(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料によって形成されたサージタンクを有する内燃機関の吸気装置であって、
前記サージタンクのいずれかの壁面には、開口部と、この開口部を横切って前記壁面上に延在する補強部材と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。
【請求項２】
請求項１において、
前記補強部材は、前記開口部において空気の流れ方向に沿った板状のリブであることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記補強部材は、前記開口部において交差した複数のリブによって構成されることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記開口部は、スロットルボディとの連絡口であり、前記開口部が形成された前記壁面に前記スロットルボディが取り付けられていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記開口部は、前記壁面のほぼ中央に形成されていることを特徴とする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、エアクリーナや吸気マニホールド等を一体化した内燃機関の吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載される内燃機関（エンジン）の吸気装置は、エアクリーナ、スロットル、サージタンク、吸気マニホールド等からなっている。運転者がアクセルペダルを踏んだときに、アクセルペダルに連動してスロットルバルブが開いて、エンジンへの吸入空気、すなわち燃料を含む混合気の量が増えてエンジン出力が増すようになっている。特に最近では、コストダウンや部品点数の削減あるいは軽量化を目的として、吸気装置の各部品を集積化したり、樹脂化する手法が知られている。例えば、特開平６−８１７３５号公報には、エアクリーナ、スロットル、サージタンク、吸気マニホールド等を一体構造とした「内燃機関の吸気装置」が開示されている。このように吸気装置の各構成部品を一体化することにより、部品点数や組立工数を低減でき、省スペース化が可能となる。また、上述した公報に開示されているように、サージタンクのほぼ中央にスロットルを配置することにより、吸気量の分配向上を図るとともに、吸気音の音色の改善を行うことが可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように一体化された吸気装置の各部品の樹脂化が進んでいるが、スロットルについては、スロットルバルブの当たり面の真円度を確保し、加熱によるアイシング防止を図るために、樹脂化が容易ではなかった。そのため、スロットルのみはアルミニウム等の金属材料で形成することが考えられるが、スロットルを金属材料で形成するとその分重くなるため、スロットルが取り付けられる樹脂製のサージタンクに大きな荷重がかかって、サージタンクやスロットルが振動しやすくなる。特に、サージタンクのほぼ中央にスロットルを配置する場合には、スロットルが振動の中心となって共振現象が生じやすくなる。共振現象が生じると、スロットルバルブや吸気マニホールド等の各部品が破損したり、破損に至らなくても不快な音の発生源になるおそれがある。また、スロットルを金属材料で形成した場合に限らないが、一般にスロットル下流側はスロットルバルブによって空気の流れが乱れるため、不快な音の発生原因になる。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的はサージタンクの剛性を上げることにより振動の発生を抑制した内燃機関の吸気装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の内燃機関の吸気装置は、サージタンクのいずれかの壁面に開口部が形成されている場合に、この開口部を横切るように壁面上に延在する補強部材がこの壁面に形成されている。開口部が形成されたサージタンクの一の面が補強部材によって補強されるためサージタンクの剛性が高くなり、この開口部を介してサージタンクと連通する他の部材が取り付けられた場合に、この他の部品の重量が加わることによって生じる共振等による振動を抑制することができる。また、このようにして振動が抑制されるため、振動によって引き起こされる部品の破損や音の発生を低減することができる。
【０００６】
特に、上述した補強部材は、開口部において空気の流れに沿った板状のリブであることが好ましい。開口部を介して吸入あるいは排出される空気が板状のリブに沿って流れるため、このような形状を有する補強部材を形成したことによって空気の流れを遮ることがなく、通風抵抗を低減することができる。また、開口部を通して流れる空気の流れが乱れていた場合には、この空気の流れが補強部材としての板状のリブに沿って流れるため、サージタンクの剛性アップの実現と同時に、開口部を通して流れる空気に対する整流効果を持たせることができる。
【０００７】
また、補強部材は、開口部において交差した複数のリブによって構成することが好ましい。開口部において最も剛性が弱くなることが考えられるが、この開口部において複数のリブを交差させることにより、開口部近傍の剛性を特に高めることができる。
また、上述した補強部材は、スロットルボディとの連絡口としての開口部に対応させて形成することが好ましい。樹脂製のサージタンクの上にアルミニウム等で形成されたスロットルを載せる場合には、サージタンクの剛性不足で振動が生じるとスロットルバルブが破損するおそれがあるが、このスロットルが取り付けられる壁面の剛性を上げて振動を抑制することにより、このような破損を未然に防止することができる。特に、上述した開口部をサージタンクの壁面のほぼ中央に形成した場合には、スロットルの重量によって開口部近傍が振動の中心となる共振現象が生じやすくなるが、開口部を含む壁面の剛性を上げることにより、この共振現象にともなう過大な振動を防止して、スロットルバルブの破損や音の発生を防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を適用した一実施形態のエンジンの吸気装置は、スロットルへ連通する開口部が形成されたサージタンクの壁面に板状のリブを形成することにより、樹脂製のサージタンクの剛性を高めることに特徴がある。以下、本発明を適用した一の実施形態のエンジンの吸気装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【０００９】
図１は、本発明を適用した一実施形態によるエンジンの吸気装置の構造を示す図である。また、図２は図１に示すＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、図２に示したスロットルの近傍の部分的な拡大図である。図１および図２に示すように、本実施形態の吸気装置は、取込口１２から吸入された空気に含まれる塵芥を取り除くエアクリーナ部１０と、この吸気装置をエンジン９０に取り付ける取付部２２が一方端に形成された吸気マニホールド２０と、吸気マニホールド２０の他方端に設けられたサージタンク３０と、サージタンク３０の中央に取り付けられたスロットル４０と、スロットル４０とエアクリーナ部１０とを連結する通路５０とを含んで構成されている。
【００１０】
上述した吸気装置の各部品は一体化されている。例えば、図２に示すように、エアクリーナ部１０と吸気マニホールド２０とサージタンク３０とをそれぞれ含むハウジング７０および７１と、エアクリーナ部１０と通路５０とを含むキャップ７２とが別々に樹脂成形され、これらがスロットル４０とともに何らかの方法によって接合されて吸気装置の全体が一体化される。
【００１１】
以下、上述した吸気装置の各部分の構成について詳細に説明する。エアクリーナ部１０は、不織布やろ紙を材料とするエアクリーナエレメント１４と、これを装着して収納するガイド１６と、エアクリーナエレメント１４の上流にダスティサイド空間を、下流側にクリーンサイド空間を形成するエアクリーナケース１８とを含んで構成されている。取込口１２を通ってダスティサイド空間に導入された空気は、エアクリーナエレメント１４を通ることにより塵芥が取り除かれてクリーンサイド空間に導入される。また、ガイド１６は、エアクリーナエレメント１４を介した空気の流れに対して垂直方向にスライドして着脱が可能であり、エアクリーナ部１０に装着したときにその外周部に形成されたシール部材（図示せず）によってエアクリーナケース１８との間の気密状態が保たれる。また、ガイド１６は、エアクリーナケース１８との間に形成された装着用の開口部を隙間なく覆うカバーとしての機能を有しており、この開口部を介したダスティサイド空間内への空気の流入を阻止している。
【００１２】
通路５０は、キャップ７２の一部をなす筒状部材であって、エアクリーナエレメント１４を通してクリーンサイド空間に通された空気をスロットル４０を介してサージタンク３０に導くためのものである。
スロットル４０は、スロットルバルブ４２とスロットルボディ４４によって構成されており、エンジン９０の各気筒列に吸入される空気の吸込み量を調整する。スロットルボアの真円度等の寸法精度を確保するために、スロットルバルブ４２とスロットルボディ４４はアルミニウムを用いて形成されている。また、図３に示すように、スロットルボディ４４には、このスロットルボディ４４をサージタンク３０に締結する４本のリベット８０を通すための４つの取付孔８２が形成されている。また、スロットル４０には、スロットル内の圧力を検出する圧力センサ４６と、スロットルバルブ４２の開度を検出するポジションセンサ４８が取り付けられており、これらの各センサ出力が図示しないエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に入力される。
【００１３】
サージタンク３０は、ハウジング７０とハウジング７１とを振動溶着等によって接合することにより形成される箱形形状を有している。ハウジング７１によって構成される箱形形状の一の面の中央に上述したスロットル４０が取り付けられており、スロットル４０を介してサージタンク３０内に空気が流入する。また、サージタンク３０の箱形形状の他の面には吸気マニホールド２０が取り付けられており、サージタンク３０内の空気が吸気マニホールド２０に導出される。上述したようにスロットル４０の取付位置をサージタンク３０の中央にすることにより、吸気音の音色を改善するとともに気筒分配を向上させることができる。なお、サージタンク３０の詳細形状については後述する。
【００１４】
吸気マニホールド２０は、サージタンク３０を介して導入された塵芥が除去された後の空気をエンジン９０の各気筒列に導入するためのものであり、エンジン９０の気筒数と同数の枝管２４によって構成されている。例えば、本実施形態のエンジン９０は４気筒であり、吸気マニホールド２０は４本の枝管２４によって構成されている。各枝管２４の先端（サージタンク３０と反対側の端部）には吸気装置をエンジン９０に取り付けるための取付部２２が形成されており、この取付部２２に設けられた貫通孔２６にボルト（図示せず）を通して締め付けることにより、エンジン９０への吸気装置の取り付けが行われる。また、吸気マニホールド２０の各枝管２４は、取付部２２からサージタンク３０に向かって、エンジン９０の気筒列方向に所定量蛇行して敷設されている。
【００１５】
図４は、スロットル４０とサージタンク３０の連結部分の詳細を示す図である。また、図５は図４のＶ−Ｖ線拡大断面図である。これらの図に示すように、サージタンク３０の一の壁面であってスロットル４０の取付面には、スロットル４０に連通する連絡口としての開口部３２が形成されている。また、この開口部３２が形成された壁面には、補強部材としての縦横３本ずつの板状のリブ３４、３６が開口部３２を横切って延在するように形成されている。横方向（例えば直方体の箱形形状を有するサージタンク３０の長手方向）に形成された一方のリブ３４と、縦方向に形成された他方のリブ３６は、互いに直交しており、開口部３２が形成されたサージタンク３０の壁面に対して垂直な向きに形成されている。すなわち、スロットル４０からサージタンク３０に流入する空気は、開口部３２の近傍では、開口部３２が形成されたサージタンク３０の壁面にほぼ垂直方向に流れ込むため、この空気の流れに沿ってリブ３４および３６を形成したと考えることもできる。このように、開口部３２を介して流入する空気の流れに沿って板状のリブ３４、３６を形成することにより、吸入空気の流れを阻止しないように工夫されている。
【００１６】
図６は、図４に示したサージタンク３０の開口部３２近傍の拡大図である。図６に示すように、リブ３４、３６のそれぞれは、開口部３２においてはサージタンク３０の外表面に達するまで先端部が延びており、しかもそれぞれの先端に近づくほど板圧が薄く鋭利になっている。したがって、このような端部形状とすることにより、吸入空気に対する通風抵抗をさらに低減することができる。
【００１７】
本実施形態の吸気装置はこのような構造を有しており、次にその動作を説明する。取込口１２からエアクリーナ部１０のダスティサイド空間に取り込まれた空気は、ガイド１６に収容されたエアクリーナエレメント１４を通すことにより塵芥が取り除かれてクリーンサイド空間に導かれる。さらに、この吸入空気は、通路５０を通った後に、スロットル４０を介してサージタンク３０に流入する。サージタンク３０は、この流入空気を吸気マニホールド２０の４本の枝管２４に分配し、この分配された空気が各枝管２４を介してエンジン９０の各気筒に供給される。エンジン９０の各気筒の空気の吸入量は、スロットル４０内のスロットルバルブ４２の開度によって制御される。また、エンジン９０には、各気筒に対応させて図示しないインジェクタが取り付けられており、吸気マニホールド２０からエンジン９０の各気筒に吸入された空気に、インジェクタから噴射される燃料（ガソリン）が混合される。
【００１８】
このように、本実施形態の吸気装置においては、サージタンク３０の上面のほぼ中央にスロットル４０が取り付けられており、この取り付け面の内壁側にほぼ全面に渡って板状のリブ３４、３６が形成されている。したがって、スロットル４０の取付面であるサージタンク３０の上面の剛性を高めることができ、スロットル４０やサージタンク３０に生じる振動を抑制することができる。また、振動が抑制されるため、振動によって生じるスロットルバルブ４２やその他の部品の破損を防止することができ、しかも振動によって生じる音の発生を防止することができる。
【００１９】
特に、スロットル４０をアルミニウム等の金属で形成した場合には比較的重くなるが、このようなスロットル４０をサージタンク３０のほぼ中央に取り付けた場合であっても、この取り付け面の剛性を上げることにより、スロットル４０の取り付け位置が振動の中心となる共振現象が起きにくくなり、共振時の過大な振動を防止することができる。
【００２０】
また、上述した補強部材としての板状のリブ３４、３６は、サージタンク３０の開口部３２を通して吸入される空気の流れに沿って形成されており、しかも吸入空気が当たる先端部分が次第に細くなっているため、リブ３４、３６を形成した場合の通風抵抗を小さくすることができる。また、スロットルバルブ４２を通った空気の流れが乱れた場合には、板状のリブ３４、３６によってこの空気の流れを整流する効果もあり、空気の流れが乱れたときに生じる不快な音の発生を防止することもできる。
【００２１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、スロットル４０が取り付けられるサージタンク３０の一の面にリブ３４、３６を形成したが、他の開口部を有する他の面（例えば吸気マニホールド２０の各枝管２４に連通する開口部が形成された面）に同様のリブを形成するようにしてもよい。また、リブ３４、３６を開口部３２で互いに直交させたが、直交以外の所定の角度で交差させたり、開口部３２以外の場所で交差させるようにしてもよい。あるいは、リブ３４あるいは３６を互いに交差させずに、一方向に沿って形成するようにしてもよい。また、開口部３２が形成されたサージタンク３０の一の面のみにリブ３４、３６を形成したが、これに加えて開口部３２が形成されていない他の面に補強部材としての板状のリブを追加するようにしてもよい。
【００２２】
また、上述した実施形態の吸気装置は、エンジン９０の各気筒に燃料を噴射するインジェクタを含まない場合、すなわちエンジン９０側にインジェクタを取り付けた場合を説明したが、吸気マニホールド２０の先端近傍にインジェクタを取り付けて、インジェクタ一体型の吸気装置としてもよい。
また、上述した実施形態では、エアクリーナ部１０、吸気マニホールド２０、サージタンク３０等の全体を一体化した吸気装置について説明したが、サージタンクは必ずしも他の部品と一体化されている必要はなく、単体の部品として製造、組付けを行うようにしてもよい。また、リブ３４、３６をサージタンク３０と一体に成形する場合を説明したが、別々に成形した後に接合するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施形態によるエンジンの吸気装置の構造を示す図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図２に示したスロットル近傍の部分的な拡大図である。
【図４】スロットルとサージタンクの連結部分の詳細を示す図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線拡大断面図である。
【図６】図４に示したサージタンクの開口部近傍の拡大図である。
【符号の説明】
１０  エアクリーナ部
２０  吸気マニホールド
３０  サージタンク
３２  開口部
３４、３６  リブ
４０  スロットル
４２  スロットルバルブ
４４  スロットルボディ
５０  通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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