(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒内燃機関のシリンダヘッドに接続されるヘッドフランジに下流端を接続し気筒配列方向に垂直に延出する独立吸気管と、
前記独立吸気管の上流端を合流する共鳴室と、
スロットルボディに接続されるスロットルボディフランジに上流端を接続した後Ｌ字状に屈曲して気筒配列方向に平行に延び下流端を前記共鳴室に接続する共鳴管とを備える多気筒内燃機関の吸気装置において、
前記ヘッドフランジと前記スロットルボディフランジが、連結部を介して気筒配列方向に延設して一体形成されるとともに、
前記連結部のヘッドフランジ寄りにＥＧＲバルブを配置したことを特徴とする多気筒内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
直列４気筒内燃機関の４つの気筒を吸気行程が互いに連続しない２つの気筒群に分け、
シリンダヘッドに接続されるヘッドフランジに下流端を接続して各気筒にそれぞれ連通し気筒配列方向に垂直に延出する互いに独立な第１，第２，第３，第４独立吸気管と、
前記第１，第２，第３，第４独立吸気管の上流端が前記各気筒群毎に合流する第１，第２共鳴室と、
前記第１，第２共鳴室からそれぞれ上流側に延びＬ字状に形成された第１，第２共鳴管と、
前記第１，第２共鳴管が集合する集合室と、
スロットルボディに接続されるスロットルボディフランジに前記集合室の上流端が接続してなる４気筒内燃機関の吸気装置において、
前記ヘッドフランジと前記スロットルボディフランジが、連結部を介して気筒配列方向に延設して一体形成されるとともに、
前記連結部のヘッドフランジ寄りで吸気装置側にＥＧＲバルブを配置し、
前記ＥＧＲバルブに一端を接続されたＥＧＲガス管が前記連結部の内燃機関本体側から延出し前記集合室に他端を接続したことを特徴とする多気筒内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒内燃機関における吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より多気筒内燃機関の各気筒の吸気通路に発生する圧力変動を利用し、吸気行程後半に吸気ポート部分の圧力を上昇させて過給効果を得るようにした吸気装置が種々提案されており、またこのような吸気の動的効果として慣性過給と共鳴過給があることが知られている。
【０００３】
慣性過給は、吸気行程にある気筒からの負圧波を吸気拡大部によって正の圧力波に反転させ、この圧力波による吸気押込み作用によって過給を行うものである。
【０００４】
共鳴過給においては、複数の気筒が互いに吸気行程が連続しない第１気筒群と第２気筒群とに分けられ、第１気筒群の各気筒がそれぞれ独立吸気通路を介して第１共鳴室に連通され、第２気筒群も同じく第２共鳴室に連通される。
そして第１，第２共鳴室どうしはそれぞれ第１，第２共鳴通路を介して共通の集合室に集合する。
【０００５】
このような構成により吸気ポートの周期的な開閉によって生じる圧力波を原因として第１，第２共鳴通路内の気柱が振動され、この振動が第１，第２共鳴室内および独立吸気通路内の空気を振動させることになり、この振動の共鳴を生じた時に圧力振動が最大となって大きな過給が行われることになる。
【０００６】
また多気筒内燃機関における通常の慣性過給による吸気装置は、直列に配列された各気筒からそれぞれ独立吸気管が延出しており、各独立吸気管は共鳴管に合流して吸気マニホルドを構成し、共鳴管の上流側はスロットルボディに接続されており、さらにスロットルボディの上流側でエアフローダクトを介してエアクリーナに連結されている。
【０００７】
吸気マニホルドの複数の独立吸気管は、気筒配列方向に垂直に延出され各下流端を一体のヘッドフランジに接続し、そのヘッドフランジは内燃機関本体のシリンダヘッドに固定されるとともに、各上流端を気筒配列方向に平行に配置される長尺な形状の集合室に接続される。
【０００８】
集合室の気筒配列方向の一端には、スロットルボディを取り付けるためのフランジが形成される。
鋳造製吸気マニホルドは、その重量が重いことから、鋳造製に比べ軽量な板金製の吸気マニホルドが近年作成されている。
【０００９】
ただしヘッドフランジとスロットルボディフランジとはそのフランジ面が互いに直交するとともに、離れた位置においてそのフランジ面が形成されている。
そこで多気筒内燃機関において、ヘッドフランジとスロットルボディフランジとを、Ｌ字状に屈曲した鋳造製のフランジにより一体に形成することが従来より提案されており、その例が特開平２−９５７５７号公報に記載がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
独立吸気管および集合室が展伸材等の板金製で形成されていても、ヘッドフランジとスロットルボディフランジが一体に形成されるものの鋳造製であることから重量があり、当然に内燃機関本体に接続するにも強度が要求される。
またスロットルボディを取り付けるフランジも、気筒配列方向に延びるヘッドフランジに対して垂直方向に離れて配置され、その両フランジ間を一体連結することによってＬ字状に屈曲したフランジが形成される。
【００１１】
スロットルボディは、ヘッドフランジに対してＬ字状に屈曲したスロットルボディフランジに取り付けられ、内燃機関本体とは離れて支持されるが、スロットルボディは重量物であり、かかる重量物が内燃機関本体とは離れて支持されるため、ヘッドフランジの内燃機関本体への締結力は大きなものが要求される。
【００１２】
また排気ガス還流装置ことＥＧＲを行う内燃機関においては、ＥＧＲガスを吸気に取り入れるのに、スロットルバルブの下流において一般に行っており、したがってＥＧＲバルブ（排気ガス還流量調整弁）も吸気マニホルドの近傍に配置することにより、吸気マニホルドにおけるスペースを有効に利用することができる。
【００１３】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、吸気通路長を長く有する共鳴過給型の吸気マニホルド自体に強度を持たせ、かつコンパクトに形成するとともに、吸気マニホルドに取り付けられるスロットルボディやＥＧＲバルブを内燃機関に近接した位置に配置させて、吸気マニホルドにおけるスペースを有効に利用することができる多気筒内燃機関の吸気装置を提供する点にある。
【００１４】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するために、本発明は、多気筒内燃機関のシリンダヘッドに接続されるヘッドフランジに下流端を接続し気筒配列方向に垂直に延出する独立吸気管と、前記独立吸気管の上流端を合流する共鳴室と、スロットルボディに接続されるスロットルボディフランジに上流端を接続した後Ｌ字状に屈曲した後気筒配列方向に平行に延び下流端を前記共鳴室に接続する共鳴管とを備える多気筒内燃機関の吸気装置において、前記ヘッドフランジと前記スロットルボディフランジが、連結部を介して気筒配列方向に延設して一体形成されるとともに、前記連結部のヘッドフランジ寄りにＥＧＲバルブを配置した多気筒内燃機関の吸気装置とした。
【００１５】
スロットルボディフランジに上流端を接続した後Ｌ字状に屈曲して気筒配列方向に平行に延びる共鳴管が、その下流端を独立吸気管が合流する共鳴室に接続する構造の吸気装置において、ヘッドフランジとスロットルボディフランジが、連結部を介して気筒配列方向に延設して一体形成されるので、構造的に強度・剛性の高い吸気系の取り付け構成をなし、軽量化・コンパクト化が可能である。
【００１６】
スロットルボディフランジがヘッドフランジと略同一平面に一体形成されるので、内燃機関の振動に対してスロットルボディフランジに取り付けられるスロッットルボディの品質精度および耐久信頼性を高く維持することができる。
振動源である内燃機関に近接した位置に、品質精度および耐久信頼性を高く維持したい吸気装置における構成部品、スロットルボディやＥＧＲバルブを取り付けることで、内燃機関の振動に伴う振れを抑制できる。
【００１７】
ヘッドフランジとスロットルボディフランジとの連結部にＥＧＲバルブを配置したので、独立吸気管と共鳴管との間の余剰空間を利用してＥＧＲバルブが配置され、スペースを有効に利用することができる。
またＥＧＲバルブは、該連結部のヘッドフランジ寄りに配置されるので、ＥＧＲバルブからスロットルボディの下流へのＥＧＲガス通路を適当な長さ確保して外気によるＥＧＲガスの冷却が可能である。
【００１８】
また直列４気筒内燃機関の４つの気筒を吸気行程が互いに連続しない２つの気筒群に分け、シリンダヘッドに接続されるヘッドフランジに下流端を接続して各気筒にそれぞれ連通し気筒配列方向に垂直に延出する互いに独立な第１，第２，第３，第４独立吸気管と、前記第１，第２，第３，第４独立吸気管の上流端が前記各気筒群毎に集合する第１，第２共鳴室と、前記第１，第２共鳴室からそれぞれ上流側に延びＬ字状に形成された第１，第２共鳴管と、前記第１，第２共鳴管が集合する集合室と、スロットルボディに接続されるスロットルボディフランジに前記集合室の上流端が接続してなる４気筒内燃機関の吸気装置において、前記ヘッドフランジと前記スロットルボディフランジが、連結部を介して気筒配列方向に延設して一体形成されるとともに、前記連結部のヘッドフランジ寄りで吸気装置側にＥＧＲバルブを配置し、前記ＥＧＲバルブに一端を接続されたＥＧＲガス管が前記連結部の内燃機関本体側から延出し前記集合室に他端を接続した多気筒内燃機関の吸気装置とした。
【００１９】
各独立吸気管、第１，第２共鳴室、第１，第２共鳴管、集合室からなる吸気マニホルドがコ字状をなし、同吸気マニホルドが気筒配列方向に延設されたヘッドフランジ、連結部、スロットルボディフランジの略同一平面をなす一体形成物に取り付けられるので、全体でロ字形状を構成し、開放端のない４辺の端部を互いに連結することによって各辺の両端部は他の辺により支持されることから、１つの強度構造体を作り上げることができ、構造的に高い強度・剛性を容易に確保できるため各部材を軽量化・簡素化することができ、全体的にコンパクトでシンプルな構造とすることができる。
【００２０】
ＥＧＲバルブは連結部の吸気装置側に配置されるので、吸気マニホルドの余剰空間を利用してスペースを有効に利用することができる。
またＥＧＲバルブは連結部のヘッドフランジ寄りに配置されスロットルボディフランジに接続される集合室から適当な距離離し、同ＥＧＲバルブと集合室をＥＧＲガス管が連結しているので、ＥＧＲガス管を適当な長さ露出させて外気によりＥＧＲガスを冷却することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図５に図示し説明する。
本実施の形態に係る自動車１は、ＦＦ（フロントエンジンフロントドライブ）車であり、図１はその車体前部における内燃機関１０の配置状態を示す概略側面図である。
【００２２】
ボンネット２の下方の機関室３内において、前方のラジエータ４と後方のダッシュボード５との間に直列４気筒の内燃機関１０が横置きに搭載されており、直列に気筒が配列されたシリンダブロック１１は後方に傾斜している。
傾斜したシリンダブロック１１の上部のシリンダヘッド１２からは前方に吸気マニホールド２０が延出形成され、後方に排気マニホールド１８が延出形成されている。
【００２３】
本吸気マニホールド２０は、吸気過給がなされる構造をなしており、図２ないし図４はスロットルボディより下流側の吸気マニホールド２０を示す平面図，正面図および側面図である。
【００２４】
車体に対して横置きに搭載された直列４気筒の内燃機関１０の４つの気筒を右側から順に第１，第２，第３，第４気筒とすると、第１気筒と第４気筒が吸気行程の連続しない気筒群を構成し、同様に第２気筒と第３気筒が吸気行程の連続しない別の気筒群を構成する。
【００２５】
かかる直列４気筒の内燃機関１０のシリンダヘッド１２から第１，第２，第３，第４気筒毎に第１，第２，第３，第４独立吸気管２１，２２，２３，２４が前方へ延出している。
４本の独立吸気管２１，２２，２３，２４は、その基端部が共通の横長板状のフランジプレート１３のヘッドフランジ部１４に嵌め合わせ、溶接されてシリンダヘッド１２に接続される。
【００２６】
第１，第２，第３，第４独立吸気管２１，２２，２３，２４は、フランジプレート１３から前方へ斜め上向きに延出し、そのうち第１，第２，第３独立吸気管２１，２２，２３は下方に空間を抱え込むように側面視で逆Ｕ字状に湾曲形成し、第１独立吸気管２１は第１共鳴室３１の上面に接続され、第２，第３独立吸気管２２，２３は第２共鳴室３２の上面に接続されている。
【００２７】
第１共鳴室３１は、気筒配列方向に対し垂直な方向に指向した前後長尺な姿勢で第２気筒の略前方位置に配置されており、その後半部（シリンダヘッド側）が上方に膨出して前半部上面３１ａが後半部上面３１ｂより低い高さ位置にあり、前記第１独立吸気管２１はこの低い方の前半部上面３１ａに接続されている。
【００２８】
第２共鳴室３２は、気筒配列方向に平行に指向した左右長尺な姿勢にあって第３気筒の略前方位置で第１共鳴室３１の前半部側面に接して配置されており、前記第２，第３独立吸気管２２，２３はこの第２共鳴室３２の上面３２ａに左右に並んで接続されている。
【００２９】
第１共鳴室３１の前半部上面３１ａと第２共鳴室３２の上面３２ａとは略同じ高さに左右並んで位置するので、第１，第２，第３独立吸気管２１，２２，２３は上流端が第１，第２共鳴室３１，３２の上面３１ａ，３２ａに左右に近接して配列され、逆Ｕ字状に湾曲して下流端がフランジプレート１３の左右に長尺の同一面に配列していて、略同一の曲率の湾曲形状で略同一の通路長をなす。
【００３０】
そして第４独立吸気管２４は、フランジプレート１３から前方へ斜め上向きに延出した後、下方に空間を抱え込むように側面視で逆Ｕ字状に湾曲しながら斜め右方（車両進行方向に向かって右方）に延び、前記第２，第３独立吸気管２２，２３が形成する逆Ｕ字状の湾曲部の下方空間を第２共鳴室３２の後側（フランジプレート１３側）側面に沿って延出し、第１共鳴室３１の後半部左側面の上方に膨出した部分に接続されている。
４本の第１，第２，第３，第４独立吸気管２１，２２，２３，２４は、互いに通路長も湾曲部の曲率も略等しい。
【００３１】
そして第１共鳴室３１の後半部左側面の下部（上部には第４独立吸気管２４が接続されている）から第１共鳴管４１がフランジプレート１３に平行に延出し、上方の第４独立吸気管２４を過ぎた辺りから斜め上方に傾斜し、後方に略Ｌ字状に屈曲して集合室５０の右側に接続されている。
【００３２】
また第２共鳴室３２の左側面からは第２共鳴管４２がフランジプレート１３に平行に延出し、第１共鳴管４１に沿って途中から斜め上方に傾斜し、後方にＬ字状に屈曲して集合室５０の左側に接続されている。
【００３３】
フランジプレート１３は、前記第１，第２，第３，第４独立吸気管２１，２２，２３，２４が接続される右側のヘッドフランジ部１４から左方に若干斜め上方に若干ねじれを伴って延びた連結部１５を介してスロットルボディフランジ部１６が左端に形成される左右水平方向に長尺の板金製の一体形成プレートである。
【００３４】
前記集合室５０は、その上流部がかかるフランジプレート１３の左端のスロットルボディフランジ部１６に接続され、前方に左右隣接して分岐した下流部が第１，第２共鳴管４１，４２に接続される。
第１共鳴管４１に比べ第２共鳴管４２は、若干通路長が短い。
【００３５】
なおフランジプレート１３がシリンダヘッド１２に取り付けられると、スロットルボディフランジ部１６に固着された集合室５０は、スロットルボディに接続され、スロットルボディから上流側にエアフローダクトを介してエアクリーナが接続される。
【００３６】
前記左右に隣接する第１共鳴室３１と第２共鳴室３２は、下部において連通管３３により連通されており、同連通管３３は左右に膨出して比較的容量が大きく形成されている。
【００３７】
該連通管３３の第１共鳴室３１との連通口には開閉弁３４が開閉自在に設けられ、第１共鳴室３１と第２共鳴室３２を連通管３３を介して適宜遮断または連通できるようになっている。
【００３８】
第２共鳴管４２は、第１共鳴管４１より若干通路長が短いが、同第２共鳴管４２が接続される第２共鳴室３２は、これと常時連通している連通管３３の容積も含めると十分な容積が確保されて第１，第２共鳴管４１，４２が等長化されているに等しく、よって第１共鳴管４１と第２共鳴管４２の共鳴周波数（共振点）を同一とすることができる。
【００３９】
開閉弁３４は弁軸３５に固着され旋回する蝶形弁で、回転自在に枢支された弁軸３５はヘッドフランジ１３側に突設されたダイヤフラム３６の作動部にリンク機構３７を介して連結されている。
【００４０】
ダイヤフラム３６は内燃機関１０の運転状態に応じて作動するようになっており、内燃機関１０の低中回転域では切換弁３４を閉じて第１共鳴室３１と第２共鳴室３２との連通を遮断し気筒群が互いに遮断され共鳴過給が効果的に行われ、高回転域では切換弁３４を開き第１共鳴室３１と第２共鳴室３２とが連通し、連通管３３を含めた大容積部を形成し慣性過給が行われる。
【００４１】
以上のように吸気マニホルド２０の第１，第２，第３，第４独立吸気管２１，２２，２３，２４が右側ヘッドフランジ部１４に、集合室５０が左側スロットルボディフランジ部１６に取り付けられるフランジプレート１３は、その間の連結部１５においてヘッドフランジ部１４寄りにＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ６０が前記第４独立吸気管２４と隣合って平行に突設され、スロットルボディフランジ部１６寄りには矩形の通風孔１５ａが穿設されている。
【００４２】
なおヘッドフランジ部１４の各独立吸気管２１，２２，２３，２４の各取付部の上部にはそれぞれインジェクタ取付孔１４ａが形成されている。
また連結部１５のＥＧＲバルブ６０の斜め下方には水通路の接続管６５が突設されている。
【００４３】
連結部１５のＥＧＲバルブ６０が固着される部分には、シリンダヘッド１２との間でガスケットを介してシールされる範囲に排気ポートと連通されるＥＧＲポート１５ｂが穿設され（図５参照）、その側方のシール範囲の外には出口ポートがあり、同出口ポートからＥＧＲガス管６１が後方へ延出し、側方に屈曲して前記通風孔１５ａの後側を通ってスロットルボディフランジ１６の下側を前方へ廻り込み集合室５０の下面に端部を接続してＥＧＲガス通路の内部を連通させている。
【００４４】
本直列４気筒の内燃機関１０の吸気系は、以上のような構造をしており、略同一平面を形成して一体形成されたフランジプレート１３に対して、吸気マニホルド２０は、第１，第２，第３，第４独立吸気管２１，２２，２３，２４がヘッドフランジ部１４から前方へ延出し、第１，第２共鳴室３１，３２を介して第１，第２共鳴管４１，４２がフランジプレート１３に平行に延びＬ字に屈曲して集合室５０に集合してスロットルボディ部１６に接続して取り付けられており、図２に示す平面視でフランジプレート１３を１辺、第１，第２，第３，第４独立吸気管２１，２２，２３，２４を他の１辺、Ｌ字に屈曲した第１，第２共鳴室３１，３２を他の２辺とする略ロ字形状の構造をしており、ロ字形状の構造は開放端のない４辺の端部を互いに連結することによって各辺の両端部は他の辺により支持されることから、１つの強度構造体を作り上げることができ、構造的に高い強度・剛性を確保することができる。
【００４５】
したがって吸気マニホルドを取り付けるフランジプレート１３を肉厚にしたり、取付部を複雑な嵌め合い構造にしたりする必要がなく、軽量でシンプルな構造とし、吸気マニホルドのコンパクト化を可能としている。
【００４６】
フランジプレート１３のスロットルボディフランジ部１６に取り付けられるスロットルボディは、約１．３  ｋｇ程の重量物であり、高い品質精度・耐久信頼性を確保するためには、内燃機関１０の振動に対する高い強度・剛性の取り付け構成を要求されるが、本実施の形態ではスロットルボディはヘッドフランジ部１４と略同一平面をなすフランジプレート１３のスロットルボディフランジ部１６に取り付けられ、かつ前記したようにフランジプレート１３が略ロ字状構造の１辺をなして強度・剛性が高く維持されているので、スロットルボディの高い品質精度・耐久信頼性を容易に確保することができる。
【００４７】
なおＥＧＲバルブ６０も、約０．４７ｋｇ程の重量を有するが、スロットルバルブと同様にフランジプレート１３に取り付けられるので、品質精度・耐久信頼性を維持することができる。
【００４８】
ＥＧＲバルブ６０は、フランジプレート１３の連結部１５に前方に向け突設されているので、第４独立吸気管２４と第１共鳴管４１との間の余剰空間に配置され、スペースを有効に利用できる。
【００４９】
また連結部１５のヘッドフランジ部１４寄りにＥＧＲバルブ６０が取り付けられるので、ＥＧＲバルブ６０とスロットルボディフランジ部１６との間に適当な距離を存し、ＥＧＲバルブ６０から集合室５０に延びるＥＧＲガス管６１を複雑化することなく適当で十分な長さを確保して、外気によりＥＧＲガスの冷却を可能としている。
【００５０】
そしてＥＧＲガス管６１は、連結部１５に形成された通風孔１５ａの後側を通っているので、走行風が直接ＥＧＲガス管６１に当たり、ＥＧＲガスの冷却効果が高い。
なおＥＧＲガスの吸気への解放位置は集合室５０に限定するものではない。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は、ヘッドフランジとスロットルボディフランジが、連結部を介して気筒配列方向に延設して一体形成されたものに、吸気マニホルドが取り付けられて全体で略ロ字状の構造的に強度・剛性の高い吸気系の取り付け構成をなし、軽量化・コンパクト化が可能である。
【００５２】
スロットルボディフランジがヘッドフランジと略同一平面に一体形成されるので、内燃機関の振動に対してスロットルボディフランジに取り付けられるスロッットルボディの品質精度および耐久信頼性を高く維持することができる。
【００５３】
独立吸気管と共鳴管との間の余剰空間を利用してＥＧＲバルブが配置され、スペースを有効に利用することができる。
またＥＧＲバルブは、該連結部のヘッドフランジ寄りに配置されるので、ＥＧＲバルブからスロットルボディの下流へのＥＧＲガス通路の通路長を十分確保して外気によるＥＧＲガスの冷却が可能である。
【００５４】
前記請求項２のように構成し、管状のＥＧＲガス管の通路長を十分確保して配管することで、外気によるＥＧＲガスの冷却を効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る自動車の車体前部の内燃機関の配置状態を示す概略側面図である。
【図２】同内燃機関の吸気マニホールドの平面図である。
【図３】同正面図である。
【図４】同側面図である。
【図５】フランジプレートのスロットルボディフランジ部の後面図である。
【符号の説明】
１…自動車、２…ボンネット、３…機関室、４…ラジエータ、５…ダッシュボード、
１０…内燃機関、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…フランジプレート、１４…ヘッドフランジ部、１５…連結部、１６…スロットルボディフランジ部、１８…排気マニホールド、
２０…吸気マニホールド、２１…第１独立吸気管、２２…第２独立吸気管、２３…第３独立吸気管、２４…第４独立吸気管、
３１…第１共鳴室、３２…第２共鳴室、３３…連通管、３４…開閉弁、３５…弁軸、３６…ダイヤフラム、３７…リンク機構、
４１…第１共鳴管、４２…第２共鳴管、
５０…集合室、
６０…ＥＧＲバルブ、６１…ＥＧＲガス管、６５…接続管。
【図１】
0003601640.tif 000002
【図２】
0003601640.tif 000003
【図３】
0003601640.tif 000004
【図４】
0003601640.tif 000005
【図５】
0003601640.tif 000006