(57)【要約】【課題】発泡樹脂材料で成形した吸気マニホールド４の熱伝導率の低下を抑制し、もってシリンダヘッド２の吸気ポート２１周りの温度上昇を抑制することで、エンジン１の出力低下、ひいては燃費の悪化という弊害を解消する。【解決手段】少なくとも、シリンダヘッド２の側面に締結されるフランジ部４ａから吸気の流れの上流側に位置するサージタンク４２まで、シリンダ３１毎の吸気通路４１を構成する部分（通路構成部４ｂ）の表面に、発泡樹脂材料よりも熱伝導率の高い材料（例えばエポキシ樹脂、グラファイト、放熱シリコンゴムなど）からなる放熱促進層４３ｄ（図２を参照）を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡樹脂材料で成形され、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられるインテークマニホールドであって、
少なくとも、前記シリンダヘッドの側面に締結されるフランジ部から吸気の流れの上流側に位置するサージタンクまで、気筒毎の吸気通路を構成する部分の表面に、前記発泡樹脂材料よりも熱伝導率の高い材料からなる放熱促進層が形成されていることを特徴とするインテークマニホールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられるインテークマニホールドに関し、特に発泡樹脂材料で成形されたものの放熱の技術に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来より一般にエンジンのシリンダヘッドには、気筒内の燃焼室に連通するように吸気ポートが形成されており、その上流端（吸気の流れの上流端）がシリンダヘッドの側面に開口している。そして、その開口部に吸気通路が連通するようにして、インテークマニホールド（以下、吸気マニホールドという）が取り付けられ、そのフランジ部がシリンダヘッドの側面に締結されている。
【０００３】
近年、このような吸気マニホールドを樹脂材料により成形して、エンジンひいてはパワートレイン全体の軽量化を図ることが増えており、その樹脂材料としては例えばナイロンなどのポリアミド樹脂が用いられる。また、このような樹脂製の吸気マニホールドを吸音率の高い発泡樹脂材料で成形することも提案されており、こうすれば、さらなる軽量化が可能になる。
【０００４】
一例として特許文献１には、吸気マニホールドの他、エンジンカバーやオイルパンなど薄肉構造の自動車用樹脂成形部品を、比較的設備コストの低いコアバック発泡射出成形工法にて製造する技術が開示されている。この工法によれば、耐熱性に優れる重縮合ポリマーを主成分とする樹脂組成物に化学発泡剤、クレイ、ガラス繊維などを所定の質量割合で配合することにより、その流動性を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２６４６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記のように発泡樹脂材料で成形した吸気マニホールドを取り付けたところ、エンジンの出力が低下してしまい、燃費の悪化を招くおそれがあることが分かった。この点について検討したところ本発明の発明者は、その原因として吸気ポート周りの温度が高くなっていることに気がついた。吸気ポートなどの温度が高くなると、気筒への吸気の充填効率が低下するため、出力が低下してしまい、運転者がアクセルを踏み込むことが多くなることによって、燃費の悪化を招くことになる。
【０００７】
このように吸気ポート周りの温度が高くなる原因について本発明の発明者は、発泡樹脂材料の特性として熱伝導率が低いため、シリンダヘッドから吸気マニホールドへの熱伝導性が低下してしまい、この吸気マニホールドの表面から大気への放熱性も低下することによると考えた。
【０００８】
かかる知見に基づいて本発明の目的は、発泡樹脂材料で成形することによる吸気マニホールドの熱伝導率の低下を抑制し、もって吸気ポート周りの温度上昇を抑制することで、エンジンの出力低下、ひいては燃費の悪化という弊害を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために本発明は、発泡樹脂材料で成形され、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられる吸気マニホールドを対象とする。そして、この吸気マニホールドの少なくとも、前記シリンダヘッドの側面に締結されるフランジ部から吸気の流れの上流側に位置するサージタンクまで、気筒毎の吸気通路を構成する部分（以下、通路構成部ともいう）の表面に、前記発泡樹脂材料よりも熱伝導率の高い材料からなる放熱促進層を形成したものである。
【００１０】
前記構成の吸気マニホールドは、発泡樹脂材料で成形することによって軽量化が図られている。また、少なくとも、サージタンクからフランジ部までの間の通路構成部の表面に熱伝導率の高い材料からなる放熱促進層が形成されており、これによりシリンダヘッドからの熱伝導が促進される。つまり、熱伝導率の低い発泡樹脂材料で成形していても、このことによる熱伝導率の低下が抑制される。
【００１１】
よって、シリンダヘッドから吸気マニホールドへの熱伝導性および大気への放熱性の低下を抑制し、吸気ポートなどの温度の上昇を抑制することができる。これにより気筒への吸気充填効率の低下を抑制し、エンジンの出力低下、ひいては燃費の悪化という弊害を解消することができる。なお、発泡樹脂材料よりも熱伝導率の高い材料として具体的には、例えばエポキシ樹脂、グラファイト、放熱シリコンゴムなどが挙げられる。
【００１２】
これら熱伝導率の高い材料は、成型した部品を溶着などによって組み付けて吸気マニホールドを構成した後に、その表面に塗布すればよく、その際、放熱性およびコストのバランス上、通路構成部のみに塗布するのが好ましいが、特に温度の高くなるフランジ部にも塗布するようにしてもよい。また、サージタンクの部分にも塗布するようにしてもよいし、さらに吸気ダクトやエアクリーナまで吸気系の構成部品の表面全体に塗布するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上、説明したように本発明に係るエンジンの吸気マニホールド（インテークマニホールド）によると、主に発泡樹脂材料で成形することによって軽量化が図られるとともに、少なくとも通路構成部の表面に熱伝導率の高い材料からなる放熱促進層を形成することで、シリンダヘッドからの熱伝導および外気への放熱を促進し、吸気ポート周りの温度の上昇を抑制することができる。これにより、エンジンの出力低下、ひいては燃費の悪化という弊害を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る吸気マニホールドをエンジンのシリンダヘッドに取り付けた状態を示す概略構成図である。
【図２】吸気マニホールドの通路構成部における吸気通路の周壁の断面構造を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明を直列４気筒ガソリンエンジン１に適用した実施の形態を示し、同図において符号２は、シリンダブロック３（仮想線で一部分を示す）の上部に載置されたシリンダヘッドである。シリンダブロック３には４つのシリンダ３１（気筒：仮想線で１つのシリンダの一部分のみを示す）が形成され、その内部に収容されたピストン（図示せず）の頂部とシリンダヘッド２の下面（燃焼室の天井面）との間に燃焼室が区画されている。
【００１７】
シリンダヘッド２の吸気側（図１の左側）には吸気ポート２１が形成され、その下端が燃焼室に臨んで開口している。図の例では吸気ポート２１は、上方に向かいつつ外側（図１では左側）に湾曲して延びていて、その上端がシリンダヘッド２の吸気側の側面に開口している。この吸気側の側面には、吸気マニホールド４のフランジ部４ａと接合される接合部２ａが形成され、ここに各シリンダ３１毎の吸気ポート２１（図には１つのみ示す）が一列に並んで開口している。
【００１８】
吸気マニホールド４は、以下に述べるように発泡樹脂材料を主材料として、射出成形により形成した複数の部材（以下、分割部材という）を互いに溶着（例えば振動溶着、超音波溶着等）して一体化したものであり、前記のフランジ部４ａの他に、各シリンダ３１毎の４つの吸気通路４１（図には１つのみ示す）が形成された通路構成部４ｂ（気筒毎の吸気通路を構成する部分）と、その上流側（吸気の流れの上流側）にサージタンク４２を形成する集合部４ｃと、を備えている。
【００１９】
前記のフランジ部４ａは、シリンダヘッド２の長手方向に延びる厚肉の矩形帯状に形成され、シリンダヘッド２の接合部２ａに接合される接合面には、各吸気ポート２１の開口部に対応するように並んで４つ、吸気通路４１の下流端が開口している。そして、フランジ部４ａが複数の締結ボルト５（１つのみ示す）によってシリンダヘッド２に締結されると、吸気ポート２１および吸気通路４１の開口部同士が連通される。
【００２０】
なお、そうしてシリンダヘッド２に取り付けられる吸気マニホールド４のフランジ部４ａの上部に近接して、本実施の形態では吸気ポート２１に燃料を噴射するようにインジェクタ６が配設されている。図示のようにインジェクタ６は、先端側のノズル６ａを下方に向けてシリンダヘッド２のノズル装着孔２２に斜め下向きに挿入され、そのノズル６ａの先端の噴孔部を吸気ポート２１内に臨ませている。
【００２１】
また、前記吸気マニホールド４の通路構成部４ｂは、隣り合う吸気通路４１の周壁４３が連繋されて、４つの吸気通路４１が一体的に形成されたものである。これらの吸気通路４１はそれぞれ、前記のフランジ部４ａから外方に向かって一旦、概ね水平に延びた後に、下方に向かうように湾曲しており、その下端部、即ち吸気の流れの上流側の端部が集合されて、集合部４ｃに連繋している。なお、図示の例では隣り合う吸気通路４１の湾曲形状が少しずつ異なっている。
【００２２】
そして、それら４つの吸気通路４１の集合部４ｃには、空間の容積を拡大して吸気脈動を緩和するためのサージタンク４２が形成され、その内部の空間に対して４つの吸気通路４１の上流側の端部がそれぞれ連通している。なお、図示は省略するが、サージタンク４２よりも上流側には共通吸気通路が形成され、吸気の流量を調整するスロットルバルブが配設されている。また、前記集合部４ｃには一体的にステー４４が設けられ、締結ボルト７によってシリンダブロック３に締結されている。
【００２３】
−吸気マニホールドの放熱促進−
前記のように吸気マニホールド４は、発泡樹脂材料を主材料として成形された複数の分割部材を一体化したものである。一例として通路構成部４ｂの一部分（図１には符号IIとして示す）を拡大して、吸気通路４１の周壁４３の断面を図２に示すように、各分割部材は、発泡樹脂材料からなるコア層４３ａと、その表裏両側を被覆する表皮層４３ｂ、４３ｃとからなるサンドウイッチ構造で成形（サンドウイッチ成形）されている。
【００２４】
このように発泡樹脂材料からなるコア層４３ａを包含することにより、吸気マニホールド４の軽量化が図られている。なお、発泡樹脂材料としては、吸気マニホールド４に要求される強度、耐熱性、耐久性などを満たすために、例えば、ナイロンに発泡用ビーズを混合した樹脂材料を用いればよい。また、表皮層４３ｂ、４３ｃは発泡用ビーズを混合しない通常のナイロンを用いればよい。
【００２５】
サンドウイッチ成形法は公知なので、ここでは簡単に説明すると、まず、成形型のキャビティ内に最初に表皮層材料を射出し、次いでコア層材料の射出をスタートさせる。次に表皮層材料とコア層材料の同時充填過程を経てコア層材料のみの充填過程となり、射出が完了する。このような射出工程を行うことにより、図２に示すサンドウイッチ構造の成形を行うことができる。
【００２６】
ところで、そのように発泡樹脂材料で成形した吸気マニホールド４を本実施の形態のエンジン１に取り付けたところ、その出力が低下する傾向が見られた。この場合、車両の運転者によるアクセルの踏み操作量が大きくなりやすく、その結果として燃費の悪化を招くおそれがある。これは、発泡樹脂材料の特性として熱伝導率が低いことから、シリンダヘッド２から吸気マニホールド４への熱伝導性が低下し、そこからの放熱性も低下することによって、吸気ポート２１などの温度が高くなることに起因するものと考えられる。
【００２７】
そこで、本実施の形態では、吸気マニホールド４のフランジ部４ａから集合部４ｃまで、具体的にはフランジ部４ａおよび通路構成部４ｂの表面に熱伝導率の高い材料からなる放熱促進層４３ｄを形成している。すなわち、図２を参照して前述したように吸気通路４１を取り囲む周壁４３は、発泡樹脂材料からなるコア層４３ａとその表裏両側の表皮層４３ｂ、４３ｃとからなり、さらに、表側（図２の左側）の表皮層４３ｂの表面には放熱促進層４３ｄが形成されている。
【００２８】
このような放熱促進層４３ｄは、吸気マニホールド４の複数の分割部材をそれぞれ前記のサンドウイッチ成形法にて形成し、それらを溶着などによって組み付けた後に、所定の材料を塗布することによって容易に形成することができる。この際、放熱性の向上とコストとのバランスを考慮して、通路構成部４ｂのみに塗布してもよいが、本実施の形態では放熱性の向上を優先して、特に温度の高くなるフランジ部４ａの表面にも材料を塗布し、放熱促進層４３ｄを形成している。
【００２９】
そのようにフランジ部４ａおよび通路構成部４ｂの表面に、熱伝導率の高い放熱促進層４３ｄが形成されているので、シリンダヘッド２から吸気マニホールド４への熱伝導が促進されるとともに、そのフランジ部４ａおよび通路構成部４ｂから外気への放熱も促進される。なお、放熱促進層４３ｄを形成する所定の材料としては、例えばエポキシ樹脂、グラファイト、放熱シリコンゴムなどが挙げられる。
【００３０】
以上、説明したように本実施の形態の吸気マニホールド４は、主に発泡樹脂材料で成形されているため、軽量化上が図られているとともに、フランジ部４ａの表面と、ここから集合部４ｃまでの通路構成部４ｂの表面とに、熱伝導率の高い材料からなる放熱促進層４３ｄが形成されて、シリンダヘッド２からの熱伝導および外気への放熱が促進されるようになっている。
【００３１】
このため、比較的熱伝導率の低い発泡樹脂材料で吸気マニホールド４を形成していても、このことによる熱伝導性および放熱性の低下を抑制して、吸気ポート２１周りの温度の上昇を抑制することができる。これによりシリンダ３１への吸気充填効率の低下を抑制し、エンジン１の出力の低下、ひいては燃費の悪化という弊害を解消することができる。
【００３２】
−他の実施の形態−
以上、説明した実施の形態の記載はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成を限定するものではない。例えば前記実施の形態においては、吸気マニホールド４のフランジ部４ａおよび通路構成部４ｂの表面に放熱促進層４３ｄを形成しているが、これには限定されず、放熱性の向上とコストとのバランスを考慮して、例えば通路構成部４ｂの表面のみに放熱促進層４３ｄを形成してもよい。
【００３３】
反対に、例えばサージタンク４２の形成される集合部４ｃの表面にも、即ち吸気マニホールド４の全体においてその表面に放熱促進層４３ｄを形成してもよいし、さらに、図示しない吸気ダクトやエアクリーナなど吸気系の寄り多くの部品の表面にも放熱促進層４３ｄを形成してもよい。
【００３４】
さらに、前記実施の形態では、一例として吸気マニホールド４を直列４気筒ガソリンエンジン１に適用しているが、これに限らず、例えば単気筒から１２気筒までのガソリンエンジン、さらにはディーゼルエンジンやガスエンジンにも、本発明は適用可能である。また、これらのエンジンの他に、走行用の電動モータを備えたハイブリッドパワートレインに適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、吸気マニホールドの軽量化を図りつつ、その放熱性を高めることができるので、例えば自動車のガソリンエンジンに適用して優れた効果を奏する。
【符号の説明】
【００３６】
１        エンジン
２        シリンダヘッド
４        吸気マニホールド（インテークマニホールド）
４ａ      フランジ部
４ｂ      通路構成部（気筒毎の吸気通路を構成する部分）
４ｃ      集合部
４１    吸気通路
４２    サージタンク
４３    吸気通路の周壁
４３ｄ  放熱促進層
【図１】
2018003695.tif 000003
【図２】
2018003695.tif 000004