JP2012097566A - 樹脂製インテークマニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】二次添加ガス注入口が、サージタンクの側方からの二次添加用ガス配管を接続できるようにして、しかも、サージタンクから分岐する複数の出口管を通じて二次添加ガスをより均等に各気筒に放出し空燃比の均等化が図れるようにする。
【解決手段】スロットルボディ２０が接続される入り口１から吸気が供給されるサージタンク２と、このサージタンク２からエンジン側となる前方に延び出した複数の出口管３とを備え、サージタンク２を設けた二次添加ガス注入口４を、サージタンク２の背部壁２ａに沿って側方へ突出させる構成にすることにより、上記の課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スロットルボディが接続される入り口から吸気が供給されるサージタンクと、このサージタンクからエンジン側に延び出した複数の出口管とを備え、燃料タンクでの蒸発燃料のほか、燃料を含んで還流対象となるＥＧＲガス、ブローバイガスなどの二次添加ガスをエンジンの吸気側に放出して燃焼させパージ（ｐｕｒｇｅ）などするための二次添加用ガス配管を接続する二次添加ガス注入口を設けたインテークマニホールドに関する。

このような二次添加用ガス配管構造は、下記の特許文献１、２に蒸発燃料配管構造として開示されている。吸気側に返す二次添加ガスには、さまざまな目的があるが、エンジンの気筒数が複数の場合、各気筒毎に同じ比率で分配することが必要となる。これは各気筒毎に空燃比を均一にしなければ、エンジン効率としてロスが生じ、結果として燃費の低下や部品の損傷に繋がるからである。

これらの二次添加ガスを各気筒に均一に分配する方法としては、インテークマニホールド中にこれらのガスを拡散させ、吸気に均一に混合する方法が一般的である。特に、吸気の流れを均一化するために設けられたサージタンクは二次添加ガスを拡散させる空間として多用されている。

特許文献１には、円筒の側面から円筒の軸に沿って一列に各気筒への吸気の出口管が設けられたサージタンクにパージパイプを配置させる際に、配置の自由度を確保するため、サージタンク内にパージパイプをロウ付けして固定する方法が開示されている。

一方、特許文献２には、サージタンクの上部に複数の出口管が延び出したタイプのインテークマニホールドが開示されている。特許文献２のインテークマニホールドでは、蒸発燃料、ＥＧＲガス、ブローバイガスの少なくとも１つを還流対象とした二次添加のガス導入管を、サージタンクの出口管の延び出し口と反対側となる背部壁の下部で出口管の延び出し口配列域の中央に設けている。またこのガス導入管は、サージタンクの外部にガス導入管の配管接続口が突出するのと同時に、サージタンク内部の空間にもガス導入管の導入口を突出させ、二次添加ガス導入口をサージタンクの吸気導入口の開口縁に対応する位置まで延ばしている。これにより、導入した二次添加用ガスをサージタンク内にいち早く拡散させて各気筒への放出量、空燃比を均一化できるようにしている。

特開平１１−２１０５７３号公報 特開２００６−２０７４６９号公報

しかし、特許文献１のインテークマニホールドの構成では、サージタンクの蒸発燃料導入口から、サージタンクの各出口管の延び出し口までの距離がそれぞれにおいて異なっている。

このため、サージタンク内にその一側の二次添加ガス導入口から導入された二次添加ガスは、入口に近い側の出口管から遠い側の出口管まで距離に応じて希薄になり、各気筒の二次添加ガスの配分効率が悪く、空燃比が異なるという課題を有する。また、サージタンク内にロウ付けするため、コスト的にも高価になる。なお、特許文献１ではパージパイプについての記載であるが、吸気に混入させる二次添加ガスという観点からは、ＥＧＲガスやブローバイガスを還流させる場合についても同じことがいえる。

また、特許文献２に記載の二次添加用ガス配管は、サージタンクの中央付近の空間に向けて開口を設けているので、各気筒への空燃比の均一化という観点からは、好ましい構成と言える。しかし、二次添加用ガス配管をサージタンクの背部側から引き回して、サージタンク背部壁に直角に接続しているため嵩張るという課題を有する。なおここで「背部壁」とは出口管に対向する側の壁をいう。また、ガス導入管がサージタンク内に突出していてサージタンク内での吸気の流れを乱しやすく、その突出位置や突出状態に制限を受ける。さらに、エンジンを車体に対して横置き（クランク軸が車両進行方向に対して略直角方向）にした際には、車両衝突時に二次添加用ガス配管が他の部品に突き刺さる可能性がある。これはガス漏れを引き起こすことにもつながる。

本発明は、このような問題に鑑み、二次添加用パイプが、サージタンクの側方からの二次添加用ガス配管を接続できるようにしながら、サージタンクから分岐する複数の出口管を通じて二次添加ガスを、より均等に各気筒に放出し空燃比の均等化が図れるインテークマニホールドを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のインテークマニホールドは、上方に配置されたスロットルボディに接続される入り口と、底部に各気筒への出口管の延び出し口を有するサージタンクと、前記延び出し口を介して前記サージタンクに接続され、前記サージタンクの底部から延び出して前記サージタンクに対向するように立ち上がる出口管を有する樹脂製インテークマニホールドであって、
前記サージタンクの背部壁に沿って、前記サージタンク側方へ突出させた二次添加ガス注入口を有することを特徴とする。

このような構成では、二次添加ガス注入口がサージタンクから側方に突出しているので、二次添加用ガス配管をサージタンクの側方から接続できる。また、二次添加ガス注入口の突出がサージタンクの背部壁に沿った突出であることにより、二次添加用ガス配管の嵩が減る。また、サージタンク内には、突出する部分を有さないので、サージタンク内の吸気の流れを乱すこともない。

しかも、サージタンクは上方にスロットルボディが接続され、各気筒への出口管がサージタンク底部に形成された出口管延び出し口からサージタンクに対向するように立ち上がる構成なので、吸気はサージタンクの上方からサージタンクの底部に流れ、底部から上方に分岐して流れる。したがって、サージタンクの背部壁（出口管が立ち上がるのと反対側の壁）に、各気筒への空燃比を均一にできるような二次添加ガス注入口の位置を確保することができる。

上記において、さらに、二次添加ガス注入口は、サージタンクの内部で各出口管の延び出し口配列域のほぼ中央に対応する位置に、二次添加ガス導入口を有するものである。

このような構成では、さらに、二次添加ガス注入口は、サージタンク内の背部壁の各出口管の延び出し口配列域のほぼ中央に対応する位置に二次添加ガス導入口を設けることができる。これにより、吸気が各出力口に分岐する手前であって、しかも各出力口とほぼ等距離になる位置で二次添加ガスを吸気に混入させることができる。

本発明のインテークマニホールドによれば、二次添加ガス注入口自体と、それに接続した二次添加用ガス配管の引き回しが、インテークマニホールドの周辺空間において、嵩張らない構成とすることができる。

併せて、二次添加ガス注入口がサージタンク背部壁に沿った側方へ突出するので、サージタンク内の二次添加ガス導入口は、サージタンクの背部壁にそって開口し、サージタンク内の空間に突出する開口はなく、サージタンク内の吸気の流れが乱れることがない。また、サージタンク内に突出したガス導入口がないので、車両衝突時にどこかに突き刺さるというおそれもない。

また、本発明のインテークマニホールドの構成では、吸気がサージタンクの上方からサージタンクの底部に流れ、底部から上方に分岐して流れる。したがって、サージタンクの背部壁（出口管が立ち上がるのと反対側の壁）に、各気筒への空燃比を均一にできるような二次添加ガス注入口の位置を確保することができる。

特に、二次添加ガス注入口をサージタンクの背部壁において、出口管の延び出し口の配列領域のほぼ中央とすれば、吸気が各出力口に分岐する手前であって、しかも各出力口とほぼ等距離になる位置で二次添加ガスを吸気に混入させることができる。この結果、各気筒での空燃比を均一できる。なお、上記に加えて、二次添加ガス注入口をできるだけサージタンク上方のスロットルボディに近い位置であれば、二次添加ガスはより早くサージタンク内に拡散するので、空燃比の均一化という観点で、より有効な効果を得る事ができる。

さらに、以上のような作用および効果を得る事のできるインテークマニホールドを樹脂で形成し、なおかつたった２分割された部材で形成するため、量産性に優れコスト低減に大きく寄与する。

本発明の実施の形態に係るインテークマニホールドの１つの例をアッパー部材とロア部材に分離して示す斜視図。 同インテークマニホールドの断面図。 同インテークマニホールドのサージタンクにおける二次添加用パイプ突出部の横断面図。

本実施の形態に係るインテークマニホールドの具体例について、図１〜図３を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。なお、本実施の形態は本発明の一形態の例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形を許すものである。

図１、図２に示す本実施の形態のインテークマニホールド１００は、図１に示すように、アッパー部材１１およびロア部材１２の二分割にされた樹脂製部材によって構成される。そして、図２に示すようにスロットルボディ２０が接続される入り口１から吸気が供給されるサージタンク２と、このサージタンク２の底部からエンジン側に延び出した複数の出口管３とを備えている。なお、サージタンク２の底部と出口管３との間を出口管３の延び出し口３ａ（若しくは単に「延び出し口３ａ」）と呼ぶ。

また、サージタンク２には二次添加ガス注入口４が設けられている。この二次添加ガス注入口４には、図示しない燃料タンクでの蒸発燃料やＥＧＲガス、ブローバイガスなどのうち、少なくとも１つを還流対象の二次添加ガスとして、配給する二次添加用ガス配管（図示せず）が接続される。

インテークマニホールド１００は、上方にスロットルボディ２０が直接接続される入り口１が形成される。入り口１はサージタンク２の入り口でもある。したがって、入り口１からは連続してサージタンク２が続く。サージタンク２は、上下に向かって縦長形状部分を有し、底部には、各気筒への出口管３の延び出し口３ａが形成されている。サージタンク２の底部において、延び出し口３ａが並んだ部分を延び出し口配列域と呼ぶ。図１においては延び出し口３ａが３気筒分横一列に並んで形成されている。延び出し口配列域とは、これら３つの延び出し口が配列された領域をいう。なお本明細書ではサージタンク２について吸気上流側を「上」、下流側を「下」と呼ぶが便宜的な呼び方であり、重力方向の上下に限定されるものではない。

サージタンク２の入り口１は、延び出し口配列域と同程度の幅を有しなくてもよい。したがって、サージタンク２は、入り口１から縦長形状部分を経て幅広の延び出し口配列域へと連続的に広がる形状となる。なお、吸気の流れを制御するために、縦長形状部分は、上から下に向かって断面積が変化してもよい。図２では、入り口１から下方に向かって、縦長形状部分の断面積が絞られているが、もちろん、設計によって広がる形状にしてもよい。

サージタンク２の底部に形成された延び出し口３ａから各気筒に向かって出口管３が形成される。出口管３は、サージタンク２の底部からサージタンク２と対向するように立ち上がる。そして、入り口１と略同一の位置で、入り口１と反対側に曲がり、エンジン側と接続するための接続フランジ３ｃが形成される。接続フランジ３ｃには、出口３ｂが開口している。すなわち、出口管３の立ち上がり方向にエンジンが配置される。

このように、本発明のインテークマニホールド１００は、サージタンク２の底部から出口管３がサージタンク２と対向するように立ち上がるＶ字若しくはＵ字形状をしているので、スロットルボディ２０からエンジンまでの間で、吸気の流れを整形するための流路長を確保し、なおかつ前後長を短くしてコンパクト化している。

また、サージタンク２と出口管３との間には、インテークマニホールド１００全体の強度を確保するために、縦向きリブ３２や横向きリブ３１が断面Ｔ字になるように形成されている。

二次添加ガス注入口４は、サージタンク２の背部壁２ａにインテークマニホールド１００の側面に突出するように形成されている。ここで、サージタンク２の背部壁２ａとは、サージタンク２において、出口管３の立ち上がりとは逆側面を言う。また、二次添加ガス注入口は１つである必要はなく、複数あってもよい。例えば、符号１３、１４も二次添加ガス注入口である。例えば、符号１３をブレーキパイプとするならば、符号１４はブローバイガスの注入口とする等である。

図３に二次添加ガス注入口４の平面断面を示す。二次添加ガス注入口４は突出基部４ａでサージタンク２の背部壁２ａと一体となる。そして、サージタンク２の内部に内向き膨出部２ｅを形成する。内向き膨出部２ｅには、二次添加ガス導入口５が開口させられる。したがって、二次添加ガス注入口４から二次添加ガス導入口５まで貫通孔が形成されている。言い換えると、二次添加ガス導入口５はサージタンク２の内壁面に沿って形成されている。なお、後述するが、内向き膨出部２ｅは、二次添加ガス導入口５をサージタンク２の内壁の所定の位置で開口させるために設ける部分である。

このように、本発明のインテークマニホールド１００は、樹脂成形された２つの部材で形成するため、型成形が可能な形状でなければならず、サージタンク２の側面側に突出形成された二次添加ガス注入口４は、サージタンク２の内部に突出口を形成しない構成になっている。

この時、二次添加ガス導入口５は、背部壁２ａであって、各出口管３の延び出し口配列域のほぼ中央に対応する位置に開口する。ここで、「背部壁２ａであって、各出口管３の延び出し口配列域のほぼ中央に対応する位置」とは、サージタンク２の背部壁２ａの内面であって、延び出し口領域のほぼ中央を臨める位置をいい、背部壁２ａの中央を意味するものではない。また、二次添加ガス導入口５は、サージタンク２の内部で各出口管３の延び出し口配列域のほぼ中央に対応する位置に開口していると言ってもよい。さらに、「延び出し口配列域のほぼ中央」は、各気筒の空燃比が均一になる位置を含むものである。

次に、本発明のインテークマニホールド１００における二次添加ガス注入口４の働きについて説明する。図示しないエアクリーナからの吸気は、スロットルボディ２０に導入される。スロットルボディ２０では、アクセルの開閉に応じてスロットルバルブ２０ａが回動し、スロットルボディ２０を通過する吸気量を調節する。スロットルボディ２０を通過した吸気は、サージタンク２に導入される。

サージタンク２は、各気筒への出口管３に分岐する前に設けられた空間であり、吸気を吸引するタイミングがそれぞれ異なる各気筒へ、吸気を常に一定の状態にするバッファ空間から吸気を供給する。サージタンク２に延び出し口３ａを介して接続されている出口管３は、各気筒の吸気ポートに繋がる。サージタンク２内の吸気は、エンジンのシリンダ内の負圧によって出口管３内を流れ、各気筒に送られる。この時、出口管３内を流れる間に吸気は整流される。

一方、二次添加ガスは、例えばパージガスはキャニスタから、またブローバイガスはクランク室から、またＥＧＲガスは、エキゾーストマニホールドから、配管やパイプ等の手段でインテークマニホールド１００に送られてくる。

これらの二次添加ガスの配管は、二次添加ガス注入口４に接続される。この時、二次添加ガス注入口４はインテークマニホールド１００のサージタンク２の背部壁２ａに側面方向に突出するように形成されているので、二次添加ガスの配管が接続しやすい。

また、二次添加ガスの配管は、インテークマニホールド１００やサージタンク２の側面に沿って取り回すことができる。したがって、配管がインテークマニホールド１００やサージタンク２の背部壁２ａに対して直角にアプローチする場合と比較して、嵩高くならない。

また、二次添加ガス注入口４は、言い換えると、サージタンク２の背部壁２ａに側面側から挿入される形で形成されているので、各気筒への出口管３が配置されている側に設ける場合より配置の位置の自由度が高い。

また、二次添加ガス注入口４が、サージタンク２の背部壁２ａに側面側から挿入された形であり、本発明のインテークマニホールド１００がアッパー部材１１およびロア部材１２の２つの樹脂成形部材からなるため、サージタンク２内には、内側に突出した出口を形成しない。二次添加ガス注入口４のサージタンク２内の出口は、二次添加ガス導入口５であり、サージタンク２の内壁に沿った形状で開口している。したがって、サージタンク２内の吸気の流れを乱すことがない。

二次添加ガスは、このような二次添加ガス注入口４からサージタンク２内の二次添加ガス導入口５を通って、サージタンク２内に導入される。二次添加ガス導入口５は、サージタンク２内の底部に設けられた延び出し口配列域のほぼ中央に対応する位置に設けられているので、二次添加ガスは、上方からの吸気と混ぜ合わされ、どの出口管３に対しても、ほぼ同じ距離の移動で到達することができる。結果、各気筒の空燃比を均一にすることができる。

なお、この時、二次添加ガス導入口５がサージタンク２の入り口１に近いほど、吸気との混合が早い段階で行われるので、各気筒の空燃比を均一にするという観点からは好ましい。

また、このような形態のインテークマニホールド１００は、図１、図２に示すようにサージタンク２の底部と各出口管３の延び出し口３ａから出口３ｂまでとを、図２に示す割線６で上下に２分割することにより、２分割したアッパー部材１１およびロア部材１２の双方を型成形しやすくなる。アッパー部材１１はロア部材１２に比し形態が複雑になるが、図１に矢印で示すように概ね左右に開く成形型と、上下に開く成形型とによって型成形することができる。

このような型成形において、サージタンク２の側方に突出して設ける二次添加ガス注入口４は、左右の型の開き方向に向いて開口しているので、左右に開く型による成形によって容易に型成形される。このことは、サージタンク２の二次添加ガス注入口４とは反対の側に突出させた二次添加ガス注入口１３、１４についても同様である。

また、二次添加ガス注入口４の突出基部４ａがサージタンク２内に開口させる二次添加ガス導入口５は、上下に開かれる型によって成形されるサージタンク２内面に開口させるだけでよい。しかし、それでは、二次添加ガス注入口４の突出基部４ａがなす二次添加ガス導入口５は、図３に示す外に凸の丸みが付いた形態をしている背部壁２ａに対して、破線で示す内面に沿って楕円形に開口することになるので、各出口管３の延び出し口３ａの配列域に対して大きく片寄る。

そこで、図示例では、図２、図３に示すように、サージタンク２の背部壁２ａの内面に、二次添加ガス注入口４の突出方向と反対側に縦に走る段差２ｂを設け、上下に開かれる型による型成形を損なわない程度の内向き膨出部２ｅを、入り口１下で背部へ張り出した肩部２ｃ内面から下に延びるように形成する。そして、この縦に走る段差２ｂの下部に二次添加ガス注入口４の突出基部４ａに対応した二次添加ガス導入口５を開口させている。

これにより、各出口管３の延び出し口３ａの配列方向における好適な位置に配置させられ、延び出し口３ａの配列域のほぼ中央、図示例では、特に、二次添加ガス注入口４の突出側から見て、ほぼ中央の若干手前位置に開口を設けている。

内向き膨出部２ｅは、図示例の場合、前記肩部２ｃからサージタンク背部壁２ａの内面を二次添加ガス導入口５を開口させる位置まで延びるように設け、その延び終わり位置にて下向きで左右方向に走る段差２ｂを形成している。この構成により、サージタンク２の内面の上下に開く型により型成形ができるようにしている。

なお、本実施の形態のインテークマニホールド１００は、その材質を特に問うものではないが、図示例では樹脂製としてある。具体的には、ＰＡ６ＧＦ３０（ポリアミド６＋ガラス３０％入り）を採用している。これにより、必要な強度、耐熱性が得られる。しかし、本実施の形態のインテークマニホールド１００は、サージタンク２に対し出口管３が底部前方に延び出した後立ち上がってサージタンク２と極く直近で対向し合うコンパクトな形態で、できるだけ軽量化する関係から、振動したり損傷しやすい面がある。

そこで、図１に示すように、入り口１部と各出口管３とを繋ぐ横方向に延びた横向きリブ３１と、これら横向きリブ３１のほぼ左右方向中央位置から下方に延びてサージタンク２と各出口管３の配列域との中央部間を繋ぐ縦向きリブ３２とを設けて補強している。また、これら横向きリブ３１、縦向きリブ３２を形成する型内通路は、サージタンク２の背部壁２ａの下端側を樹脂注入口としてインジェクション成形するのに、サージタンク２側から各出口管３側への樹脂流れを促進する樹脂流れ通路となり、ボリュームの大きな出口３ｂの接続フランジ３ｃへの樹脂流れがよくなる。

二次添加ガス注入口４のサージタンク２の外面からの突出境界部には、二次添加ガス注入口４に接続される二次添加用ガス配管から伝達される振動による応力が集中して、破損しやすい。これに対応するのに、図１に示すように二次添加ガス注入口４のサージタンク２の外面からの突出する突出基部４ａまわりには前記集中応力を分散させる軸線方向のリブ３４を一体形成している。このような構成は他の二次添加ガス注入口１３や１４に対しても同様に行うのが好適である。二次添加ガス注入口４はサージタンク２の背部壁２ａに沿って突出している関係から、リブ３４は背部壁２ａに沿って一体成形された上下側のものと、前部側でサージタンク２側面から立ち上がる前部側のものとの３か所に設け、二次添加ガス注入口４の背部側は、上下側のリブ３４と背部壁２ａに補強されることから省略してある。

特に、ボリュームの大きな接続フランジ３ｃへの樹脂流れ上、入り口１に形成する接続フランジ１ａのボリュームは、横向きリブ３１上で接続フランジ１ａで中継して各出口管３の接続フランジ３ｃ近くに放射線状に延びて双方を繋げる梁状リブ３１ａを通じた接続フランジ３ｃへの樹脂流れを促進するのに好適である。また、横向きリブ３１、縦向きリブ３２の双方がサージタンク２側から出口管３までの途中に窓等の開口、途切れ部がないことも、サージタンク２側から出口管３側への樹脂流れを促進するのに役立っている。また、ロア部材１２の側にも各出口管３の出口３ｂ側間を連結する補強リブ３３を形成してある。

本発明は、二次添加用ガス配管を接続するのに便利なように二次添加ガス注入口をサージタンクから突出させるのに、車体の前後方向に嵩張らない向きに設定して、しかも、二次添加ガスの各出口管を通じた各気筒への放出量、空燃比を均等化するのに実用される。

１ 入り口
２ サージタンク
２ａ 背部壁
２ｅ 内向き膨出部
３ 出口管
３ａ 延び出し口
３ｂ 出口
４ 二次添加ガス注入口
４ａ 突出基部
５ 二次添加ガス導入口
２０ スロットルボディ
１００ インテークマニホールド

Claims (2)

1. 上方に配置されたスロットルボディに接続される入り口と、底部に各気筒への出口管の延び出し口を有するサージタンクと、前記延び出し口を介して前記サージタンクに接続され、前記サージタンクの底部から延び出して前記サージタンクに対向するように立ち上がる出口管を有する樹脂製インテークマニホールドであって、
   前記サージタンクの背部壁に沿って、前記サージタンク側方へ突出させた二次添加ガス注入口を有することを特徴とする樹脂製インテークマニホールド。
2. 前記二次添加ガス注入口は、前記サージタンクの内部で前記各出口管の延び出し口配列域のほぼ中央に対応する位置に、二次添加ガス導入口を有する請求項１に記載の樹脂製インテークマニホールド。