JP4020058B2

JP4020058B2 - 内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: JP4020058B2
Application number: JP2003351578A
Authority: JP
Inventors: 勝幸中村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: JP2005113847A; DE602004030201D1; CN100373041C; US7032556B2; EP1522717A1; US20050076874A1; CN1605744A; EP1522717B1

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。

特許文献１に開示されているように、内燃機関の車両前方側の側面に吸気マニホールが接続され、内燃機関の車両後方側の側面に排気マニホールドが接続される構造は従来から広く知られている。
特開平１０−６１５１０号公報（第２図）

しかしながら、このような構成においては、車両前方から流れてくる外気が内燃機関本体によって妨げられ、内燃機関の車両後方側に配設された排気系の温度を適度に下げることができず、排気系の周辺部品が排気系からの熱により高温となり、悪影響を受けてしまう虞がある。

そこで、本発明に係る内燃機関の吸気装置は、吸気コレクタと複数の吸気ブランチとを含む吸気マニホールドを備え、吸気マニホールドには隣接する吸気ブランチ間を遮蔽する連結壁が設けられており、各吸気ブランチは連結壁とともに内燃機関本体の吸気側側面から内燃機関本体の上方を覆うようにして湾曲し内燃機関本体の上方に位置する吸気コレクタに接続され、連結壁には、内燃機関本体の吸気側側面に面した部分に対して開口部が形成され、内燃機関本体が、吸気側側面を車両前側とする横置き姿勢で車両に搭載され、内燃機関本体の吸気側から排気側に向かって内燃機関本体と吸気マニホールドとの間を流れる外気が内燃機関本体の吸気側側面に対向する内燃機関本体の排気側側面側に配置された内燃機関の排気系部品を指向するよう、吸気コレクタに外気案内部が形成されていることを特徴とする。これによって、連結壁に形成された開口部から取り入れられた外気は、隣接する分岐管の間から内燃機関本体の上方に向かって放出されることなく、吸気マニホールドと内燃機関本体との間に画成された空間を通流する。

本発明によれば、連結壁の開口部から取り入れた外気は、吸気マニホールドと内燃機関本体との間に画成された空間を通流することになり、内燃機関本体の吸気側側面と対向する内燃機関本体の排気側側面の側に導入することができるので、内燃機関本体の排気側側面側に配設された部品の温度を外気を用いて効果的に下げることができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図５の図面に基づいて詳細に説明する。ここで、図１は第１実施形態における内燃機関の吸気装置の概略構成を示す説明図、図２は第１実施形態における吸気マニホールド１の正面図、図３は第１実施形態における吸気マニホールド１の側面図、図４は第１実施形態における吸気マニホールド１の平面図、図５は第１実施形態における吸気マニホールド１の背面図である。尚、この第１実施形態は、車両のフロント側に横置き搭載された直列４気筒エンジン、より詳しくは、内燃機関本体の吸気側側面２０が車両前方に面し、内燃機関本体の吸気側側面２０に対向する内燃機関の排気側側面２１が車両後方に面するように横置き搭載された直列４気筒エンジンに適用したものであり、図１における紙面右方向が車両前方、図１における紙面左方向が車両後方となっている。

図１に示すように、内部にシリンダ（図示せず）が形成されたシリンダブロック２と、内部に吸気ポート（図示せず）並びに排気ポート（図示せず）が形成されたシリンダヘッド３と、からなる内燃機関本体であるエンジン４には、吸気マニホールド１及び排気系の部品としての排気マニホールド５が接続されている。詳述すれば、エンジン４の吸気側側面２０には吸気マニホールド１が接続され、吸気側側面２０に対向するエンジン４の排気側側面２１には、排気マニホールドが接続されている。また、シリンダヘッド３の上部には、カムシャフト、カムギヤ等の動弁機構（図示省略）が配設されており、これらの動弁機構はロッカカバー６によって覆われている。

樹脂製の吸気マニホールド１は、エンジン４の吸気側側面２０に形成された各気筒の吸気ポート（図示せず）に吸気を導入する４本の吸気ブランチ７と、各吸気ブランチ７ａ，〜，７ｄの吸気上流側端部が連結された気筒列方向に沿って細長い略箱形状の吸気コレクタ８と、を有している。また、吸気マニホールド１には、隣接する吸気ブランチ７間を遮蔽する薄板状の連結壁が設けられており、この連結壁９によって隣接する吸気ブランチ７の間の間隙が埋められていると共に、隣接する吸気ブランチ７同士が互いに連結されている。

各吸気ブランチ７ａ，〜，７ｄの内部には、対応する気筒に吸気を供給する吸気通路が形成されている。各吸気ブランチ７ａ，〜，７ｄの吸気下流側端部は、気筒列方向に沿って細長い略矩形板状の取付フランジ１０によって互いに連結されており、この取付フランジ１０がシリンダヘッド３の車両前方側側面、換言すればエンジン４の吸気側側面２０に接続されている。尚、取付フランジ１０近傍の各吸気ブランチ７ａ，〜，７ｄ内部には、エンジン４の燃焼室内に発生するタンブルを調整するタンブルコントロールバルブ１１が介装されている。

各吸気ブランチ７ａ，〜，７ｄ及び各連結壁９ａ，〜，９ｃは、全体として略Ｕ字形状に湾曲形成されており、吸気マニホールド１がシリンダヘッド３の車両前方側側面に接続された状態においては、図１に示すように、シリンダヘッド３の車両前方側側面から、シリンダヘッド３の上部に取り付けられたロッカカバー６の上方を覆うように湾曲している。換言すれば、各吸気ブランチ７ａ，〜，７ｄ及び各連結壁９ａ，〜，９ｃは、内燃機関本体の吸気側側面２０から内燃機関本体の上方を覆うようにして湾曲している。

また、吸気コレクタ８は、吸気マニホールド１がシリンダヘッド３の車両前方側側面に接続された状態において、シリンダヘッド３の上方、より詳しくはロッカカバー６の上方の位置するよう形成されている。

そして、吸気マニホールド１は、図２、図４及び図５に示すように、シリンダヘッド３の上方に面した位置では、隣接する吸気ブランチ７同士が連結壁９ａ，〜，９ｃによって隣接する吸気ブランチ７の間に隙間が生じないよう連結され（図４）、車両前方に面した位置では、隣接する吸気ブランチ７同士を連結する連結壁９ａ，〜，９ｃのうち、連結壁９ａ，９ｃに開口部１２ａ，１２ｂがそれぞれ形成されている（図２及び図５）。すなわち、車両前方に面した吸気ブランチ７の吸気下流側位置においては、吸気ブランチ７ａと吸気ブランチ７ｂとの間、及び吸気ブランチ７ｃと吸気ブランチ７ｄとの間に、それぞれ開口部１２ａ，１２ｂが形成されている。換言すれば、後述するブローバイガス通路１６が形成されていない連結壁９ａ，９ｃに対して開口部１２ａ，１２ｂが形成されている。尚、吸気ブランチ７ｂと吸気ブランチ７ｃとの間には開口部１２が設けられておらず、吸気管７の軸方向全長に亙って、換言すれば吸気コレクタ８から取付フランジ１０に至るまで、連結壁９ｂによって隙間なく連結されている。

吸気マニホールド１には、内部にブローバイガスが流れる流路が形成された扁平で細長いブローバイガス流路ユニット１３が取り付けられている。３箇所に流路出口１４を有するブローバイガス流路ユニット１３には、ブローバイガス供給管（図示せず）が接続されており、ブローバイガス供給管から供給されたブローバイガスを各気筒に分配している。

ブローバイガスは、このブローバイガス流路ユニット１３内を、図２に矢示するように流れている。すなわち、第１流路出口１４ａに達したブローバイガスは、吸気ブランチ７ａの吸気下流側の周縁に設けられた周縁壁１５ａ内に形成されたガス通路としてのブローバイガス通路１６ａを経て、取付フランジ１０のフランジ面１０ａに形成されたフランジ面通路１７ａ（図５参照）から吸気系に導入される。第２流路出口１４ｂに達したブローバイガスは、吸気ブランチ７ｂと吸気ブランチ７ｃとの間を連結する連結壁９ｂ内に形成されたブローバイガス通路１６ｂを経て、取付フランジ１０のフランジ面１０ａに形成されたフランジ面通路１７ｂ（図５参照）から吸気ブランチ７ｂ及び７ｃ内から吸気系に導入される。第３流路出口１４ｃに達したブローバイガスは、吸気ブランチ７ｄの吸気下流側の周縁に設けられた周縁壁１５ｂ内に形成されたブローバイガス通路１６ｃを経て、取付フランジ１０のフランジ面１０ａに形成されたフランジ面通路１７ｃ（図５参照）から吸気系に導入される。

ここで、ブローバイガス通路１６は、連結壁９ｂ及び周縁壁１５ａ，１５ｂに沿って形成されている。また、周縁壁１５について補足すると、周縁壁１５は、気筒列方向で最も外側に位置する吸気ブランチに連結されたものであり、本実施形態においては、吸気ブランチ７ａ，７ｄに連結されている。

尚、図２中の１８は、吸気コレクタ８に接続されたスロットルチャンバーであり、このスロットルチャンバー１８内には、スロットル弁（図示せず）が配設されている。

吸気マニホールド１は、２つの分割面Ａ，Ｂによって分割される３つの型成形された樹脂部材を振動溶着により接合することにより大略形成されている。すなわち、図１に示すように、第１分割面Ａに沿って分割される吸気コレクタ８の一部（図１における吸気コレクタ８の略右半分）を構成する第３マニホールド分割体３０と、第１分割面Ａに沿って分割される吸気コレクタ８の一部（図１における吸気コレクタ８の略左半分）、第２分割面Ｂに沿って分割される吸気ブランチ７の一部（図１における吸気ブランチ７の略下半分）及び取付フランジ１０を構成する第１マニホールド分割体３１と、第２分割面Ｂに沿って分割される各吸気ブランチ７の一部（図１における吸気ブランチ７の略上半分）を構成する第２マニホールド分割体３２と、からなっている。

吸気コレクタ８は、第３マニホールド分割体３０に設けられた第１フランジ部３０ａと、第１マニホールド分割体３１に設けられた第２フランジ部３１ａとを振動溶着により接合することによって、気筒列方向に沿って細長い略箱形状に形成されている。換言すれば、吸気コレクタ８は、コレクタ合わせ部としての第１フランジ部３０ａと、コレクタ合わせ部としての第２フランジ部３１ａと、を振動溶着により接合することによって形成されている。

第１マニホールド分割体３１に形成された吸気コレクタ８の底壁面８ａは、吸気マニホールド１がシリンダヘッド３に取り付けられた状態のときに、ロッカカバー６の上面、すなわちシリンダヘッド３上部に対向し、かつ底壁面８ａの車両前方側よりも底壁面８ａの車両後方側がシリンダヘッド３側に近接するよう車両後方側、すなわちエンジン４の排気側側面２１側に傾斜するよう形成されている。

第１フランジ部３０ａと第２フランジ部３１ａとを接合することによって構成される接合フランジ３３のうち、吸気コレクタ８長手方向の略全長に亙ってエンジン４側に向かって突出した外気案内部としての内側接合フランジ部３３ａは、車両後方側、すなわちエンジン４の排気側側面２１に配設された排気系部品、すなわち排気マニホールド５を指向するよう、吸気コレクタ８からエンジン４に向かって斜め突出するよう設定されている。

各吸気ブランチ７ａ，〜，７ｄは、第１マニホールド分割体３１に設けられた第３フランジ部３１ｂと、第２マニホールド分割体３２に設けられた第４フランジ部３２ａとを振動溶着により接合することによって形成されている。

ここで、ブランチ合わせ部に対応する第３フランジ部３１ｂ及び第４フランジ部３２ａは、上述した連結壁９及び周縁壁１５を構成するものであり、上述したブローバイガス通路１６の大部分は、第３フランジ部３１ｂと第４フランジ部３２ａの合わせ面に形成されている。詳述すれば、吸気マニホールド１の取付フランジ１０に近接する部分、すなわち吸気ブランチ７の吸気下流側では、ブローバイガス通路１６が第１マニホールド分割体３１のみによって構成されているので、取付フランジ１０に近接する部分においては、第１マニホールド分割体３１に形成された複数の穴部（図示せず）がそれぞれ各ブローバイガス通路１６ａ，〜，１６ｃを単独で構成する。尚、これら穴部は、取付フランジ１０のフランジ面１０ａに形成されたフランジ面通路１７ａ，〜，１７ｃにそれぞれ連続している。

このような本実施形態の吸気装置においては、連結壁９の車両前面に面した位置に形成された開口部１２から取り入れられた外気を、図１中に矢示するように、隣接する吸気ブランチ７の間からエンジン４の上方に向かって放出することなく、エンジン４と吸気マニホールド１との間に画成された空間を通して、車両後方側の排気マニホールド５周りに導くことができる。つまり、吸気マニホールド１によって、外気の流れが遮られてしまい、排気マニホールド５の周囲の部品を外気により冷却できなくなることを防止することができる。そのため、排気マニホールド５の周囲の部品を外気を使って効果的に冷却することができる。

また、吸気コレクタ８の底壁面８ａが、車両後方側に傾斜するよう形成されているので、開口部１２から取り入れられた外気を積極的に排気マニホールド５の周囲に導入することができる。

さらに、内側接合フランジ部３３ａが、エンジン４の車両後方側に配設された排気マニホールド５を指向するよう、吸気コレクタ８からエンジン４に向かって斜めに突出するよう設定されているので、部品点数を増やさずに、開口部１２から取り入れられた外気をより積極的に排気マニホールド５の周囲に導入することができる。

また、吸気系に還流させるブローバイガスの通路の一部が、開口部１２が形成されていない連結壁９ｂ内と気筒列方向の最も外側に位置する吸気ブランチ７ａ，７ｄに連結された周縁壁１５ａ，１５ｂ内に形成されているので、吸気マニホールド１とは別体の他部材を用いることなくブローバイガスをシリンダヘッド３の近傍へ導くことができる。そのため、ブローバイガスをシリンダヘッド３の近傍へ導くためのブローバイガス通路を部品点数を増加させることなく形成することができ、生産コストの低減及び生産性の向上を図ることができる。尚、ブローバイガスをシリンダヘッド近傍から吸気通路に還流させるのは、ブローバイガスにより吸気通路内が汚れてしまうのを防止するためであり、本実施形態においては、取付フランジ１０の吸気上流側にタンブルコントロールバルブ１１が配置されているので、タンブルコントロールバルブ１１よりも吸気下流側の取付フランジ面１０ａからブローバイガスを吸気系に導入しているのである。

また、上述した第１実施形態においては、ガス通路としてのブローバイガス通路１６が連結壁９ｂ及び周縁壁１５ａ，１５ｂの内部に形成されているが、吸気マニホールド１とは別体の複数のチューブ状の別部材をガス通路として、連結壁９ｂ及び周縁壁１５ａ，１５ｂの外部に、かつ連結壁９ｂ及び周縁壁１５ａ，１５ｂ沿ってそれぞれ配設し、これらチューブ状の部材の一端が吸気ブランチ７の吸気下流側で吸気系に開口するよう構成してもよい。

さらに、上述した第１実施形態においては、ガス通路内をブローバイガスが通流する構成となっているが、ガス通路内流れるガスはブローバイガスのみに限定されるものではなく、ブローバイガス、ＥＧＲガス、２次空気等のいわゆる２次添加ガスが通流するものであってよい。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、図６に示すように、上述した第１実施形態からブローバイガス流路ユニット１３及び吸気マニホールド１内に形成されたブローバイガス通路１６を取り去ったものであり、それ以外は上述した第１実施形態と同一構成である。

上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１）内燃機関の吸気装置は、吸気コレクタと複数の吸気ブランチとを含む吸気マニホールドを備えたものであって、吸気マニホールドには隣接する吸気ブランチ間を遮蔽する連結壁が設けられており、各吸気ブランチは連結壁とともに内燃機関本体の吸気側側面から内燃機関本体の上方を覆うようにして湾曲し内燃機関本体の上方に位置する吸気コレクタに接続され、連結壁には、内燃機関本体の吸気側側面に面した部分に対して開口部が形成されている。これによって、連結壁の開口部から取り入れた外気は、吸気マニホールドと内燃機関本体との間に画成された空間を通流することになり、内燃機関本体の吸気側側面と対向する内燃機関本体の排気側側面の側に導入することができるので、内燃機関本体の排気側側面側に配設された部品の温度を外気を用いて効果的に下げることができる。

（２）上記（１）に記載の内燃機関の吸気装置は、より具体的には、内燃機関本体が、吸気側側面を車両前側とする横置き姿勢で車両に搭載される。

（３）上記（１）または（２）に記載の内燃機関の吸気装置は、吸気系へ供給される二次添加ガスが通流するガス通路が連結壁に沿って形成されている。

（４）上記（１）または（２）に記載の内燃機関の吸気装置は、吸気ブランチの下流側に開口して二次添加ガスを吸気系へ供給するガス通路が通路壁に沿って形成されている。

（５）上記（３）または（４）に記載の内燃機関の吸気装置は、前記ガス通路が、一部の連結壁に対して形成されており、前記開口部はガス通路を備えていない連結壁に対して形成されると共に、ガス通路を有する連結壁によって内燃機関本体の吸気側側面が略覆われている。これによって、２次添加ガスを吸気系に導くためのガス通路を部品点数を増加させることなく形成することができ、生産コストの低減及び生産性の向上を図ることができる。

（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置は、内燃機関本体の吸気側から排気側に向かって内燃機関本体と吸気マニホールドとの間を流れる外気が内燃機関の排気系部品を指向するよう、吸気コレクタに外気案内部が形成されている。これによって、部品点数を増加させることなく、連結壁に形成された開口部から取り入れられた外気を積極的に排気マニホールドの周囲に導入することができる。

（７）上記（１）〜（６）のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置は、より具体的には、内燃機関本体の吸気側から排気側に向かって内燃機関本体と吸気マニホールドとの間を流れる外気が内燃機関の排気系部品を指向するよう、内燃機関本体に対向する吸気コレクタの底壁面は、内燃機関本体の排気側側面側に傾斜するよう形成されている。これによって、部品点数を増加させることなく、連結壁に形成された開口部から取り入れられた外気を積極的に排気マニホールドの周囲に導入することができ、排気マニホールドの周囲の部品を積極的に冷却することができる。

（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置は、より具体的には、吸気マニホールドが、吸気流れ方向に沿ったブランチ合わせ部で互いに接合されて複数の吸気ブランチを形成する第１及び第２マニホールド分割体を含んで構成され、前記ブランチ合わせ部によって前記連結壁を構成されている。

（９）上記（６）に記載の内燃機関の吸気装置は、より具体的には、吸気マニホールドが、吸気流れ方向に沿ったブランチ合わせ部で互いに接合されて複数の吸気ブランチを形成する第１及び第２マニホールド分割体と、吸気コレクタの長手方向に沿ったコレクタ合わせ部で前記第１マニホールド分割体に接合されて吸気コレクタを形成する第３マニホールド分割体と、を含んで構成され、前記コレクタ合わせ部によって前記外気案内部が形成されている。これによって、部品点数を増加させることなく、連結壁に形成された開口部から取り入れられた外気をさらに積極的に排気マニホールドの周囲に導入することができ、排気マニホールドの周囲の部品を積極的に冷却することができる。

第１実施形態における内燃機関の吸気装置の概略構成を示す説明図。第１実施形態における吸気マニホールドの正面図。第１実施形態における吸気マニホールドの側面図。第１実施形態における吸気マニホールドの平面図。第１実施形態における吸気マニホールドの背面図。第２実施形態における吸気マニホールドの正面図。

符号の説明

１…吸気マニホールド
７…吸気ブランチ
８…吸気コレクタ
９…連結壁
１２…開口部

Claims

吸気コレクタと複数の吸気ブランチとを含む吸気マニホールドを備えた内燃機関の吸気装置であって、吸気マニホールドには隣接する吸気ブランチ間を遮蔽する連結壁が設けられており、各吸気ブランチは連結壁とともに内燃機関本体の吸気側側面から内燃機関本体の上方を覆うようにして湾曲し内燃機関本体の上方に位置する吸気コレクタに接続され、連結壁には、内燃機関本体の吸気側側面に面した部分に対して開口部が形成され、
内燃機関本体が、吸気側側面を車両前側とする横置き姿勢で車両に搭載され、
内燃機関本体の吸気側から排気側に向かって内燃機関本体と吸気マニホールドとの間を流れる外気が内燃機関本体の吸気側側面に対向する内燃機関本体の排気側側面側に配置された内燃機関の排気系部品を指向するよう、吸気コレクタに外気案内部が形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
吸気系へ供給される二次添加ガスが通流するガス通路が連結壁に沿って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。
吸気ブランチの下流側に開口して二次添加ガスを吸気系へ供給するガス通路が通路壁に沿って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。
前記ガス通路は、一部の連結壁に対して形成されており、前記開口部はガス通路を備えていない連結壁に対して形成されると共に、ガス通路を有する連結壁によって内燃機関本体の吸気側側面が略覆われていることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の吸気装置。
内燃機関本体の吸気側から排気側に向かって内燃機関本体と吸気マニホールドとの間を流れる外気が内燃機関の排気系部品を指向するよう、内燃機関本体に対向する吸気コレクタの底壁面は、内燃機関本体の排気側側面側に傾斜するよう形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
吸気マニホールドは、吸気流れ方向に沿ったブランチ合わせ部で互いに接合されて複数の吸気ブランチを形成する第１及び第２マニホールド分割体を含んで構成され、前記ブランチ合わせ部によって前記連結壁を構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
吸気マニホールドは、吸気流れ方向に沿ったブランチ合わせ部で互いに接合されて複数の吸気ブランチを形成する第１及び第２マニホールド分割体と、吸気コレクタの長手方向に沿ったコレクタ合わせ部で前記第１マニホールド分割体に接合されて吸気コレクタを形成する第３マニホールド分割体と、を含んで構成され、前記コレクタ合わせ部によって前記外気案内部が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。