(57)【要約】【課題】吸気マニホルドとレゾネータとを備える多気筒内燃機関において、シリンダ軸線に対する直交方向で内燃機関を小型化しながら、レゾネータの共鳴室の所要の容積の確保を容易にする。【解決手段】多気筒内燃機関Ｅは、シリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３の真上に配置される集合管21と複数の分岐管22とを有する吸気マニホルド20と、レゾネータ50とを備える。分岐管22は、直交方向Ａ２でシリンダ軸線Ｌから離れる方向からシリンダ軸線Ｌに近づく方向に反転する湾曲部24を有する。レゾネータ50は、吸気マニホルド20に対してシリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３が位置する側とは反対側であって、湾曲部24におけるシリンダ軸線Ｌから最も離れている最遠部位24ａよりもシリンダ軸線Ｌ側に配置される。【選択図】図１
2008075513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダを備える機関本体と、シリンダ軸線方向で前記機関本体に対向して配置される集合部と前記集合部により形成される集合吸気通路から分岐する前記複数の分岐吸気通路を形成する分岐部とを有する吸気マニホルドと、前記集合吸気通路に連通する共鳴室を形成するレゾネータとを備える多気筒内燃機関において、
前記分岐部は、前記機関本体の接続部に接続される下流端部と、シリンダ軸線に対する直交方向で前記シリンダ軸線から離れる方向から前記シリンダ軸線に近づく方向に反転するように湾曲して前記下流端部に連なる湾曲部とを有し、
前記レゾネータは、前記吸気マニホルドに対して前記機関本体が位置する側とは反対側であって、前記湾曲部における前記シリンダ軸線から最も離れている最遠部位よりも前記シリンダ軸線側に配置されることを特徴とする多気筒内燃機関。
【請求項２】
前記分岐部は、前記湾曲部と前記集合部とを接続する上流部を有し、前記上流部における前記機関本体が位置する側とは反対側の面に、前記レゾネータの少なくとも一部が一体に設けられることを特徴とする請求項１記載の多気筒内燃機関。
【請求項３】
前記レゾネータは、前記集合部と前記分岐部とに跨って設けられるベースと前記ベースを覆うカバーとにより構成され、前記共鳴室と前記共鳴室を前記集合吸気通路に連通させる前記連通路とは、互いに結合される前記ベースおよび前記カバーにより形成され、前記連通路の、前記集合吸気通路に開放する開口は前記ベースに設けられ、前記レゾネータ内に配置されて前記共鳴室と前記連通路とを仕切る前記連通路の通路壁は、前記複数の前記分岐吸気通路の配列方向に延びて前記ベースおよび前記カバーの少なくとも一方に一体成形されることを特徴とする請求項１または２記載の多気筒内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気マニホルドと、排気マニホルドの集合吸気通路に連通する共鳴室を形成するレゾネータとを備える多気筒内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
多気筒内燃機関が、複数のシリンダを備える機関本体と、集合吸気通路を形成する集合部と集合吸気通路から分岐する複数の分岐通路を形成する分岐部とを有する吸気マニホルドと、集合吸気通路に連通する共鳴室を形成するレゾネータとを備え、レゾネータが集合部に一体成形されたもの知られている（例えば特許文献１参照）。
また、分岐部が反転するように湾曲する湾曲部を有する多気筒内燃機関も知られている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−８２２０３号公報
【特許文献２】特開２００２−３３９８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
分岐部がシリンダ軸線に対する直交方向に機関本体の接続部から延びている吸気マニホルドを備える内燃機関では、吸気マニホルドのために直交方向で内燃機関が大型化する。そこで、分岐部が直交方向でシリンダ軸線に近づく方向に反転する湾曲部を有するようにすることで、直交方向で内燃機関が小型化される。その場合、レゾネータが湾曲部の内側に配置されるのでは、レゾネータの分だけ湾曲部が機関本体から離れるために、直交方向での内燃機関の小型化が徹底されない。しかも、吸気マニホルドに対して機関本体が位置する側または湾曲部の内側には、燃料管や燃料噴射弁などのエンジン部品が配置されることがあり、そのような場合には、該エンジン部品との干渉を回避するためにレゾネータの大きさが制約されて、共鳴室の所要の容積を確保することが困難になる。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１〜３記載の発明は、吸気マニホルドとレゾネータとを備える多気筒内燃機関において、シリンダ軸線に対する直交方向で内燃機関を小型化しながら、レゾネータの共鳴室の所要の容積の確保を容易にすることを目的とする。そして、請求項２記載の発明は、さらに、吸気マニホルドに対して機関本体側に配置されるエンジン部品や機関本体に制約されることなく共鳴室の容積の確保を容易にすること、および分岐部の剛性を高めることを目的とし、請求項３記載の発明は、さらに、吸気マニホルドの集合吸気通路とレゾネータの共鳴室とを連通させる連通路の形成および共鳴周波数の設定を容易にすると共に、連通路の配置のコンパクト化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、複数のシリンダを備える機関本体と、シリンダ軸線方向で前記機関本体に対向して配置される集合部と前記集合部により形成される集合吸気通路から分岐する前記複数の分岐吸気通路を形成する分岐部とを有する吸気マニホルドと、前記集合吸気通路に連通する共鳴室を形成するレゾネータとを備える多気筒内燃機関において、前記分岐部は、前記機関本体の接続部に接続される下流端部と、シリンダ軸線に対する直交方向で前記シリンダ軸線から離れる方向から前記シリンダ軸線に近づく方向に反転するように湾曲して前記下流端部に連なる湾曲部とを有し、前記レゾネータは、前記吸気マニホルドに対して前記機関本体が位置する側とは反対側であって、前記湾曲部における前記シリンダ軸線から最も離れている最遠部位よりも前記シリンダ軸線側に配置される多気筒内燃機関である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の多気筒内燃機関において、前記分岐部は、前記湾曲部と前記集合部とを接続する上流部を有し、前記上流部における前記機関本体が位置する側とは反対側の面に、前記レゾネータの少なくとも一部が一体に設けられるものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の多気筒内燃機関において、前記レゾネータは、前記集合部と前記分岐部とに跨って設けられるベースと前記ベースを覆うカバーとにより構成され、前記共鳴室と前記共鳴室を前記集合吸気通路に連通させる前記連通路とは、互いに結合される前記ベースおよび前記カバーにより形成され、前記連通路の、前記集合吸気通路に開放する開口は前記ベースに設けられ、前記レゾネータ内に配置されて前記共鳴室と前記連通路とを仕切る前記連通路の通路壁は、前記複数の前記分岐吸気通路の配列方向に延びて前記ベースおよび前記カバーの少なくとも一方に一体成形されるものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、吸気マニホルドの分岐部は、直交方向でシリンダ軸線から離れる方向からシリンダ軸線に近づく方向に反転する湾曲部を有し、レゾネータは湾曲部の最遠部位よりもシリンダ軸線に近い位置にあるので、レゾネータが湾曲部よりも突出することがなく、レゾネータを備える内燃機関が小型化される。しかも、レゾネータは、吸気マニホルドにおいて機関本体に対向する側とは反対側に配置されるので、大容積の共鳴室であっても、吸気マニホルドと機関本体との間に配置されるエンジン部品に制約されることなく、共鳴室の所要の容積を容易に確保することができる。
請求項２記載の事項によれば、レゾネータの少なくとも一部は、分岐部の上流部の、機関本体が位置する側とは反対側の面に一体に設けられるので、吸気マニホルドに対して機関本体側に配置されるエンジン部品や機関本体に制約されることなく、共鳴室の十分な容積を確保することができるうえ、分岐部とレゾネータが一体化されるので、分岐部の剛性が高められる。
請求項３記載の事項によれば、連通路は、ベースまたはカバーに一体成形された通路壁により共鳴室から仕切られ、しかもベースにカバーを被せて結合することにより形成されるので、連通路の形成が容易である。また、連通路の容積は配列方向での通路壁の長さを変更することにより変更可能であるので、簡単な構造により共鳴周波数の設定ができる。さらに、連通路はレゾネータ内に配置されるので、連通路の配置がコンパクトになるうえ、レゾネータの外観性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図１〜図４を参照して説明する。
図１を参照すると、本発明が適用された多気筒内燃機関Ｅは、この実施形態では直列４気筒４ストローク内燃機関であり、そのクランク軸（図示されず）が車両の左右方向に指向する横置き配置で車両に搭載される。
【０００８】
なお、明細書において、上下、前後および左右は、それぞれ、図１または図３に示される方向であり、上下方向はシリンダ軸線方向である。左右方向および前後方向は、互いに直交する方向であると共にいずれもシリンダ軸線に対する直交方向である。そして、これら上下、前後および左右は、実施形態において内燃機関Ｅが車両に搭載された状態での上下、前後および左右と概ね一致する。また、上方および下方の一方を上下方向での一方とするとき、上方および下方の他方は上下方向での他方であり、前方および後方の一方を前後方向での一方とするとき、前方および後方の他方は前後方向での他方であり、左方および右方の一方を左右方向での一方とするとき、左方および右方の他方は左右方向での他方である。
【０００９】
内燃機関Ｅは、複数のシリンダ１ａ、ここでは４つのシリンダ１ａが配列方向Ａ１（図３参照。この実施形態では左右方向に一致する。）に並んで一体成形されたシリンダブロック１と、該シリンダブロック１の上端部に結合されるシリンダヘッド２と、シリンダヘッド２の上端部に結合されるシリンダヘッドカバー３とから構成される機関本体を備える。
シリンダブロック１の各シリンダ１ａにはピストン４が往復動可能に嵌合し、シリンダヘッド２は、シリンダ軸線方向で各ピストン４との間に４つの燃焼室５を形成する。そして、シリンダヘッド２には、シリンダ１ａ毎に、燃焼室５に開放する吸気ポート６および排気ポート７が設けられる。吸気ポート６における燃焼室５側の開口および排気ポート７における燃焼室５側の開口は、それぞれ、動弁装置により駆動される吸気弁８および排気弁９により、前記クランク軸の回転に同期して開閉される。ここで、燃焼室５は、シリンダヘッド２と各シリンダ１ａと該シリンダ１ａに嵌合するピストン４とにより形成される空間である。
【００１０】
さらに、内燃機関Ｅは、吸気ポート６の入口が開放するシリンダヘッド２の吸気側の接続部２ｉに接続される吸気マニホルド20および該吸気マニホルド20の上流側フランジ26に接続されるスロットルボディ（図示されず）を備えて吸入空気を各燃焼室５に導く吸気装置と、シリンダヘッド２に取り付けられて吸入空気に燃料を供給する燃料噴射弁10と、排気ポート７の出口が開放するシリンダヘッド２の排気側の接続部２ｅに接続される排気マニホルド12を備えて各燃焼室５から流出した排気ガスを内燃機関Ｅの外部に導く排気装置とを備える。
そして、前記スロットルボディに設けられるスロットル弁により計量された吸入空気は、吸気行程において吸気弁８の開弁時に吸気マニホルド20および吸気ポート６を通って燃焼室５に吸入され、燃料噴射弁10から噴射された燃料と混合して混合気を形成する。該混合気は、圧縮行程において圧縮され、圧縮行程の終期に点火プラグにより点火されて燃焼し、膨張行程において燃焼ガスの圧力により駆動されるピストン４が前記クランク軸を回転駆動する。燃焼ガスは、排気行程において排気弁９の開弁時に、排気ガスとして燃焼室５から排気ポート７に流出し、排気マニホルド12を備える前記排気装置を通って外部に排出される。
【００１１】
併せて図２〜図４を参照すると、前記吸気装置は、吸気マニホルド20のほかに、吸気マニホルド20により形成される吸気通路に連通する共鳴室55を形成するレゾネータ50を備える。
配列方向Ａ１に直交する方向でシリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３に対向して配置される吸気マニホルド20は、配列方向Ａ１に直交する方向の１つである所定方向としてのシリンダ軸線方向でシリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３に対向すると共にシリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３の真上に位置する集合部としての１つの集合管21と、集合管21により形成される集合吸気通路31から分岐する複数の分岐吸気通路32を形成する分岐部を構成する複数の、ここでは４つの分岐管22と、前記スロットルボディがボルトにより結合されるフランジ26と、接続部２ｉにボルトにより結合されて接続される下流側フランジ27とを有する。吸気マニホルド20において、吸気通路は、前記スロットルボディの吸気道に連通する集合吸気通路31と、各分岐管22により形成されて上流端で集合吸気通路31に連通すると共に下流端で吸気ポート６に連通する４つの分岐吸気通路32とにより構成される。そして、すべての分岐管22および分岐吸気通路32は、配列方向Ａ１と同じ方向に並んでいる。
【００１２】
集合管21は、配列方向Ａ１（この実施形態では左右方向でもある。）から見てシリンダ軸線Ｌと交差する位置（図１参照）またはその近傍に位置して、シリンダ軸線Ｌおよび配列方向Ａ１に対する直交方向Ａ２でそのほぼ全体がシリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３と重なる位置にあり、かつ配列方向Ａ１においてすべての分岐管22に渡る範囲で配列方向Ａ１にほぼ平行に延びている。集合管21の上流端部にはフランジ26が一体成形されて設けられる。
各分岐管22は、集合管21に接続される上流端部を有すると共に集合管21からシリンダ軸線Ｌおよび配列方向Ａ１に対する直交方向Ａ２（この実施形態では前後方向でもある。）でシリンダ軸線Ｌおよび集合管21から離れる方向に前方斜め下方に向かって直線状に延びる直管部である上流部23と、接続部２ｉに接続される下流端部25と、直交方向Ａ２でシリンダ軸線Ｌから離れる方向からシリンダ軸線Ｌに近づく方向に反転するように湾曲して下流端部25に連なる湾曲部24とを有する。湾曲部24は、吸気流の方向で、前方斜め下方に向かって延びた後に、ほぼ下方に延びて、さらに後方斜め下方に向かってＵ字状に湾曲する。また、下流端部25にはフランジ27が一体成形されて設けられる。
湾曲部24は、吸気マニホルド20において、直交方向Ａ２でシリンダ軸線Ｌから最も離れている部分である。そして、湾曲部24は、該湾曲部24を含む分岐部22において直交方向Ａ２でシリンダ軸線Ｌから最も離れている最遠部位24ａ（図１参照）を有する。それゆえ、集合管21および上流部23は、最遠部位24ａよりもシリンダ軸線Ｌ側に配置される。
【００１３】
吸気マニホルド20は、いずれも合成樹脂製の本体部40、第１カバー部41および第２カバー部42が、溶着部40ａ，41ａ；40ａ，42ａにおいて溶着されることにより、一体に結合されて構成される。吸気マニホルド20の全長に渡って延びている本体部40は、集合管21および各分岐管22においてシリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３に対向する下側部分および湾曲部24の内側部分でもある対向部分20ａ（図１参照）を構成する。そして、本体部40に両フランジ26，27が一体成形される。また、第１，第２カバー部41，42は、集合管21および上流部23において対向部分20ａとは反対側の上側部分および湾曲部24の外側部分である反対向部分20ｂ（図１参照）を構成する。
【００１４】
シリンダ軸線方向または直交方向Ａ２で吸気マニホルド20とシリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３との間、または吸気マニホルド20の下方もしくは湾曲部24の内側には、エンジン部品としての燃料管11および該燃料管11に接続される燃料噴射弁10が配置される。
【００１５】
図１〜図４を参照すると、上下方向に偏平な直方体形状のレゾネータ50は、吸気マニホルド20に対してシリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３が位置する側とは反対側に配置され、レゾネータ50の少なくとも一部は、各分岐管22において集合管21と湾曲部24とを接続する上流部23において、シリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３が位置する側とは反対側の面、この実施形態では上流部23の上面に一体に設けられる。さらに、レゾネータ50は、配列方向Ａ１において、すべての分岐管22に渡る範囲で配列方向Ａ１にほぼ平行に延びている。
また、レゾネータ50は、シリンダ軸線方向で、シリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３の真上に配置されると共に、集合管21とほぼ同じ位置にある（図４参照）。さらに、レゾネータ50は、直交方向Ａ２で、最遠部位24ａよりもシリンダ軸線Ｌ側に配置され、さらには湾曲部24よりもシリンダ軸線Ｌ寄りで、集合管21と湾曲部24との間に配置される。
【００１６】
レゾネータ50は、集合管21と各分岐管22の上流部23とに跨ってそれらの上面に設けられるベース51と、ベース51に上方から被せられて結合されるカバー52とにより構成される。いずれも合成樹脂製のベース51およびカバー52は、溶着部51ａ，52ａにおいて溶着されて一体化される。そして、レゾネータ50の共鳴室55と、共鳴室55を集合吸気通路31に連通させる連通路56とは、互いに結合されるベース51およびカバー52により形成される。
【００１７】
レゾネータ50内で分岐吸気通路32の配列方向Ａ１に延びている連通路56は、レゾネータ50内でシリンダ軸線方向に突出する通路壁53により共鳴室55から仕切られている。通路壁53は配列方向Ａ１に延びてベース51に一体成形され、ベース51とカバー52との溶着による結合時にカバー52に溶着されて、連通路56を形成する。連通路56は、配列方向Ａ１での中央部で集合吸気通路31に開放する吸気通路側開口56ａと、配列方向Ａ１での一方の端部である左端部寄りで共鳴室55に開放する共鳴室側開口56ｂとを有する。そして、開口56ａはベース51に設けられた貫通孔により構成され、開口56ｂは、ベース51、カバー52および通路壁53により形成される。
このため、連通路56の容積は、配列方向Ａ１での通路壁53の長さを変えることにより容易に変更することができ、したがって機関トルクの増大または吸気騒音の低減のための共鳴周波数の設定が、通路壁53の長さを変更することにより可能になる。
【００１８】
ベース51は、集合管21および上流部23に、したがって第１カバー52に一体成形される。それゆえ、共鳴室55の底壁を構成するベース51は、各分岐管22の一部である上流部23により構成されると共に各分岐管22の上流部23を一体に連結している。
また、カバー52の内面には、配列方向Ａ１に延びる複数条のリブ52ｂが形成される。これらリブ52ｂにより、カバー52の剛性が高められるため、カバー52の振動が抑制されて、レゾネータ50の振動に起因する騒音が低減する。また、カバー52は、内燃機関Ｅの最上部に配置されるので、内燃機関Ｅの意匠性を向上させるエンジンカバーとしても機能する。
【００１９】
次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
吸気マニホルド20の各分岐管22は、下流端部25と、直交方向Ａ２でシリンダ軸線Ｌから離れる方向からシリンダ軸線Ｌに近づく方向に反転するように湾曲して下流端部25に連なる湾曲部24とを有し、レゾネータ50は、吸気マニホルド20に対してシリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３が位置する側とは反対側であって、直交方向Ａ２で、湾曲部24の最遠部位24ａよりもシリンダ軸線Ｌ側に配置されることにより、レゾネータ50は、吸気マニホルド20においてシリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３に対向する側とは反対側に配置されるので、大容積の共鳴室55であっても、吸気マニホルド20とシリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３との間に配置される燃料管11や燃料噴射弁10に制約されることなく、共鳴室55の所要の容積を容易に確保することができる。
また、各分岐管22は、直交方向Ａ２でシリンダ軸線Ｌから離れる方向からシリンダ軸線Ｌに近づく方向に反転する湾曲部24を有し、集合管21およびレゾネータ50は最遠部位24ａよりもシリンダ軸線Ｌ側に配置されることにより、レゾネータ50が直交方向Ａ２で湾曲部24よりも突出することがなく、直交方向Ａ２でレゾネータ50を備える内燃機関Ｅが小型化される。
【００２０】
各分岐管22は、湾曲部24と集合部21とを接続する上流部23を有し、上流部23におけるシリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３が位置する側とは反対側の面である上面に、レゾネータ50の少なくとも一部が一体に設けられることにより、レゾネータ50は各分岐管22の上面に一体に設けられるので、吸気マニホルド20に対して下方に配置される燃料管11、燃料噴射弁10などのエンジン部品やシリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３に制約されることなく、共鳴室55の十分な容積を確保することができるうえ、各分岐管22とレゾネータ50が一体成形により一体化されるので、各分岐管22の剛性が高められる。
集合管21およびレゾネータ50はシリンダ軸線方向でシリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３の真上に配置されるので、直交方向Ａ２で内燃機関Ｅが一層小型化される。
【００２１】
レゾネータ50は、集合管21と各分岐管22とに跨って設けられるベース51と該ベース51を覆うカバー52とにより構成され、共鳴室55と連通路56とは、互いに結合されるベース51およびカバー52により形成され、連通路56の開口56ａはベース51に設けられ、レゾネータ50内に配置される通路壁53は、配列方向Ａ１に延びてベース51に一体成形されることにより、連通路56は、ベース51に一体成形された通路壁53により共鳴室55から仕切られ、しかもベース51にカバー52を被せて結合することにより形成されるので、連通路56の形成が容易である。また、連通路56の容積は配列方向Ａ１での通路壁53の長さを変更することにより変更可能であるので、簡単な構造により共鳴周波数の設定ができる。さらに、連通路56はレゾネータ50内に配置されるので、連通路56の配置がコンパクトになるうえ、レゾネータ50の外観性が向上する。
【００２２】
共鳴室55の底壁は、集合管21から前方に向かって離れるにつれて斜め下方に傾斜する各分岐管22の一部である上流部23により構成されることにより、各分岐管22のこの傾斜を利用して、直交方向Ａ２でレゾネータ50の幅を大きくすることにより、シリンダ軸線方向でレゾネータ50を大型化させることなく、しかも直交方向Ａ２でレゾネータ50を大幅に大型化させることなく、共鳴室55の容積を効率よく増加させることができる。
【００２３】
以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
通路壁53は、ベース51およびカバー52の少なくとも一方に一体成形されていればよい。
各分岐管22とレゾネータ50のベース51とが別個の部材により構成され、ベース51が溶着などの固着手段により各分岐管22と一体化されてもよい。
内燃機関は、前記実施形態では車両に使用されるものであったが、鉛直方向を指向するクランク軸を備える船外機等の船舶推進装置に使用されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明が適用された多気筒内燃機関を配列方向から見たときの要部側面図である。
【図２】（ａ）は、図１の多気筒内燃機関に備えられる吸気マニホルドおよびレゾネータの斜視図であり、（ｂ）は、レゾネータのカバーが結合される前の斜視図である。
【図３】図２（ｂ）の平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線での要部断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
２…シリンダヘッド、３…シリンダヘッドカバー、10…燃料噴射弁、11…燃料管、20…吸気マニホルド、21…集合管、22…分岐管、24…湾曲部、24ａ…最遠部位、25…下流端部、50…レゾネータ、51…ベース、52…カバー、53…通路壁、55…共鳴室、56…連通路、
Ｅ…内燃機関、Ｌ…シリンダ軸線、Ａ１…配列方向、Ａ２…直交方向。
【図１】
2008075513.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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