(57)【要約】【課題】エンジンから吸気管へ伝達される熱量を低減し、エンジン性能を向上するとともに、組み付け性および遮音性が高く、衝突時の歩行者保護にも有効な吸気モジュールを提供する。【解決手段】インテークマニホールド４０とヘッドカバー６０とは樹脂により一体に形成され、省スペース化によりインテークマニホールド４０と車両のボンネットとの間にスペースが確保され、衝突時の歩行者保護に有効である。インテークマニホールド４０とヘッドカバー６０との空間部４３により、エンジンからの熱および騒音が遮断される。空間部４３は冷却用の外気が導入されるため、吸気管５０を流れる吸気、ならびにヘッドカバー６０は空間部４３を流れる外気により冷却される。したがって、燃焼室への吸気の充填効率が向上し、エンジン性能が向上する。点火コイル７０はインテークマニホールド４０およびヘッドカバー６０を貫いて設置されるため、組み付けが容易である。【選択図】　　図１
2004108156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃焼室を有する内燃機関のシリンダヘッドに搭載されるヘッドカバーと、
エアコネクタおよび吸気管を有し、前記吸気管は前記エアコネクタから前記燃焼室の数に応じて分岐し前記ヘッドカバーの反シリンダヘッド側に設けられる直線状のストレートポート部、ならびに前記ストレートポート部の反エアコネクタ側の端部と前記燃焼室とを接続するカーブポート部から構成されているインテークマニホールドと、
隣接する前記ストレートポート部の間に、前記インテークマニホールドおよび前記ヘッドカバーを貫いて前記シリンダヘッド側に一方の端部が突出して設けられている点火コイルと、
を備えることを特徴とする吸気モジュール。
【請求項２】
前記エアコネクタの反ストレートポート部側に、前記インテークマニホールドと一体に支持されているスロットル装置を備えることを特徴とする吸気モジュール。
【請求項３】
前記ヘッドカバーおよび前記インテークマニホールドは、樹脂で一体に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の吸気モジュール。
【請求項４】
前記ヘッドカバーと前記インテークマニホールドとは周縁部が接合され、前記ヘッドカバーと前記インテークマニホールドとの間には空気が流動可能な空間部が形成されていることを特徴とする請求項３記載の吸気モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）の吸気モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンの吸気系は、例えばエアクリーナ、スロットル装置およびインテークマニホールドなどの機能の異なる複数の装置から構成されている。そのため、吸気系の装置の一部を一体化してエンジンに搭載する吸気モジュールが広く利用されている。吸気系を構成する複数の装置をモジュール化することにより、エンジンへの組み付けの簡略化、ならびに軽量化が図られるという利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
また、近年では、吸気モジュールの軽量化を図るため、ヘッドカバーと吸気モジュールとを樹脂で一体化しているものがある。例えば、シリンダヘッドの反シリンダブロック側に設置されるヘッドカバーと複数の吸気管を有するインテークマニホールドとは樹脂で一体に形成されている。
【０００４】
しかしながら、ヘッドカバーとインテークマニホールドとを樹脂で一体化した場合、インテークマニホールドはシリンダヘッドの近傍に配置される。インテークマニホールドをヘッドカバーの近傍に設置すると、インテークマニホールドはヘッドカバーを経由して伝達されるエンジンの熱を受けやすいく、吸気管を流れる吸気が加熱される。その結果、エンジンの燃焼室へ吸入される吸気の充填効率が低下し、エンジン性能の低下を招くという問題がある。
【０００５】
また、吸気モジュールとして吸気系の複数の装置を一体化する場合、吸気モジュール全体の小型化が図られるため、一部の装置の組み付け性が悪化するおそれがある。例えば、ヘッドカバーとインテークマニホールドとを一体化した場合、ヘッドカバーとインテークマニホールドとの間は近接している。そのため、ヘッドカバーからシリンダヘッド側へ突出する点火コイルを設置する場合、ヘッドカバーとインテークマニホールドとの間のわずか隙間を通して点火コイルを組み付ける必要がある。その結果、点火コイルの組み付け性が低下し、組み付け工数の増大および煩雑化を招くという問題がある。また、ヘッドカバー上にインテークマニホールドを配置すると、インテークマニホールドと車両のボンネットとの隙間が小さくなり、歩行者との衝突時、ボンネットの変形によって衝突の衝撃を吸収する機能が低下するという問題がある。
【０００６】
さらに、ヘッドカバーを樹脂で形成する場合、金属で形成する場合と比較して遮音性が低下する。シリンダヘッドに収容されている例えばカムやバルブなどの駆動音、ならびに燃焼室における燃焼音などが漏洩しやすく、エンジンから発生する騒音の増大を招くおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、エンジンから吸気管へ伝達される熱量を低減し、エンジン性能を向上するとともに、組み付け性および遮音性が高く、歩行者保護にも有効な吸気モジュールを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の吸気モジュールによると、ヘッドカバーの反シリンダヘッド側にインテークマニホールドの吸気管を構成するストレートポート部が設けられている。そのため、吸気管とシリンダヘッドとの間にはヘッドカバーが介在し、エンジンからインテークマニホールド側への熱の伝達を低減する。したがって、インテークマニホールドを直線状にすることにより、吸気の圧力損失が低減され、かつ吸気管を流れる吸気の温度上昇が低減されるので、吸気の充填効率が向上し、エンジン性能を向上することができる。また、点火コイルはストレートポート部の間に設けられる。そのため、点火コイルはインテークマニホールドの反ヘッドカバー側からインテークマニホールドおよびヘッドカバーを貫いて組み付けられる。したがって、点火コイルの組み付け性を向上することができる。さらに、シリンダヘッドには、ヘッドカバーと、ヘッドカバーの反シリンダヘッド側にインテークマニホールドが設けられる。そのため、シリンダヘッドのカムなどから発生した騒音は、ヘッドカバーおよびインテークマニホールドにより遮蔽される。したがって、遮音性を高めることができる。
【０００９】
本発明の請求項２記載の吸気モジュールによると、エアコネクタの反ストレートポート部側の入口にはスロットル装置が設けられている。そのため、スロットル装置はインテークマニホールドに支持され、スロットル装置を支持するための部材は不要である。したがって、部品点数を低減することができ、組み付けを容易にすることができる。
本発明の請求項３記載の吸気モジュールによると、ヘッドカバーとインテークマニホールドは樹脂で一体に形成されている。そのため、軽量化が図られるとともに、断熱性が向上し、部品点数が低減される。また、ボンネットとの間に隙間を確保することができ、衝突時における衝撃が吸収され、歩行者の保護を図ることができる。
【００１０】
本発明の請求項４記載の吸気モジュールによると、一体に形成されているヘッドカバーとインテークマニホールドとの間には、空気が流動可能な空間部が形成されている。そのため、ヘッドカバーとインテークマニホールドとの間は空間部の空気により断熱される。また、空間部により断熱されるとともに、空間部を空気が流動可能であるため、ヘッドカバーおよびインテークマニホールドは空間部の空気により冷却される。そのため、インテークマニホールドの吸気管を流れる吸気は冷却され、燃焼室への充填効率が高められる。したがって、エンジン性能を向上することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例による吸気モジュールを図２に示す。吸気モジュール１は、エアクリーナ１０、ダクトケース２０、スロットル装置３０、インテークマニホールド４０、ヘッドカバー６０、点火コイル７０、ＥＣＵ８０および燃料供給手段９０を備えている。エアクリーナ１０、ダクトケース２０、スロットル装置３０、インテークマニホールド４０、ヘッドカバー６０、点火コイル７０、ＥＣＵ８０および燃料供給手段９０から構成される吸気モジュール１は、図示しないエンジンのシリンダヘッドに搭載される。ヘッドカバー６０をシリンダヘッドに取り付けることにより、吸気モジュール１はエンジンに搭載される。
【００１２】
本実施例の場合、吸気モジュール１が搭載されたエンジンは、前輪駆動の車両に搭載される。そのため、車両の進行方向に対し図示しないエンジンの駆動軸は垂直に配置される。吸気モジュール１は、図示しないエンジンとともに車両のエンジンルームに収容される。
【００１３】
エアクリーナ１０は、樹脂で形成されているエアクリーナケース１１を有している。エアクリーナケース１１は、中空に形成されており、内部にエアクリーナエレメント１２が収容されている。エアクリーナ１０は、一方の端部に吸気を吸入する吸気口１３が形成されている。吸気口１３から吸入された吸気は、エアクリーナケース１１の内部に収容されているエアクリーナエレメント１２を通過することにより、異物が除去される。エアクリーナ１０の他方の端部には吸気ダクト２１が接続されている。
【００１４】
吸気ダクト２１は、筒状の吸気通路を形成している。吸気ダクト２１は、一方の端部がエアクリーナ１０に接続され、他方の端部がスロットル装置３０に接続されている。吸気ダクト２１の一部は、ダクトケース２０に覆われている。
ダクトケース２０は、樹脂で形成されている。ダクトケース２０は、底部にＥＣＵ８０を収容するＥＣＵ収容部を有している。また、ダクトケース２０は、ダクト冷却部２２、外気排出部２３およびレゾネータ容積部２４を有している。ダクト冷却部２２には、外気導入口２５から外気が導入される。これにより、ダクト冷却部２２に収容されている吸気ダクト２１は、外気により冷却される。また、外気排出部２３は図示しないラジエータとラジエータ冷却ファンとの間に連通している。レゾネータ容積部２４は、吸気ダクト２１に形成されている開口部２６とともにレゾネータを形成し、吸気ダクト２１を流れる吸気の騒音を低減する。
【００１５】
吸気ダクト２１のエアクリーナ１０とダクトケース２０との間には、エアフロメータ２７が設置されている。エアフロメータ２７は、例えば熱式流量計を有しており、吸気ダクト２１が形成する吸気通路を流れる吸気の流量を検出する。
スロットル装置３０は吸気ダクト２１とエアコネクタ４１との間に設置されている。図３に示すようにスロットル装置３０は、内部に形成されている吸気通路３１の断面積を変更する図示しないスロットル弁を有している。スロットル弁は、モータ３２ならびにモータ３２から発生した駆動力をスロットル弁へ伝達するギア部３３を有するアクチュエータにより駆動される。アクチュエータは、ＥＣＵ８０に接続されており、ＥＣＵ８０から出力される駆動信号によりスロットル弁の開度を制御する。スロットル装置３０は、例えばスクリューなどの固定部材３４によりエアコネクタ４１に固定されている。スロットル装置３０のスロットル弁が吸気通路３１の断面積を変更することにより、吸気通路３１を流れる吸気の流量は制御される。スロットル装置３０により流量が制御された吸気は、エアコネクタ４１へ流入する。エアコネクタ４１は、インテークマニホールド４０と一体に樹脂により形成されている。
【００１６】
インテークマニホールド４０は、エアコネクタ４１および吸気管５０を有している。吸気管５０は、エアコネクタ４１と図示しないエンジンの燃焼室とを連通する。エアコネクタ４１からは、エンジンの燃焼室に対応する数の吸気管５０が分岐している。吸気管５０は、ストレートポート部５１とカーブポート部５２とを有している。図２に示すように、エアコネクタ４１からエアクリーナ１０側へ直線的に伸びて形成されているストレートポート部５１のエアクリーナ１０側の端部には、エアコネクタ４１側へ折り返すカーブポート部５２が接続されている。インテークマニホールド４０のストレートポート部５１は、図３に示すようにヘッドカバー６０の反シリンダヘッド側に設置されている。図２に示すように、吸気管５０の各ストレートポート部５１の間には、隣接するストレートポート部５１を接続する板状の翼部５３が形成されている。
【００１７】
ヘッドカバー６０は、図示しないエンジンのシリンダヘッドに搭載される。ヘッドカバー６０は樹脂により形成されている。
点火コイル７０は、図示しない点火プラグに高電圧を供給するコイルを有している。点火コイル７０は、図４に示すようにインテークマニホールド４０の翼部５３およびヘッドカバー６０を貫いて設置されている。図２に示すように、吸気管５０のストレートポート部５１は隣接する点火コイル７０の間に位置している。図４に示すように、点火コイル７０は図示しない電源から電力が供給される端子部７１を有しており、点火コイル７０の端子部７１側の端部はインテークマニホールド４０の翼部５３から反シリンダヘッド側に突出している。また、点火コイル７０は端子部７１とは反対側の端部に点火プラグが取り付けられる取付部７２を有している。取付部７２は、ヘッドカバー６０からシリンダヘッド側へ突出している。
【００１８】
図２に示すように、ＥＣＵ８０はダクトケース２０に形成されているＥＣＵ収容部に収容されている。ＥＣＵ８０は、エンジンの各部を制御するマイクロコンピュータを有している。ＥＣＵ８０には、エアフロメータ２７、図示しない例えば回転数センサ、アクセル開度センサあるいは水温センサなどの各種のセンサが接続されている。ＥＣＵ８０には、各種のセンサから出力された信号が入力される。また、ＥＣＵ８０は、スロットル装置３０あるいは燃料供給手段９０のインジェクタ９１などに接続されている。ＥＣＵ８０は、各種のセンサから入力された信号に基づいてエンジンの負荷状態などの運転状態を検出する。そして、ＥＣＵ８０は、検出した運転状態に応じて所定のプログラムにしたがってスロットル装置３０およびインジェクタ９１などエンジンの各部を制御するための駆動信号を出力する。
【００１９】
燃料供給手段９０は、上述のインジェクタ９１および燃料レール９２を有している。燃料レール９２は、樹脂で形成されている筒状の部材であり、インテークマニホールド４０のカーブポート部５２の湾曲方向内周側に設置されている。燃料レール９２には図示しない分岐部が形成されており、各部分岐部にインジェクタ９１が取り付けられている。燃料レール９２は図示しない燃料ポンプなどの燃料供給装置に連通しており、燃料供給装置により燃料タンクから供給された燃料をインジェクタ９１に供給する。インジェクタ９１の反燃料レール側の端部は、吸気管５０の内部に突出して設置されている。インジェクタ９１は、燃料レール９２から供給された燃料を吸気管５０を流れる吸気に噴射する。
【００２０】
以上の構成の吸気モジュール１のインテークマニホールド４０およびヘッドカバー６０の周辺について詳細に説明する。
【００２１】
インテークマニホールド４０は、上述のように樹脂で形成され、ストレートポート部５１およびカーブポート部５２から構成される吸気管５０を有している。図１に示すように、インテークマニホールド４０には、ヘッドカバー６０側に伸びる裾部４２が形成されている。裾部４２は、ヘッドカバー６０を覆うインテークマニホールド４０の外周縁に形成されている。これにより、インテークマニホールド４０のヘッドカバー６０側には、ヘッドカバー６０側が開口した箱状の空間部４３が形成される。裾部４２は、外側へ突出するフランジ４４を有している。
【００２２】
インテークマニホールド４０のヘッドカバー６０側に形成される箱状の空間部４３には、ヘッドカバー６０の一部が収容される。ヘッドカバー６０の外周縁にはフランジ部６１が形成されている。ヘッドカバー６０のフランジ部６１は、インテークマニホールド４０の裾部４２に形成されているフランジ４４と対応する位置に形成されている。ヘッドカバー６０の上方からインテークマニホールド４０を被せてヘッドカバー６０のフランジ部６１とインテークマニホールド４０のフランジ４４とを重ね合わせた後、例えば振動溶着などによりフランジ部６１とフランジ４４とを溶着することにより、インテークマニホールド４０とヘッドカバー６０とは一体に接合される。
【００２３】
ヘッドカバー６０には、図４に示すように点火コイル７０が挿入される挿入部６２が形成されている。挿入部６２は、点火コイル７０を位置決めするとともに、点火コイル７０を支持する。インテークマニホールド４０とヘッドカバー６０とが接合された後、インテークマニホールド４０の翼部５３に形成されている穴部５４ならびにヘッドカバー６０に形成されている挿入部６２に点火コイル７０が挿入される。
【００２４】
インテークマニホールド４０の箱状の空間部４３は、図５に示すように点火コイル７０が挿入される挿入部６２などにより仕切られ、コの字形状に形成されている。空間部４３は、ヘッドカバー６０とインテークマニホールド４０およびエアコネクタ４１との間に形成されている。空間部４３は、図２に示すように一方の端部側が冷却空気入口６３に連通し、他方の端部側が冷却空気出口６４に連通している。冷却空気入口６３および冷却空気出口６４は、図３に示すようにヘッドカバー６０に一体に形成されている。冷却空気入口６３は、図２に示すようにダクトケース２０のダクト冷却部２２に連通しておいる。また、冷却空気出口６４は、ダクトケース２０の外気排出部２３に連通している。外気排出部２３は、図示しないラジエータとラジエータを冷却するラジエータファンとの間に連通している。ラジエータファンが作動することにより、ラジエータとラジエータファンとの間は周囲よりも圧力が低下する。その結果、ダクトケース２０の外気導入口２５と外気排出部２３との間には、圧力差が形成される。これにより、外気導入口２５からダクトケース２０のダクト冷却部２２に導入された冷却用の外気は、ダクト冷却部２２から冷却空気入口６３を経由して空間部４３へ流入する。そして、空間部４３へ流入した冷却用の外気は冷却空気出口６４から外気排出部２３へ流出する。すなわち、図５の矢印に示すように、空間部４３の内部には、冷却空気入口６３から冷却空気出口６４へ向かう空気の流れが形成される。
【００２５】
上記の構成による吸気モジュール１は、インテークマニホールド４０とヘッドカバー６０との間に空間部４３が形成される。空間部４３は、冷却空気入口６３から冷却空気出口６４へ冷却用の外気が流れる。そのため、ストレートポート部５１を流れる吸気は、空間部４３を流れる冷却用の外気によりヘッドカバー６０と断熱されるとともに、空間部４３を流れる冷却用の外気により冷却される。その結果、ストレートポート部５１を流れる吸気の温度上昇が防止される。したがって、エンジンの燃焼室へ吸入される吸気の充填効率が向上し、エンジン性能を向上することができる。また、ヘッドカバー６０を冷却することができる。
【００２６】
空間部４３を形成することにより、図示しないシリンダヘッドはヘッドカバー６０およびインテークマニホールド４０により二重に覆われる。そのため、シリンダヘッドに配置されているカムやバルブなどの駆動音、ならびにエンジンの燃焼室における燃焼音などはヘッドカバー６０およびインテークマニホールド４０により遮蔽される。したがって、遮音性が向上し、エンジンからの騒音の漏洩を低減することができる。また、インテークマニホールド４０とヘッドカバー６０とを一体に形成することにより、ヘッドカバー６０の剛性が向上する。したがって、エンジンからの騒音の漏洩を低減することができる。
【００２７】
上記構成の吸気モジュール１では、エンジンの各燃焼室に対応して設置される点火コイル７０の間にストレートポート部５１が配置される。そのため、吸気管５０は直線的に形成され、ストレートポート部５１を流れる吸気の圧力損失が低減される。したがって、エンジン性能を向上することができる。また、点火コイル７０の間にストレートポート部５１を配置することにより、インテークマニホールド４０の吸気管５０を、エンジンの特性に応じて容易に延長することができる。さらに、点火コイル７０の間にストレートポート部５１を配置することにより、インテークマニホールド４０およびヘッドカバー６０を貫いて点火コイル７０を設置することができる。したがって、点火コイル７０の組み付けあるいは交換などを容易にすることができる。
【００２８】
上記構成の吸気モジュール１では、インテークマニホールド４０に形成される空間部４３にヘッドカバー６０が収容される。そのため、一体に形成されたインテークマニホールド４０およびヘッドカバー６０の省スペース化が図られる。これにより、吸気モジュール１を車両のエンジンルームに搭載した場合、天地方向の全長が低減される。その結果、吸気モジュール１と車両のボンネットとの間にスペースを確保することができる。したがって、歩行者衝突時における歩行者への衝撃を吸収することができ、歩行者の保護を図ることができる。
【００２９】
上記構成の吸気モジュール１では、インテークマニホールド４０とヘッドカバー６０とを一体に形成することにより、インテークマニホールド４０およびヘッドカバー６０の強度が高められる。そのため、スロットル装置３０など吸気モジュール１を構成する装置は一体に形成されているインテークマニホールド４０およびヘッドカバー６０に支持される。その結果、吸気モジュール１を構成する装置を車両のシャシーなどに支持する場合と比較して、支持のための部材を必要としない。したがって、部品点数を低減することができるとともに、組み付けを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２のＩ−Ｉ線で切断した断面図であって、インテークマニホールド、ヘッドカバーおよび点火コイルを示す図である。
【図２】本発明の一実施例による吸気モジュールを示す模式図である。
【図３】図２の矢印ＩＩＩ方向から見た矢視図であって、インテークマニホールド、ヘッドカバーおよび点火コイルを示す図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図であって、インテークマニホールド、ヘッドカバーおよび点火コイルを示す図である。
【図５】本発明の一実施例による吸気モジュールの模式図であって、冷却用の外気の流れを示す図である。
【符号の説明】
１　　吸気モジュール
３０　　スロットル装置
３１　　吸気通路
４０　　インテークマニホールド
４１　　エアコネクタ
４３　　空間部
５０　　吸気管
５１　　ストレートポート部
５２　　カーブポート部
６０　　ヘッドカバー
７０　　点火コイル
【図１】
2004108156.tif 000003
【図２】
2004108156.tif 000004
【図３】
2004108156.tif 000005
【図４】
2004108156.tif 000006
【図５】
2004108156.tif 000007