吸気モジュールであって、前記コレクタ、インテークマニホールド及び負圧タンクは繊維を有する合成樹脂より成り、前記インテークマニホールド及び負圧タンクは接合によって一体に形成されていること、又、前記コレクタ、インテークマニホールド及び負圧タンクは繊維を有する合成樹脂より成り、前記インテークマニホールド及び負圧タンクは接合によって一体に形成され、前記インテークマニホールドの前記エンジン側にエンジンコントロールユニットが設置されていること、又、これらの組み合わせからなることを特徴とする。
更に、本発明は、コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールドを有する内燃機関の内燃機関用吸気モジュール用部材において、前記コレクタ及び前記インテークマニホールドは繊維を有する合成樹脂より成り、前記インテークマニホールドはエンジン接続側に他のインテークマニホールドとの接続用フランジを有し、接合によって一体に形成されていること、又、前記インテークマニホールドは少なくともエンジンに接続される側と前記コレクタに接続される側とに２分割され、前記コレクタ側が繊維を有する合成樹脂及び前記エンジン側がＡｌ基合金より成り、互いにゴム製接続管によって接続され、該ゴム製接続管の外周が金属バンドによって固定ていることを特徴とする。
又、本発明は、胴部と、該胴部の一方にエンジン側との接続用フランジと、他方に他のインテークマニホールドとの接続用フランジと、前記エンジン側に設けられた燃料噴射弁の取り付け部とを有し、前記インテークマニホールドとの接続用フランジは前記胴部より厚肉であり、全体がＡｌ基合金より成ることを特徴とする内燃機関の内燃機関用吸気モジュール用インテークマニホールドにある。
更に、本発明は、ボディに回転可能に設置されたスロットルと、該スロットルを駆動するモータと、該モータの配線用コネクタと、前記スロットルの回転角度を検出するセンサーと、該センサーの配線用コネクタとを有する内燃機関用電子制御式スロットル装置において、前記ボディ及びモータハウジングが一体のＡｌ基合金鋳物より成り、前記モータはインテークマニホールド側に設けられ、前記モータの配線用コネクタ及び前記センサーの配線用コネクタが一体のコネクタより成り、該一体のコネクタの端子入り口がエンジン側と反対側にあること、又、これに吸入空気量を検出するエアフローメータを有し、前記ボディ及びモータハウジングが一体のＡｌ基合金鋳物より成り、前記モータがインテークマニホールド側及び前記エアフローメータがエンジンの設置側と反対側に各々前記ボディに設けられているていること、又、これらにエアフローメータの配線用コネクタとを有し、前記ボディ及びモータハウジングが一体のＡｌ基合金鋳物より成り、前記エアフローメータが前記ボディにエンジンの設置側と反対側に設けられ、前記エアフローメータの配線用コネクタの端子入り口がインテークマニホールド側にあること、又、これらの組み合わせからなることを特徴とする。
以上、本発明によれば、自動車等の内燃機関の内燃機関用吸気モジュールにおいて、電子制御式スロットルのボディに対するモータ及びエアフローメータ配置を特定位置に設定することで、特に電子制御式スロットルのボディとそのモータの重量に対する負担が軽減されるので、インテークマニホールドとコレクタとを合成樹脂によって構成することが出来、その結果、軽量でコンパクトな内燃機関用吸気モジュールが得られる。更にそれらの配線とそのコネクタの位置を特定な配置にすることで配線長さを短く出来ると共に、配線の生産工程を短縮出来、又、配線及びシステム全体の信頼性を高めることが出来る。
発明を実施するための最良の形態
第６図は、本発明に係る自動車用内燃機関の内燃機関用吸気モジュールの適用対象となるエンジンシステムの概要図である。
第６図において、エンジンブロック１００のシリンダ１１０は、複数のうちの一つを表わしている。２０１，２０２はインテークマニホールドを構成する独立吸気管であり、気筒数に対応した独立吸気管によりインテークマニホールドが構成される。本独立吸気管２０２は、負圧ダイヤフラム２８０により開閉する可変吸気弁２８１を備えており、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと言う）２６０からの信号で３方ソレノイド２８２の切替えを行い、負圧ダイヤフラム２８０への負圧が切り換えられることで可変吸気弁２８１が作動し、エンジン負荷状態に適当な吸気管長を得ることができる。２０３はインテークマニホールドの上流に位置するコレクタ（サージタンク），３００は絞り弁を内部に備えた電子制御式のスロットルボディである。
電子制御式スロットルボディ３００には計測系として、絞り弁の開度を検出するスロットルポジションセンサ（以下、ＴＰＳと称する）３０４を内臓し、また吸入空気量を検出するエアフローメータ（以下、ＡＦＭと称する）３０２が設けられている。また電子制御式スロットルボディ３００には、絞り弁を開閉するモータ３１０およびギア３１１が設けられている。
独立吸気管２０１，２０２は、コレクタ２０３から分岐してシリンダ１１０の吸気ポートに接続される。
図示されないエアクリーナから取り込まれた空気は、電子制御式スロットルボディ３００の絞り弁で流量制御された後にコレクタ２０３に至り、独立吸気管（インテークマニホールド）２０１，２０２を介して吸入工程にあるシリンダ１１０に送りまれる。
インジェクタ（燃料噴射弁）２５０は、シリンダ１１０の吸気ポート近傍に配置され、ＥＣＵ２６０からの制御信号に基づく燃料を吸気弁に向けて噴射する。
インジェクタ２５０には、フューエルギャラリー（燃料供給管）２５１を介して燃料が供給される。
本例では、シリンダヘッドに装着した点火プラグ１２０に独立点火形の点火コイル１０４がダイレクトに接続されている。独立点火形の点火コイル１０４は、プラグホール内に装着され、その上部にイグナイタユニット（点火駆動回路）１０１を備え、点火信号がＥＣＵからイグナイタユニット１０１に直接送られて、点火制御される。
１１１はクランク角センサ、１１２はエンジンのノッキングを検出するノックセンサ、１１３はカム角度センサ、１１５，１１６は排気管１１４に設けたＯ_２センサである。Ｏ_２センサ１１５，１１６は空燃比制御を行うためのものであるが、触媒１１８の前後に配置することで、触媒の性能劣化を検知できるようにしてある。
２５３はエンジン冷却水温度を検出する温水センサである。これらのセンサ及びＡＦＭの検出信号はハーネスを介してＥＣＵ２６０に送られるようにしてある。ＥＣＵ２６０は、各種計測信号及びセンサ信号に基づきエンジン状態に応じた燃料量演算や点火時期等を演算する機能を有する。
エンジン冷却水の一部は温水系配管を介してスロットルボディに設けた通路を通ることで、スロットルボディに熱を与えて、絞り弁等の凍結防止を図っている。温水（エンジン冷却水）はリザーブタンク及び帰還パイプを介してエンジン冷却部に戻される。
１１９は燃料タンクの蒸発ガスを回収するキャニスターで、キャニスター１１９で回収された蒸発ガスはキャニスターパージバルブ３１７及びキャニスターパージパイプを介してコレクタ２０３に送られるようにしてある。
キャニスターパージバルブ３１７もＥＣＵ２６０を介して制御されるようにしてある。
さらに、電子制御式スロットルボディ３００には、ブローバイガス還元装置（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｃｒａｎｋｃａｓｅ　Ｖｅｎｔｉｒａｔｉｏｎ；以下ＰＣＶバルブと称する）に用いるＰＣＶバルブ３２２と、フレッシュエア送出口とが設けてある。ＰＣＶは、シリンダヘッドカバー又はクランクケースから取り出したブローバイガスを吸気系の通路に還元するためのものである。ブローバイガスの発生の少ない軽負荷時にブローバイガスを取り込み状態にしておくと、マニホールドからの負圧による吸引力が強すぎてエンジン不調となるため、マニホールド負圧によってＰＣＶの通気面積が制御される構造のＰＣＶバルブを使用する。ブローバイガスは、エンジンの負荷（吸入空気流量）に応じて絞り弁の下流に送られ、また、その時に絞り弁上流側の吸気系からフレッシュエア送出口及びそれに接続したホースを介して新気がシリンダヘッドカバー内又はクランクケース内に送られて換気が行われる。
ここで、本実施例に係る内燃機関の内燃機関用吸気モジュールを第１図〜第９図を用いて説明する。
第１図は、内燃機関用吸気モジュール２００をエンジンブロック１００に取り付けた状態を示す斜視図、第２図は内燃機関用吸気モジュール２００をエンジンブロック１００から取り外した状態で、且つ、内燃機関用吸気モジュール２００からＥＣＵを取り外した状態を示す正面図（なお、第１図では、ＥＣＵ２６０が内燃機関用吸気モジュール要素として組んである）、第３図はその左側面図、第４図はその右側面図、第５図は本実施例の内燃機関用吸気モジュールの本体となるインテークマニホールド２０１，２０２、負圧タンク３１２及びコレクタ２０３の縦断面図、第７図は合成樹脂の接合構造を示す断面図、第８図及び第９図はコレクタの電子制御式スロットル装置側の断面図である。
本実施例に係る内燃機関用吸気モジュール２００は、吸気系の部品は勿論のこと、その他に燃料系の一部，ＥＣＵ２６０，電気系の各種ハーネスについても出来るだけ一つにモジュール化（集約化，ユニット化）して、自動車組立作業の合理化，搬送の合理化，コンパクト化，実装性の向上，低コスト化，ハーネスの低抵抗化，耐ノイズ性を図るものであり、そのために、次のような種々の配慮がなされている。
内燃機関用吸気モジュール２００の本体となるインテークマニホールド２０２及びコレクタ２０３は、耐熱性，機械強度に優れたガラス繊維３０重量％、好ましくは２０〜４０重量％を有する合成樹脂により一体にモールドされたものである。合成樹脂として、エポキシ樹脂、ポリアセタール樹脂、ナイロン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプチレンテレフタレート樹脂等が使用される。熱可塑性樹脂が好ましい。繊維として、他にセラミックス、金属、炭素繊維が使用される。
エンジン側に接続されるインテークマニホールド２０１は特にＪＩＳ規格のＡＤＣ１２に相当するアルミニウム基合金のダイキャスト鋳物製が好ましいが、重量で、Ｓｉ量４．５〜１３．０％を有し、他にＣｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉの一種以上を０．５％以下を含むもの、前述のＣｕを１．０〜４．０％を含むものが用いられ、前述の合成樹脂製インテークマニホールド２０２側にその胴体よりも厚肉のフランジ３１４が設けられ、接続部はゴム製の接続管２０４によりコレクタ２０３と一体となったインテークマニホールド２０２にに同じく設けられた胴体より厚肉のフランジ３１５に接続される。ゴム製の接続管２０４は更に両側が各々金属製バンド３１８で固着される。ゴム製の接続管２０４は両者のフランジ間にスペーサ部３１９を有する。
コレクタ２０３は、図２，図５に示すように、上記した合成樹脂の成形体（モールド成形体）の独立吸気管となるインテークマニホールド２０１，２０２が並列に接続され、その内側に位置し、横長の形状を有している。
本実施例のインテークマニホールド２０１，２０２は、一例として４気筒のものを例示し、独立吸気管２０１ａ，２０２ａ，２０１ｂ，２０２ｂ，２０１ｃ，２０２ｃ，２０１ｄ，２０２ｄより構成されるが、これに限定されるものではなく、種々の気筒数に対応させたものでよい。コレクタ２０３とインテークマニホールド２０２とは接合部３１３に示す様に加圧振動による熱圧接によって一体に接合され、接合部３１３は第２図の接合前のインテークマニホールド２０２の外周の部分で示す構造である。その接合は第７図の断面に示す様に、互いの接合面に接合部３２０と接合が加圧振動による熱圧接によって行われるので、接合時の加圧によって排斥される部分を溜める空間部３２１を有するものである。
第５図に示す様に、エンジンの回転によって負圧が形成される負圧タンク３１２は、エンジン側にコレクタ２０３の下部に設けられ、前述の繊維を有する合成樹脂からなり、コレクタ２０３とインテークマニホールド２０２に前述と同様に熱圧接される。
各独立吸気管２０１ａ〜２０１ｄ，２０２ａ〜２０２ｄは、図５に示すように湾曲した形状を呈し、各独立吸気管の一端（上側端；コレクタ２０３と反対側）２０１’が吸気ポート周辺部を構成する。この独立吸気管の一端２０１’の面２０１”は、エンジンブロック１００側の吸気ポート周縁にシールを介して接続される。
各独立吸気管２０１ａ〜２０１ｄの一端２０１’同士は、これらの一端２０１’と一体に形成されフランジ２０７を介して横並びにつながっている。フランジ２０７には、内燃機関用吸気モジュール取付け用の孔２０８が配設されている。取付け孔２０８はそれぞれ吸気ポート周辺に配設してある。
この取付け孔２０８に予めエンジンブロックに取付けられたスタッドボルトを通しナットで締め付けを行い、さらにゴム製の接続管２０４を用いていインテークマニホールド２０１と２０２を接続することで、第１図に示すように、内燃機関用吸気モジュール２００がエンジンブロック側壁面１００’に固定される。
第５図に示す各独立吸気管２０１の一端面２０１”を下方に延長した面（破線Ｂを通る紙面に対して垂直な面）は、内燃機関用吸気モジュール２００をエンジンブロック側壁面１００’に取付けた時の該側壁面１００’に相当する。したがって、第５図からも明らかなように、コレクタ２０３はエンジンブロック側壁面１００’を基準にしてみたときに、独立吸気管の一端面２０１”よりも後退した位置にあり、エンジンブロック側壁面１００’に接触しないようにしてある。
独立吸気管２０１ａ〜２０１ｄの一端（上端２０１’）には、インジェクタ装着用の孔２５２が吸気ポートに向けて形成してあり、この孔に第１図，第５図に示すように各インジェクタ２５０が装着される。インジェクタ２５０の他端には、フューエルギャラリー（燃料供給管）２５１が取り付けられ、かつ、インテークマニホールド２０１に固定されており、内燃機関用吸気モジュール２００の一部を構成している。
また本独立吸気管２０２は、負圧ダイヤフラム２８０により開閉する可変吸気弁２８１を備えており、ＥＣＵ２６０からの信号で３方ソレノイド２８２の切替えを行い、負圧ダイヤフラム２８０への負圧が切り換えられることで可変吸気弁２８１が作動し、エンジン負荷状態に合わせて適当な吸気管長を得ることができる。尚、負圧ダイヤフラム２８０へ供給される負圧は、樹脂インテークマニホールドに一体化された負圧タンクより３方ソレノイド２８２を介して供給される。
コレクタ２０３の横長方向の一端２０３’は、第２図に示すようにインテークマニホールド２０２の一側面より横長に突出し、この突出位置のコレクタ上面に空気取り入れ部２０３ｂがコレクタと一体に設けられている。空気取り入れ部２０３ｂは、上に向かうにつれてインテークマニホールド２０２から離れる方向に傾いている。
コレクタ２０３の空気取り入れ部２０３ｂの開口は天側に向いており（いわゆる上向き）、その開口周縁のフランジ２０３ｃ（第２図参照）がインテークマニホールド２０２側からみて下り勾配となるように傾斜している。したがって、空気取り入れ部２０３ｂの開口もインテークマニホールド２０２側からみて下り勾配となるように傾斜している。
このコレクタ２０３の空気取り入れ部２０３ｂは、インテークマニホールド２０２の傍ら（側面壁）にあり、この空気取り入れ部２０３ｂの開口フランジ２０３ｃに電子制御式スロットルボディ３００が取り付けられている。電子制御式スロットルボディ３００の傾きはコレクタ側の空気取り入れ部２０３ｂの傾き方向と同一である。また、電子制御式スロットルボディ３００の空気取り入れ側の開口３０１も、コレクタの空気取り入れ口（フランジ２０３ｃ）と同じ方向に傾いている。（すなわち、インテークマニホールド２０２側から見て下り勾配となるように傾斜している）。
このように空気取り入れ部２０３ｂ及び電子制御式スロットルボディ３００に所定の傾きを与えることで、電子制御式スロットルボディ３００とインテークマニホールド２０２間には上方向に広がりをもつスペースが確保され、このスペース広がりを利用して、モータハウジング３０９を電子制御式スロットルボディ３００・インテークマニホールド２０２間に配置している。
上記のようにコレクタ２０３の空気取り入れ側をインテークマニフォールド２０２より横方向に突出させて、この突出上面に空気取り入れ部２０３ｂ及び電子制御式スロットルボディ３００を配置することで、モータの付いた電子制御式スロットルボディ３００とインテークマニホールド２０１，２０２とコレクタ２０３をコンパクトにまとめた内燃機関用吸気モジュール本体を実現できる。さらに、電子制御式スロットルボディ３００の取付け位置を、インテークマニホールド２０２に近く配置することが可能となるので、コレクタ２０３から空気取入れ口２０３ｃまでの距離を短くすることができ、ひいてはコレクタ２０３から空気取入れ口２０３ｃまでのコレクタ２０３と一体となった樹脂製の通路をエンジン振動などに対し強度を確保することができる。
電子制御スロットルボディ３００の空気取り入れ口３０１に、上記した斜めの勾配を付けることで、この空気取り入れ口３０１に斜め上方から吸気ダクト（図示せず）を取り付けた時にダクトの曲がり（アール）を大きくして、吸気ダクトの吸気抵抗を小さくすることができる。
なお、第２図において、インテークマニホールド２０２における外壁には、吸気系モジュール２００のモジュール要素以外のハーネス（図示省略）の一部を保持するための補治具２７２，ブラケット２７０，２７１が取付けられている。このモジュール要素以外のハーネスは、第１図に示すＥＣＵ２６０の一方の側面に設けたコネクタ端子４００にハーネス側のコネクタ（図示せず）を介して電気的に接続可能としている。なお、第１図において、ＥＣＵ２６０の他方の側面にも上記コネクタ端子４００と同様のコネクタ端子が設けられており（第１図では、このコネクタ端子は、内燃機関用吸気モジュール２００に配置したハーネス２６２側のコネクタ２６１が上記コネクタ端子に被さるように接続しているので、みえない状態にある）。
電子制御スロットルボディ３００はコレクタ２０３にブローバイガス通路３１６を介して設けられ、そ内部に絞り弁３２８が設けられ、その外壁に吸入空気量を検出するＡＦＭ３０２の回路基板３０３、絞り弁開度を検出するＴＰＳ（図示せず）及びモータからの駆動力を絞り弁３２８に伝達するギア（図示せず）を覆うカバー３１２、ＰＣＶバルブ３２２、フレッシュエア（新気）送出用のニップル３２３、温水パイプ３２１等が装着されている。温水パイプ３２１は、電子制御スロットルボディ３００の電熱部３２４に取付けられ、配管を介して導入されたエンジン冷却水（温水）の一部を通して電子制御スロットルボディ３００に熱を与え、寒冷地運転時の絞り弁凍結防止を図るものである。モータはモータハウジング３０９に設けられる。電子制御スロットルボディ３００はコレクタ２０３から上向きに設置されたブローバイガス通路３１６に上向きに設けられ、モータハウジング３０９はその電子制御スロットルボディ３００の内側に一体に設けられる。又、電子制御スロットルボディ３００は前述と同様にＡｌ基合金のダイキャスト材が用いられる。
コレクタ２０３の電子制御スロットルボディ３００側は、第２図及び第８図に示す様に上向きに湾曲し、電子制御スロットルボディ３００の中心軸線上で約５６度傾斜している。この様に、上向きに湾曲させることにより、電子制御スロットルボディ３００そのものの重量、更に重量のあるモータの取り付け位置をより低重心側に設置することが出来るので、それらの重量負担を軽減でき、軽量化が図られるものである。又、これらの配線及びコネクタを同じ方面に集約させることが出来るので、全体としてコンパクトに出来るものである。
又、第９図に示す様に傾斜させることにより若干その効果が低くなるが、同様の効果が得られる。更に、コレクタ２０３の電子制御スロットルボディ３００側はインテークマニュホールド２０２側より直径を小さくしてをり、その直径は電子制御スロットルボディ３００側及びインテークマニュホールド２０２側ともにほぼ同じであり、電子制御スロットルボディ３００にフランジを介して機械的に結合される。
第８図及び第９図のいずれも図視されていないが、いずれのフランジもその結合用のボルトが一体に形成されるのが好ましい。
ＡＦＭ３０２は、その制御用の回路基板３０３は、ケースに収納されて電子制御スロットルボディ３００のエンジン側とは反対側に側壁にねじ止めされているので前述のモータ側とは反対側となるので、その振動の影響が小さく出来、より精度野田かい制御が得られる。ＡＦＭ３０２は、例えば、熱式空気流量計であり、電子制御スロットルボディ３００内部の主通路に空気流量測定用の副空気通路（図示せず）が設けられている。
これらの装着品は、モジュール化の集約性を考慮してレイアウトされている。例えば、電子制御スロットルボディ３００に取付けられたモータ３１０は、電子制御スロットルボディ３００に一体に形成されたハウジングによって構成され、前述の湾曲又は傾斜された内側に、インテークマニホールド２０１の間に位置している。
第１図に示す様に、電子制御式スロットルを駆動するモータの配線用コネクタ３０６とスロットルの回転角センサーの配線用コネクタとは一体形成されており、一体形成されたそのコネクタは電子制御スロットルボディ３００にエンジン側とは反対向きに端子の入り口が設けられている。又、第１図に示す様に、電子制御式スロットルを駆動するモータの配線用コネクタ３０６とスロットルの回転角センサーの配線用コネクタとが一体に形成されており、一体形成されたそのコネクタは電子制御式スロットルボディ３００にエンジン側とは反対向きに端子の入り口が設けられ、電子制御式スロットルボディ３００に取り付けられた吸入空気量を検出するエアフローメータ３０２の配線用コネクタ３０５への端子の入り口の向きが、一体形成コネクタへの端子の入り口の向きと同方向に配置されている。従って、いずれも配線同じ位置に集約出来るように向いているので、配線を短縮させることができ、その結果コンパクト化得られる。
また、内燃機関用吸気モジュール２００にモジュール要素として組込まれている電子制御スロットルボディ３００に取付けられた吸入空気量を検出するＡＦＭ３０２用のコネクタ３０５，モータ３１０用電源及びスロットルバルブの回転角を検出するＴＰＳ３０４用のコネクタ３０６が、内燃機関用吸気モジュール２００を取付けるエンジンブロック側壁面１００”からみて反対側に位置するように配置している。このことにより、電子部品をエンジンブロックから離れた位置に配置でき、電子部品の信頼性を確保することができる。
さらに、電子制御スロットルボディ３００に取付けられた、ＡＦＭ用コネクタ３０５，ＴＰＳ及びモータ用のコネクタ３０６は近接した位置に配置しているので、配線の集約化を達成できる。
コレクタ２０３の空気取入れ部２０３ｂにはその横長方向の先端にブローバイガス通路３１６がコレクタ２０３に一体の樹脂によって前述の様に上向きに湾曲し、約５６度に傾斜して成形されており、このブローバイガス通路３１６の入り口側が電子制御スロットルボディ３００側のＰＣＶバルブ３２２と通じており、出口側がコレクタ２０３の内部に位置している。ＰＣＶバルブ３２２を介して取り込んだブローバイガスは、このブローバイガス通路３１６を介してコレクタ２０３内に送り込まれる。
また、コレクタ２０３の空気取入れ部２０３ｂの外壁一面には、ブレーキブースタ用のバキューム取出しニップル３１３が取付けられ、このニップル３１３についても、内燃機関用吸気モジュールのモジュール要素として組み入れられている。
本実施例では、第１図に示すようにＥＣＵ２６０及びそのハーネス２６２についても、内燃機関用吸気モジュール２００のモジュール要素として組み入れて、モジュールの実装密度及び員数を増加してコンパクト化している。
すなわち、第１図に示すように、内燃機関用吸気モジュール２００の本体正面の壁面にＥＣＵ２６０が着脱可能に固定され、ＥＣＵ２６０にコネクタ２６１を介してユニット化された配線から成るハーネス２６２もモジュール要素として一体に形成され、インテークマニフォールド２０２の正面壁面に固定される。本実施例では、コレクタ２０３に並列に配置された４個のインテークマニホールドと電子制御式スロットルボディ３００とが接続され、電子制御式スロットル３００に回転可能に設置されたスロットルを駆動するモータへの配線、前記スロットルの回転角度を検出するセンサーへの配線、吸入空気量を検出するエアフローメータへの配線、インテークマニホールドに設置された燃料噴射弁への配線、エンジンコントロールユニットからの配線及び前記エンジンに設置された点火プラグへの配線が一体にユニット化されたハーネスを有し、これを固定する固定手段が前記インテークマニホールドの上部に設けられ、そのハーネスが固定されているものである。前述のように、各配線が後述するＥＣＵ２６０の配置と同じ向きに設置することにより全体をハーネスとして集約できるので、その長さの短縮は勿論であり、更にコンパクト化が一層出来るものである。
ＥＣＵ２６０の取付けは、モジュール本体を構成するに複数本（例えば４本）のスタッドボルト２６４が配設され、このスタッドボルト２６４にＥＣＵ２６０に設けた取付孔を通してナット２０６を締め付けることで、ＥＣＵ２６０が固定されている。このようにスタッドボルト２６４を用いてナット２６５でＥＣＵ２６０を固定した場合には、例えば、内燃機関用吸気モジュール２００をエンジンルーム内に実装した後に、メンテナンスや交換の必要性からＥＣＵ２６０を取り外したり、取付けたりする場合、エンジンルーム上方からナット２６５をスパナを用いて弛めたり締付けたりして、ＥＣＵ２６０を着脱できるので、部品が混み合って場所であっても、他の部品と干渉することなくＥＣＵの着脱作業を可能にする。ＥＣＵ２６０はセラミックス基板に搭載された半導体素子が樹脂によって封止され、セラミックス基板はＡｌ又はＣｕ放熱板に接合され、前述のようにインテークマニホールドに空間を置いて固定されている。これによって直接の振動を受けず、熱放散が容易になる。
更に、第２図に示す様に、グローバイガス通路３１６にのコレクタ２０３側にキャニスタパージバルブ３１７を取り付けると共にグローバイガス通路３１６の補強を兼ねて補強部材３２９が前述の合成樹脂によって一体に形成されている。又、インテークマニホールド２０２の下部に設けられたインテークマニホールド２０２の全体を補強する補強部材の下部に内燃機関用吸気モジュール全体の荷重を支える２個の足３３２が設けられている。
以上のインテークマニホールド２０２の全体を補強する補強部材実施例によれば、モジュール要素を増やすことで、車両の小形軽量化を図るとともに、電気系ハーネスについても集約化を図ることで車両組立作業の簡便化を図るとともに、高密度化しつつあるエンジンルーム内の簡素化を図り、エンジンルーム内の有効活用スペースを今までよりも多く確保したり、あるいは、狭いエンジンルーム内への部品の高密度実装をさらに向上させることが可能になる。
また、ＥＣＵ等の制御機器や電子制御スロットルボディ等の制御対象部品，各種センサ等を一緒にモジュール化することでハーネスの短縮化を図りうる。
また、内燃機関用吸気モジュールはエンジンブロック１００に取付けられるので、上記ハーネスをエンジン側の電装部品（点火コイル等）と接近した位置で接続でき、これもハーネスの短縮化につながる。したがって、ハーネス全体の抵抗を小さくし、さらに耐ノイズ性を助長する。
以上の本実施例によれば、自動車等の内燃機関の内燃機関用吸気モジュールにおいて、電子制御式スロットルのボディに対するモータ及びエアフローメータの配置位置を最適化することでそれらの重量に対する負担が軽減されるので、インテークマニホールドとコレクタとを合成樹脂によって構成することが出来、その結果、軽量でコンパクトな内燃機関用吸気モジュールが得られる。更にそれらの配線とコネクタの位置を最適化することで配線長さを短く出来ると共に、配線をモジュール化することにより配線の設置における生産工程を短縮出来る。又、配線のモジュール化によって配線及びシステム全体の信頼性を高めることが出来る。
又、上述の構成によって、内燃機関用吸気モジュール系統の実装密度が高められ，その車両への組立作業のさらなる単純化，運搬の利便性，小形軽量化，収納性を向上させることができる。更に、ハーネスをモジュール化した場合には、ハーネス自身の短縮による低抵抗化，耐ノイズ性の向上を図ることができ、より信頼性を高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は内燃機関用吸気モジュールをエンジンブロックへ取付けた状態を示す斜視図、第２図は内燃機関用吸気モジュールをエンジンブロックから取り外した状態で、且つ、内燃機関用吸気モジュールからＥＣＵを取り外した状態を示す正面図、第３図は図２の左側面図、第４図は図２の右側面図、第５図は本発明の実施例における内燃機関用吸気モジュールの本体となるインテークマニホールド及びコレクタの縦断面図、第６図は本発明の適用対象となるエンジンシステムの概要図、及び第７図は本実施例の合成樹脂の接合構造を示す接合前の断面図である。

Claims

コレクタと、該コレクタに接続された電子制御式スロットルボディと、前記コレクタに並列に一体に接続された複数のインテークマニホールドとを有する内燃機関用吸気モジュールにおいて、前記コレクタは前記電子制御式スロットルボディ側で上向きに湾曲して形成され、前記電子制御式スロットルを駆動するモータが前記ボディに前記湾曲した側の内側に一体に設けられていることを特徴とする内燃機関用吸気モジュール。
コレクタと、該コレクタに接続された電子制御式スロットルボディと、前記コレクタに並列に一体に接続された複数のインテークマニホールドとを有する内燃機関用吸気モジュールにおいて、前記コレクタは前記電子制御式スロットルボディ側が上向きに４５度以上傾斜した傾斜部を有し、該傾斜部の直径はインテークマニホールド側の直径より小さく、前記電子制御式スロットルボディ側と前記インテークマニホールド側とでほぼ同じであり、前記電子制御式スロットルを駆動するモータが前記ボディに前記傾斜部の内側に一体に設けられていることを特徴とする内燃機関用吸気モジュール。
コレクタと、該コレクタに接続された電子制御式スロットルボディと、前記コレクタに並列に一体に接続された複数のインテークマニホールドとを有する内燃機関用吸気モジュールにおいて、前記コレクタ及びインテークマニホールドが繊維を有する合成樹脂より成り、前記インテークマニホールドは一部接合によって一体に形成されていることを特徴とする内燃機関用吸気モジュール。
コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールドと電子制御式スロットルボディとが接続された内燃機関用吸気モジュールにおいて、前記インテークマニホールドは少なくともエンジン側と前記コレクタ側とに２分割され、前記コレクタ及び前記インテークマニホールドの前記コレクタ側が繊維を有する合成樹脂より成ることを特徴とする内燃機関用吸気モジュール。
コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールドと電子制御式スロットルボディとが接続された内燃機関用吸気モジュールにおいて、前記インテークマニホールドは少なくともエンジン側と前記コレクタ側とに２分割され、前記コレクタ及び前記インテークマニホールドの前記コレクタ側が繊維を有する合成樹脂より成り、前記インテークマニホールドの前記エンジン側がＡｌ基合金鋳物より成ることを特徴とする内燃機関用吸気モジュール。
コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールドと電子制御式スロットルボディとが接続された内燃機関用吸気モジュールにおいて、前記コレクタ及びインテークマニホールドが合成樹脂より成り、吸入空気量を検出するエアフローメータが前記ボディにエンジンの設置側と反対側に設けられていることを特徴とする内燃機関用吸気モジュール。
コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールドと電子制御式スロットルボディとが接続された内燃機関用吸気モジュールにおいて、前記コレクタ及びインテークマニホールドが合成樹脂より成り、前記電子制御式スロットルを駆動するモータの配線用コネクタと前記スロットルの回転角センサーの配線用コネクタとが一体形成されており、該一体形成された前記コネクタは前記ボディにエンジン側とは反対向きに端子の入り口が設けられていることを特徴とする内燃機関用吸気モジュール。
コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールドと電子制御式スロットルボディとが接続された内燃機関用吸気モジュールにおいて、前記コレクタ及びインテークマニホールドが合成樹脂より成り、前記電子制御式スロットルを駆動するモータの配線用コネクタと前記スロットルの回転角センサーの配線用コネクタとが一体に形成されており、該一体形成された前記コネクタは前記ボディにエンジン側とは反対向きに端子の入り口が設けられ、前記電子制御式スロットルボディに取り付けられた吸入空気量を検出するエアフローメータの配線用コネクタへの端子の入り口の向きが、前記一体形成コネクタへの端子の入り口の向きと同方向に配置されていることを特徴とする内燃機関用吸気モジュール。
コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールドと電子制御式スロットルボディとが接続された内燃機関用吸気モジュールにおいて、前記ボディに回転可能に設置されたスロットルを駆動するモータへの配線、前記スロットルの回転角度を検出するセンサーへの配線、吸入空気量を検出するエアフローメータへの配線、前記インテークマニホールドに設置された燃料噴射弁への配線、エンジンコントロールユニットからの配線及び前記エンジンに設置された点火プラグへの配線が一体にユニット化されたハーネスが前記インテークマニホールドの上部に固定されていることを特徴とする内燃機関用吸気モジュール。
コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールド及び該インテークマニホールドの各々に前記コレクタとの間に設けられた可変吸気弁を有する内燃機関用吸気モジュールであって、前記コレクタ及び前記インテークマニホールドは繊維を有する合成樹脂より成り、前記インテークマニホールドは接合によって一体に形成されていることを特徴とする内燃機関用吸気モジュール。
コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールド、該インテークマニホールドの各々に前記コレクタとの間に設けられた可変吸気弁及び該可変吸気弁の駆動源となる負圧タンクを有する内燃機関用吸気モジュールであって、前記コレクタ、インテークマニホールド及び負圧タンクは繊維を有する合成樹脂より成り、前記インテークマニホールド及び負圧タンクは接合によって一体に形成されていることを特徴とする内燃機関用吸気モジュール。
コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールド、該インテークマニホールドの各々に前記コレクタとの間に設けられた可変吸気弁及び該可変吸気弁の駆動源となる負圧タンクを有する内燃機関用吸気モジュールであって、前記コレクタ、インテークマニホールド及び負圧タンクは繊維を有する合成樹脂より成り、前記インテークマニホールド及び負圧タンクは接合によって一体に形成され、前記インテークマニホールドの前記エンジン側にエンジンコントロールユニットが設置されていることを特徴とする内燃機関用吸気モジュール。
コレクタに並列に配置された複数のインテークマニホールドを有する内燃機関の内燃機関用吸気モジュール用部材において、前記コレクタ及び前記インテークマニホールドは繊維を有する合成樹脂より成り、前記インテークマニホールドはエンジン接続側に他のインテークマニホールドとの接続用フランジを有し、接合によって一体に形成されていることを特徴とする内燃機関の内燃機関用吸気モジュール用部材。
胴部と、該胴部の一方にエンジン側との接続用フランジと、他方に他のインテークマニホールドとの接続用フランジと、前記エンジン側に設けられた燃料噴射弁の取り付け部とを有し、前記インテークマニホールドとの接続用フランジは前記胴部より厚肉であり、全体がＡｌ基合金より成ることを特徴とする内燃機関の内燃機関用吸気モジュール用インテークマニホールド。
コレクタに並列に配置される複数のインテークマニホールドを有する内燃機関の内燃機関用吸気モジュール用部材において、前記インテークマニホールドは少なくともエンジンに接続される側と前記コレクタに接続される側とに２分割され、前記コレクタ側が繊維を有する合成樹脂及び前記エンジン側がＡｌ基合金より成り、互いにゴム製接続管によって接続され、該ゴム製接続管の外周が金属バンドによって固定ていることを特徴とする内燃機関の内燃機関用吸気モジュール用部材。
ボディに回転可能に設置されたスロットルと、該スロットルを駆動するモータと、該モータの配線用コネクタと、前記スロットルの回転角度を検出するセンサーと、該センサーの配線用コネクタとを有する内燃機関用電子制御式スロットル装置において、前記ボディ及びモータハウジングが一体のＡｌ基合金鋳物より成り、前記モータはインテークマニホールド側に設けられ、前記モータの配線用コネクタ及び前記センサーの配線用コネクタが一体のコネクタより成り、該一体のコネクタの端子入り口がエンジン側と反対側にあることを特徴とする内燃機関用電子制御式スロットル装置。
ボディに回転可能に設置されたスロットルと、該スロットルを駆動するモータと、該モータの配線用コネクタと、前記スロットルの回転角度を検出するセンサーと、該センサーの配線用コネクタと、吸入空気量を検出するエアフローメータとを有する内燃機関用電子制御式スロットル装置において、前記ボディ及びモータハウジングが一体のＡｌ基合金鋳物より成り、前記モータがインテークマニホールド側及び前記エアフローメータがエンジンの設置側と反対側に各々前記ボディに設けられているていることを特徴とする内燃機関用電子制御式スロットル装置。
ボディに回転可能に設置されたスロットルと、該スロットルを駆動するモータと、前記スロットルの回転角度を検出するセンサーと、前記モータの配線用コネクタと、前記センサーの配線用コネクタと、吸入空気量を検出するエアフローメータと、該エアフローメータの配線用コネクタとを有する内燃機関用電子制御式スロットル装置において、前記ボディ及びモータハウジングが一体のＡｌ基合金鋳物より成り、前記エアフローメータが前記ボディにエンジンの設置側と反対側に設けられ、前記エアフローメータの配線用コネクタの端子入り口がインテークマニホールド側にあることを特徴とする内燃機関用電子制御式スロットル装置。